01
Thesis Guide
Kvarcno staklo pokazuje različite strukturne konfiguracije pod različitim temperaturnim i pritiskom, praćeno trajnom zgušnjavanjem zapremine, što značajno utiče na njegova makroskopska optička svojstva kao što je indeks prelamanja. Međutim, osnovni mehanizmi mikroskopske strukturne evolucije koji stoje iza zgušnjavanja izazvanog visokom -temperaturom i visokim-pritiskom (HPHT) fizičkom kompresijom i femtosekundnim laserskim direktnim pisanjem (FLDW) fotoelektrične ekscitacije još uvijek nisu u potpunosti razjašnjeni. Dublje razumijevanje ovih ne-neravnotežnih procesa restrukturiranja staklene mreže u ekstremnim uslovima je ključno za fleksibilan dizajn i razvoj novih višejezgrenih vlakana, kvantnih integrisanih i naprednih optoelektronskih hibridnih uređaja.
02
kompletan pregled teksta
Ova studija sistematski upoređuje strukturne fazne prelaze i optičke odgovore izazvane visoko-temperaturom i visokim{1}}tretmanom (HPHT), femtosekundnim laserskim direktnim pisanjem (FLDW) i njihovim kombinovanim procesima u kvarcnom staklu. Nalazi otkrivaju da, iako obje metode postižu linearno povećanje indeksa prelamanja i makroskopske denzifikacije, one se fundamentalno razlikuju u putevima mikroskopskog restrukturiranja. Najkritičnija razlika leži u činjenici da staklena struktura u laser-ozračenom području evoluira u stanje karakteristične visoke virtuelne temperature (1600–2000 K) pod ekstremnim fototermalnim efektima, praćeno stvaranjem ne-defekta kiseonika koji ne premošćuje (NBO) usko povezanih sa ivicom-koje dijeli Sidra. Ovo dovodi do ponašanja fotoluminiscencije (PL) koje se značajno razlikuje od onog postignutog jednostavnim fizičkim tretmanom-visokim pritiskom.
03
Analiza teksta i slike
Slika 1 prikazuje karakterizaciju visokog-tolerantnog pritiska femtosekundnih lasera-indukovanih nanorešetki tipa II od silicijum stakla, uključujući transmisione optičke mikrografije (A-F, M-P) i polarizacione mikrografije (G-L, Q-T). Postavljeno je originalno staklo, samo žarena kontrolna grupa i četiri nivoa od 673 K visoke temperature i gradijenta visokog pritiska od 1,4, 2,5, 3,7 i 4,9 GPa, a procesi su upoređeni u dve grupe: "prvo laser, visoki pritisak" i "prvo visok pritisak, laser". Energija laserskog impulsa je fiksirana na 0,8 µ J. Signal boje polarizacione slike predstavlja intenzitet dvolomnog prelamanja oblika nanogretka. Rezultati pokazuju da jednostavno žarenje 673 K ne oštećuje rešetku, a struktura i dvolomnost nanorešetke mogu se stabilno zadržati kada je pritisak manji ili jednak 2,5 GPa. Nakon dostizanja 3,7 GPa, dvolomnost je značajno smanjena, a na 4,9 GPa, dvolomnost je značajno smanjena. Potpuni nestanak dvostrukog prelamanja ukazuje na to da je veći od 3,7 GPa. Visoka temperatura i visoki tlak će srušiti nano pore unutar rešetke, uništiti strukturu periodične modulacije gustoće, a promjena faznog kašnjenja rešetke je reverzibilna u obje sekvence obrade, potvrđujući da nano rešetka ima karakteristiku rekonstrukcije pod visokim pritiskom koja se može izbrisati.
Slika 2 prikazuje spektre fotoluminiscencije konfokalne mikroskopije od silicijum stakla dobijene upotrebom dva tipa ekscitacionog svjetla, 325 nm i 532 nm, respektivno. Razlike u luminiscenciji defekta upoređivane su između pet grupa uzoraka: originalno staklo, samo direktno pisanje femtosekundnim laserom (FLDW), samo visoka temperatura i visoki pritisak (HPHT), visoki pritisak prije lasera i laser prije visokog tlaka; Uzorci tretirani FLDW-om pokazali su i 530 nm zeleni emisioni vrh i 650 nm crveni emisioni vrh. Zeleno svjetlo je nastalo od samozarobljenih eksitona, dok je crveno odgovaralo izoliranim nedostacima kisika koji nisu premošteni. Međutim, svi uzorci tretirani HPHT-om mogli su uočiti samo zelenu luminiscenciju i potpuni nestanak vrha crvenog svjetla, što ukazuje da postoji fundamentalna razlika između tipova defekata izazvanih femtosekundnim laserom i modifikacijom visokog{8}}pritiska. Tretman visokim pritiskom promovira interakciju između kisika koji ne premošćuje i staklenih mreža, eliminirajući signal crvene svjetlosti koji odgovara izolovanom kisiku bez premošćivanja.
Slika 3 koristi konfokalnu Ramanovu spektroskopiju za analizu mikromrežne strukture visoke temperature i visokog pritiska (HPHT), direktnog pisanja femtosekundnim laserom (FLDW) i kompozitnog postupkom modifikovanog silicijum stakla. Slika A prikazuje kompletan Raman spektar četiri grupe uzoraka: originalno staklo, samo laser, 4,9 GPa visokog pritiska i 4,9 GPa visokog pritiska nakon lasera. Glavni vrh Si-O-Si vibracije savijanja šestougaonog prstena na 440 cm ⁻¹ je objekat analize jezgra; Slika B prikazuje krivu varijacije pozicije glavnog Ramanovog pika HPHT uzorka s pritiskom. Glavni vrh se pomiče prema višim talasnim brojevima i sužava širinu pojasa sa povećanjem pritiska, što odgovara smanjenju Si-O-Si veznog ugla i ravnomernijoj raspodeli ugla veze. Desna vertikalna os je sinhrono kalibrirana s odgovarajućom virtualnom temperaturom; Slika C upoređuje glavni pomak vrha i ekvivalentnu virtualnu temperaturu originalnog, 3,7 GPa i 4,9 GPa prethodno presovanog stakla nakon laserskog zračenja pri različitim energijama. Lasersko zračenje uzrokuje da se sve strukture uzorka asimptotski konvergiraju na ujednačenu virtuelnu temperaturu od 1600-2000 K. Glavni pomak vrha nisko prešanog stakla zasićuje se laserskom energijom, dok se glavni vrh od 4,9 GPa stakla visoke -gustine pomiče prema nižim talasnim brojevima, otkrivajući da se staklo može opustiti i regulisati lasersku mrežu. Ovo intuitivno odražava zakone diferencijalne regulacije puteva modifikacije HPHT i FLDW na ugao veze silicijum kiseonika i ekvivalentnu virtuelnu temperaturu.
04
sažetak
Ovaj članak sistematski otkriva sličnosti i razlike između fizičke kompresije visokog-pritiska i direktnog pisanja femtosekundnim laserom u zgusnutom kvarcnom staklu. Iako oba mogu postići trajno zgušnjavanje i povećanje indeksa prelamanja, na mikroskopskom nivou, ultrabrzi laser induciran elektromagnetskom ekscitacijom jedinstveno pokreće staklenu mrežu da evoluira prema visokom virtuelnom temperaturnom stanju, i lokalno indukuje jedinstvene mikroskopske kristalografske defekte kao što su kidanje veze, NBO i zajednički pogrešni ivični tetraedri} pri visokoj obradi mod (RUM) deformacija. Ovo otkriće ne samo da pojašnjava granice topološke deformacije u amorfnim mrežama pod različitim metodama ubrizgavanja energije, već također pruža čvrstu teorijsku osnovu za dizajniranje novih fotonskih uređaja i optičkih komunikacijskih komponenti kroz prilagođavanje lokalne strukture u budućnosti.
