Однофотонное и многофотонное поглощение в германо-силикатных стеклах

↑

⇐ ПредыдущаяСтр 9 из 26Следующая ⇒

Способ записи решеток Брэгга типа II KrF эксимерными лазерами связан с эффектом разрушения УФ излучением силикатного стекла (особенно легированного германием), который широко исследуется с 1970-х годов с целью производства оптических устройств (например, оптические фильтры на основе брэгговских решеток) в волокнах и тонких пленках. Однако, разрушение стекла лазером видимого и ИК излучения получило мало внимания вследствие низкой энергии фотонов на этих длинах волн. Но благодаря развитию лазеров, способных создавать импульсы фемтосекундной длительности, а, следовательно, с высокой плотностью энергии, побудило ученых исследовать лазеры с энергией фотонов, соответствующей видимому и ИК излучению, для индуцирования

мультифотонных фото-химических реакций и, вследствие этого, оптических устройств в стекле [21].

За последнее время увеличилось число публикаций, например работы [22-28], посвященных записи решеток ПП с помощью лазерных импульсов фемтосекундной длительности. В силу очень высокой интенсивности излучения в импульсе малой длительности поглощение излучения в этом случае происходит в результате многофотонного процесса. Упрощенная схема фото-ионизации через однофотонное и многофотонное поглощение в германо -силикатном стекле представлена на рисунке 1.11. Электрон может перейти из валентной зоны на дефектный уровень, соответствующий германиевым кислородно-дефицитным центрам, как за счет поглощения кванта энергии примерно в 5 эВ, так при одновременном поглощении нескольких фотонов с меньшей энергией. При многофотонном поглощении, длина волны может не попадать в полосу поглощения, но при этом, энергия возбуждения может оказаться больше энергии требуемой для перехода электрона на дефектный уровень [29]. Однако, вероятность такого поглощения мала при сравнительно малых интенсивностях излучения 10-100 МВт/см², которая достигается в импульсах наносекундной длительности и быстро возрастает при переходе к интенсивностям порядка 10-100 и более ГВт/см², которую легко достигнуть в импульсах фемтосекундной длительности. Более подробно о механизмах фотоионизации, возникающих при облучении германо-силикатных ОВ импульсами фемтосекундной длительности рассказано во 2-ой главе данного пособия.

Рис. 1.11. Упрощенная схема фото-ионизации через однофотонное и многофотонное поглощение в германо-силикатном стекле

Также следует подчеркнуть, что фемтосекундными импульсами можно облучать волоконные световоды, без их повреждения или пробоя, излучением с интенсивностью на несколько порядков выше, чем при использовании наносекундных импульсов эксимерных лазеров [30]. Кроме того, использование ИК излучения совместно с фемтосекундными лазерами позволяет производить прямую запись ВБР через стандартное покрытие ОВ.

Данный метод не требует фазовой маски в случае пошагового способа записи ВБР и пригоден для использования стандартных коммерческих волокон без каких-либо дополнительных процедур. Сниженные требования для процесса производства, меньшее время изготовления и большая механическая стойкость решеток являются основными преимуществами, предлагаемыми данным методом.

Познавательные статьи:



Где возникла философия и почему?

Относительная высота сжатой зоны бетона

Сущность проекции Гаусса-Крюгера и использование ее в геодезии

Тарифы на перевозку пассажиров