Взаимосвязь параметров двулучепреломления и иерархической пространственной структуры микротреков, записанных в объеме плавленого кварца ультракороткими лазерными импульсами

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследованы изменения фазового набега и длины, а также пространственной структуры двулучепреломляющих микротреков, записанных в объеме плавленого кварца в режиме жесткой фокусировки (числовая апертура NA = 0.45 и 0.55) лазерными импульсами с длиной волны 1030 нм, длительностью 0.3 и 0.6 пс, при варьировании энергии импульсов. Показано, что по мере увеличения энергии импульсов величина фазового набега и длины микротреков монотонно растет, а их пространственная структура трансформируется из массива продольных каналов с поперечной субволновой периодичностью ΛE вдоль вектора поляризации в трехмерную иерархическую структуру с дополнительной периодичностью Λk порядка длины волны вдоль оси распространения излучения. Впервые обнаружено, что в трехмерных иерархических структурах имеет место почти двухкратное уменьшение периода ΛE, что соответствует увеличению наведенной в микротреках разности показателей преломления до ∆n ∼ 4.5 × 10−3.

Об авторах

Ю. С. Гулина

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: gulinays@lebedev.ru
Москва, Россия

А. Е. Рупасов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Г. К. Красин

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Н. И. Буслеев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

И. В. Гриценко

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

А. В. Богацкая

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН; МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия; Москва, Россия

С. И. Кудряшов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. S. M. Rytov, Soviet Physics JETP 2(3), 466 (1956).
  2. S. A. Akhmanov, V. I. Emel’yanov, N. I. Koroteev, and V. N. Seminogov, Soviet Phys.-Uspekhi 28(12), 1084 (1985).
  3. A. Rudenko, J. P. Colombier, S. H¨ohm, A. Rosenfeld, J. Kr¨uuger, J. Bonse, T. E. Itina, Sci. Rep. 7(1), 12306 (2017).
  4. J. L. Deziel, L. J. Dube, S. H. Messaddeq, Y. Messaddeq, and C. Varin, Phys. Rev. B 97(20), 205116 (2018).
  5. Y. Shimotsuma, K. Hirao, J. Qiu, and P. G. Kazansky, Mod. Phys. Lett. B 19(5), 225 (2005).
  6. H. Wang, Y. Lei, L. Wang, M. Sakakura, Y. Yu, G. Shayeganrad, and P. G. Kazansky, Laser Photonics Rev. 16(4), 2100563 (2022).
  7. Z. Wang, B. Zhang, Z. Wang, J. Zhang, P. G. Kazansky, D. Tan, snd J. Qiu, Adv. Mater. 35(47), 2303256 (2023).
  8. J. Gao, X. Zhao, Z. Yan, Y. Fu, J. Qiu, L. Wang, and J. Zhang, Adv. Funct. Mater. 34(11), 2306870 (2024).
  9. Y. Shimotsuma, M. Sakakura, P. G. Kazansky, M. Beresna, J. Qiu, K. Miura, anf K. Hirao, Adv. Mater. 22(36), 4039 (2010).
  10. M. Beresna, M. Gecevicius, P. G. Kazansky, and T. Gertus, Appl. Phys. Lett. 98(20), 201101 (2011).
  11. S. I. Kudryashov, P. A. Danilov, A. E. Rupasov, M. P. Smayev, N. A. Smirnov, V. V. Kesaev,A. N. Putilin, M. S. Kovalev, R. A. Zakoldaev, and S. A. Gonchukov, Laser Physics Lett. 19(6), 065602 (2022).
  12. J. D. Mills, P. G. Kazansky, E. Bricchi, and J. J. Baumberg, Appl. Phys. Lett. 81(2), 196 (2002).
  13. F. Flamini, L. Magrini, A. S. Rab, N. Spagnolo, V. D’Ambrosio, P. Mataloni, F. Sciarrino, T. Zandrini, A. Crespi, R. Ramponi, and R. Osellame, Light Sci. Appl. 4(11), 354 (2015).
  14. R. Osellame, H. Hoekstra, G. Cerullo, and M. Pollnau, Laser Photonics Rev. 5(3), 442 (2011).
  15. R. Stoian, C. D’amico, Y. Bellouard, and G. Cheng, Ultrafast Laser Volume Nanostructuring of Transparent Materials: From Nanophotonics to Nanomechanics, in R. Stoian and J. Bonse (editors), Ultrafast Laser Nanostructuring Springer Series, in Optical Sciences, Springer International Publishing, Cham (2023), v. 239.
  16. G. Shayeganrad, X. Chang, H. Wang, C. Deng, Y. Lei, and P. G. Kazansky, Opt. Express 30(22), 41002 (2022).
  17. E. Bricchi, B. G. Klappauf, and P. G. Kazansky, Opt. Lett. 29(1), 119 (2004).
  18. Y. Shimotsuma, P. G. Kazansky, J. Qiu, and K. Hirao, Phys. Rev. Lett. 91(24), 247405 (2003).
  19. A. Borowiec and H. K. Haugen, Appl. Phys. Lett. 82(25), 4462 (2003).
  20. P. G. Kazansky, E. Bricchi, Y. Shimotsuma, J. Qiu, and K. Hirao, 3D periodic nano-structures in glass irradiated by ultrashort light pulses, in Conference on Lasers and Electro-Optics, IEEE, Baltimore, MD, USA (2005), p. CFG5.
  21. Y. Dai, A. Patel, J. Song, M. Beresna, and P. G. Kazansky, Opt. Express 24(17), 19344 (2016).
  22. Y. Shimotsuma, T. Asai, K. Miura, K. Hirao, and P. G. Kazansky, Journal of Laser Micro/Nanoengineering 7(3), 339 (2012).
  23. E. Casamenti, S. Pollonghini, and Y. Bellouard, Opt. Express 29(22), 35054 (2021).
  24. A. V. Bogatskaya, E. A. Volkova, A. M. Popov, Subwavelength Plasma Gratings Formation in the Process of Laser Modification in the Volume of Fused Silica, in Proceedings of the 12th International Conference on Photonics, Optics and Laser Technology, Rome, Italy (SciTePress, Set´ubal, 2024), v. 1, p. 15.
  25. S. B. Mehta, M. Shribak, and R. Oldenbourg, J. Opt. 15(9), 094007 (2013).
  26. S. Kudryashov, A. Rupasov, R. Zakoldaev, M. Smaev, A. Kuchmizhak, A. Zolot’ko, M. Kosobokov, A. Akhmatkhanov, and V. Shur, Nanomaterials 12(20), 3613 (2022).
  27. N. I. Busleev, A. E. Rupasov, V. V. Kesaev, N. A. Smirnov, S. I. Kudryashov, and R. A. Zakoldaev, Opt. Spectrosc. 131(2), 161 (2023).
  28. А. Е. Рупасов, И. В. Гриценко, Н. И. Буслеев, Г. К. Красин, Ю. С. Гулина, А. В. Богацкая, С. И. Кудряшов, Оптика и спектроскопия 132(1), 83 (2024).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2024