III. VÝSLEDKY
cross-sekční převodovka mikroskopie obraz struktury zaznamenány v LiNbO3 ukazuje tmavé oblasti v centru obrázku označené šipkami na Obr. 2 písm. a). Dále dvě čáry v podélném obrazu na obr. 2 (b), pohled shora, označuje záznam dvou paralelních struktur.
obr. 2 snímky struktury zaznamenané v LiNbO3 zachycené přenosovou mikroskopií: a) průřezový obraz krystalu ukazující strukturu o šířce přibližně 50 µm; b) obraz struktury tvořené dvojitými čarami v pohledu shora na krystal.
Tyto tmavé oblasti jsou spojeny s poklesem indexu lomu materiálu, vyplývající z self-ostření s výkon laseru nad práh kolapsu. Světlé oblasti lokalizované kolem tmavých jsou výsledkem změn vyvolaných stresem, které zvyšují index lomu (vlnovod typu II).
Jako krystal LiNbO3 je birefringent, změny v indexu lomu může dojít jak v běžné a mimořádné indexy. Strukturální změny, vytvořené v režimu střední intenzity záznamu, zvyšují mimořádný index lomu, zatímco běžný index lomu klesá. Na druhou stranu, nelineární absorpce účinky na vysoce energetické pulsy, způsobuje těžké poškození materiálu, což snižuje oba indexy lomu a končit v tmavé oblasti. Kromě toho se kolem poškozené oblasti vytvoří dvojlomná oblast vyvolaná stresem. Byl hlášen kritický výkon pro poruchu LiNbO3 0,3 MW odpovídající energii 0,12 µJ . Proto, jako energie na puls 2 µJ používá se k výrobě konstrukcí v LiNbO3 je vyšší než kritická energie pro nelineární ionizace, filamentation způsobené dynamické rovnováhy mezi vlastním zaměřením a plazmy rozostření očekává.
obr. 3 zobrazuje obrazy struktury zaznamenané v LiF zachycené přenosovou mikroskopií. To je vidět na obr. 3 (a) podlouhlý příčný profil struktury, který vyplývá z očekávané filamentace v důsledku způsobu záznamu . Na rozdíl od LiNbO3 je tmavá oblast v podélném profilu LiF, obr. 3 (b), vykazuje jeden řádek odpovídající zapsán vlnovodu.
obr. 3 Snímky struktury vepsané v LiF pořízené transmisní elektronovou mikroskopií (a) průřezové obrazu, vyrábí se laserový paprsek pronikající krystaly z horní plocha (b) podélný obraz struktury tvoří jeden řádek v horní pohled na krystal.
při způsobu záznamu byl laserový paprsek vypuštěn na horní povrch krystalu, který rovněž odpovídá horní straně průřezových obrazů z obr. 2 a 3.
rekonstruované obrazy, které představují profil blízkého pole paprsku vystupujícího ze struktur zapsaných v LiNbO3 a LiF, jsou znázorněny na obr. 4. Tyto obrázky odpovídají profilům získaným ovládáním pouze SOP dopadajícího světla, a proto byl P2 z nastavení odstraněn. Polarizace světla přenášeného P1 byla ve směru V nebo H. Orientace obrázků na obr. 4 (a), (b) a 4 (c), (d) jsou ekvivalentní skutečné prostorové orientace krystalů v Obr. 2 písm. a) a obr. 3 písm.a). Jinými slovy, horní strana obrazů odpovídá hornímu povrchu krystalu. Obr. 4 (a) 4 (b), vykazují ve vertikální ose protáhlý profil podél křišťálově hloubka skládá ze dvou hlavních oblastí vedení. Profil ve vodorovné ose ukazuje odpovídá světlu vedenému celou konstrukcí. Nicméně modifikace v SOP dopadajícího světla posouvají polohu xy těchto oblastí.
obr. 4 Rekonstruované obrazy blízké pole profil paprsku vznikající ze struktury vepsané v LiNbO3 (a, b) a v LiF (c, d), pro SOP dopadajícího světla na V a H směrech.
rekonstruované obrazy z obr. 4 (c) a 4 (d), vykazuje near field profil pro LiF s pravidelnější tvar skládá z jedné hlavní oblasti maximální intenzity, proto jeden vlnovod. Trámové profily světla vedené strukturou v LiNbO3 získané pro přenosové osy P1 a P2 v různých orientacích jsou znázorněny na obr. 5 a 6. Pro P1 ve směru V nebo H byl P2 změněn ze směru v, 45° a H nebo byl odstraněn (ϕ).
obr. 5 (a, b) Grafické znázornění blízké pole profil paprsku vznikající ze struktury vepsané v LiNbO3 pro P1 v V směr a P2 chybí, nebo na V, 45° a H směrech; (c, d) Signál získaný s P1 (V) a bez P2 (Φ) ve srovnání s kombinací signálů získaných pro VV a VH.
obr. 6 (a, b) Grafické znázornění blízké pole profil paprsku vznikající ze struktury vepsané v LiNbO3 pro P1 v H směru a P2 chybí, nebo na V, 45° a H směrech; (c, d) Signál získaný s P1 (H) a bez P2 (Φ) ve srovnání s kombinací signálů získaných pro HV a HH.
pro všechna uspořádání P1 a P2 zůstala intenzita a tvar profilu paprsku konstantní, jak je vidět na obr. 5 písm.c) a 5 písm. d). Na Obr. 5 (a), profil na svislé ose (hloubka krystalu) pro P1 vyrovnaný ve svislé poloze a P2 nepřítomný (Vϕ), vykazuje tři vrcholy, rovněž znázorněné na obr. 4 písm. a). Vrchol 1, odpovídá vedení v nejvnitřnější oblasti struktury v krystalu, který trpí největším poklesem indexu lomu v důsledku laserového zaostřování během nápisu. V oblasti blízko povrchu krystalu dochází k úniku vedené energie na vnější médium, vrchol 3 z obr. 5 písm. a). Když jsou přenosové osy obou polarizátorů zarovnány (VV), celková intenzita signálu klesá, ale profil stále vykazuje 3 vrcholy. Pro uspořádání V45° se signál dále snižuje, vrchol 3 téměř mizí a profil ukazuje pouze vrcholy 1 a 2 s přibližně stejnou intenzitou. Pokud jsou směry P1 a P2 ortogonální (VH), je stále detekován výstupní signál. Peak 1 se stává méně intenzivní než peak 2. Proto se vedení posune směrem k povrchu krystalu.
profil nosníku ve vodorovné ose, obr. 5 (b), vykazuje intenzivní pík 5, odpovídající kombinované intenzitě tří vrcholů (1, 2 a 3) znázorněných ve svislé ose. Pro uspořádání Vϕ a VV je pozorován boční lalok 4, který zmizí pro V45° a VH. Horizontální a vertikální profily experimentálně získané pro Vϕ, obr. 5 (c) a 5 (d), jsou rekonstruovány prostřednictvím přidání profilů získaných pro VV a VH konfigurace. Každá anizotropní oblast struktury produkované femtosekundovým laserem má zvláštní dvojlom. Proto pro lineárně polarizované dopadající světlo šíří každá oblast vedení složky pole ve směrech svých dvojlomných OS. V důsledku toho se tvar profilu nosníku mění pro různé orientace přenosové osy P2.
Na Obr. 6 (a), profil paprsku získaný pro konfiguraci Hϕ také ukazuje tři vrcholy. Na rozdíl od profilu získaného pro Vϕ jsou však vrcholy 2 a 3 nejintenzivnější. V tomto případě se světlo přednostně šíří ve vodicích oblastech téměř k povrchu krystalu. Pro konfigurace H45° a HH zmizí vrchol 1. Pro HV mají píky 1 a 2 přibližně stejnou amplitudu a pík 3 mizí. Proto nejvnitřnější část struktury vyrobené v krystalových vodičích přednostně světle lineárně polarizována ve svislém směru. Na druhé straně oblast téměř k povrchu vede přednostně světle lineárně polarizovaná ve vodorovném směru. Kromě toho dochází k úniku světla přednostně pro horizontální polarizaci.
profil nosníku ve vodorovné ose, obr. 6 (b), znázorňuje vrchol 5, který odpovídá kombinované intenzitě tří vrcholů ve svislé ose (obr. 6 písm. a)). V tomto případě se boční lalok 4 snižuje pro HV a HH a mizí pouze pro V45°.
Pro dopadající světlo lineárně polarizované v horizontální směr, paprsek profil získaný bez P2 je po rekonstrukci přidáním profilů pro HV a HH, jak je znázorněno na Obr. 6 písm.c) a 6 písm. d).
nosníkové profily podle obr. 7 a 8 odhalují indukovanou dvojlomnost struktury zapsané v krystalu fluoridu lithného. Jak je vidět, vedení se získává i pro ortogonální směry přenosových OS P1 a P2, uspořádání VH.
obr. 7 (a, b) Grafické znázornění blízké pole profil paprsku vznikající ze struktury vepsané v LiF pro P1 v V směr a P2 chybí, nebo na V, 45° a H směrech; (c, d) Signál získaný s P1 (V) a bez P2 (Φ) ve srovnání s kombinací signálů získaných pro VV a VH.
obr. 8 (a, b) Grafické znázornění blízké pole profil paprsku vznikající ze struktury vepsané v LiF pro P1 v H směru a P2 chybí, nebo na V, 45° a H směrech; (c, d) Signál získaný s P1 (H) a bez P2 (Φ) ve Srovnání s kombinací signálů získaných v SOP v HV a HH.
obr. 7 písm. a), znázorňuje profil nosníku ve svislé ose složený ze dvou hlavních vrcholů. Jak peak 2 je nejintenzivnější, vedení dochází přednostně v regionu vepsané struktury blízko k crystal povrch pro Vϕ, VV a V45° konfigurace. U VH se však vedení vyskytuje v nejvnitřnější oblasti krystalu. Ve vodorovné ose vykazuje profil nosníku pro Vϕ, VV a V45° výrazný vrchol 4 s bočním lalokem 3. Pro VH laloku 3 zmizí a vrchol 4 posune doprava. Profil nosníku pro Vϕ je rekonstruován přidáním profilů VV a VH (obr. 7 písm. c) a 7 písm.d)) jako u LiNbO3.
obr. 8 písm. a) vykazuje profil paprsku získaný s konfiguracemi Hϕ, HH a H45°. Pro Hϕ existují dva boční laloky, 1 a 3. Pro HH a H45° lalok 1 zmizí, ale existuje určité vedení odpovídající laloku 3. Profily ve vodorovné ose, obr. 8 (b), vykazují intenzivní vrchol 5 se dvěma postranními laloky, 4 a 6 pro všechna uspořádání P1 a P2. Pro HV v obou osách se peak 2 rozdělí na dva vrcholy. Profil nosníku pro Hϕ je také rekonstruován přidáním profilů HV a HH (obr. 8 písm.c) a 8 písm. d)).