Effekter af dobbeltbrydning på den elektromagnetiske styring af strukturer produceret af femtosekundlaser

III. resultater

tværsnitstransmissionsmikroskopi billede af strukturen optaget i LiNbO3 viser mørke områder i midten af figuren angivet med pile i Fig. 2 a). Derudover to linjer i det langsgående billede af Fig. 2 (B), ovenfra, angiver optagelsen af to parallelle strukturer.

disse mørke områder er relateret til faldet i brydningsindekset for materialet som følge af selvfokusering med laserkraft over tærsklen for sammenbrud. De lyse områder lokaliseret omkring de mørke, skyldes stress-inducerede ændringer, der øger brydningsindekset (type II bølgeleder) .

da LiNbO3-krystal er dobbeltbrydende, kan ændringer i brydningsindeks forekomme i både det almindelige og det ekstraordinære indeks. Strukturelle ændringer, skabt i et regime med moderat optageintensitet, øger det ekstraordinære brydningsindeks, mens det almindelige brydningsindeks falder. På den anden side forårsager ikke-lineære absorptionseffekter ved høje energiimpulser kraftig skade på materialet, hvilket reducerer begge brydningsindekser og resulterer i det mørke område. Udover, en stress-induceret dobbeltbrydende region dannes omkring det beskadigede område,. Der blev rapporteret om en kritisk effekt for nedbrydning i LiNbO3 på 0,3 MVH svarende til en energi på 0,12 kr . Derfor, da energien pr.puls på 2 liter, der bruges til at producere strukturer i LiNbO3, er højere end den kritiske energi til ikke-lineær ionisering, forventes filamentation forårsaget af en dynamisk balance mellem selvfokusering og plasmadefokusering at forekomme.

Fig. 3 viser billeder af strukturen optaget i LiF fanget ved transmissionsmikroskopi. Det kan ses i Fig. 3 (A) den aflange tværgående profil af konstruktionen, som er resultatet af den forventede filamentation på grund af registreringsmetoden . I modsætning til LiNbO3 er det mørke område i LiF ‘ s langsgående profil, Fig. 3 (b), udviser en enkelt linje svarende til den indskrevne bølgeleder.

i optagelsesmetoden blev laserstrålen lanceret på den øverste overflade af krystallen, der også svarer til oversiden af tværsnitsbillederne i Fig. 2 og 3.

rekonstruerede billeder, der repræsenterer nærfeltprofilen for strålen, der kommer ud af strukturerne indskrevet i LiNbO3 og LiF, er vist i Fig. 4. Disse billeder svarer til profilerne opnået ved kun at kontrollere SOP af det indfaldende lys, og derfor blev P2 fjernet fra opsætningen. Polarisering af lys transmitteret af P1 var ved V-eller H-retningerne. Orienteringerne af billederne i Fig. 4 (A), (b) og 4 (c), (d) svarer til den faktiske rumlige orientering af krystallerne i Fig. 2 A) og Fig. 3 a) henholdsvis. Med andre ord svarer oversiden af billederne til den øvre overflade af krystallen. Fig. 4 (A) og 4 (b) udviser i den lodrette akse en langstrakt profil langs krystaldybden sammensat af to hovedregioner af vejledning. Profilen i den vandrette akse viser svarer til lyset styret af hele strukturen. Ikke desto mindre ændrer ændringer i Sop af det indfaldende lys disse regioners position.

de rekonstruerede billeder af Fig. 4 (c) og 4 (d), udviser en nær feltprofil for LiF med en mere regelmæssig form bestående af et hovedområde med maksimal intensitet, derfor en enkelt bølgeleder. Stråleprofiler af lyset styret af strukturen i LiNbO3 opnået for P1 og P2 transmissionsakser i forskellige retninger er vist i Fig. 5 og 6. For P1 ved V-eller H-retninger blev P2 ændret fra V -, 45-og h-retningerne eller blev fjernet ( -).

for alle P1-og P2-arrangementer forblev stråleprofilens intensitet og form konstant, som det kan ses i Fig. 5, litra c), og 5, litra d). I Fig. 5 (A), viser profilen på den lodrette akse (krystaldybde) for P1 justeret ved lodret og P2 fraværende (V Lr), tre toppe, også vist i Fig. 4 a). Peak 1, svarer til vejledningen i det inderste område af strukturen i krystallen, der lider det største fald i brydningsindeks på grund af laserfokuseringen under indskriften. I området nær krystaloverfladen forekommer en lækage af den styrede effekt til det ydre medium, top 3 i Fig. 5 a). Når transmissionsakserne for begge polarisatorer er justeret (VV), falder signalets samlede intensitet, men profilen udviser stadig de 3 toppe. For V45-arrangementet falder signalet yderligere, peak 3 forsvinder næsten, og profilen viser kun toppe 1 og 2 med omtrent samme intensitet. Når P1-og P2-retninger er ortogonale (VH), registreres der stadig et udgangssignal. Peak 1 bliver mindre intens end peak 2. Derfor skifter vejledningen mod overfladen af krystallen.

bjælkeprofilen i den vandrette akse, Fig. 5 (b), udviser en intens top 5, svarende til den kombinerede intensitet af de tre toppe (1, 2 og 3) vist i den lodrette akse. For V-KRP og VV-arrangementer observeres en lateral lap 4, som forsvinder for V45-KRP og VH. De vandrette og de lodrette profiler, der eksperimentelt opnås for V-liter, Fig. 5, litra c), og 5, litra d), rekonstrueres ved tilsætning af de profiler, der er opnået for VV-og VH-konfigurationer. Hver anisotropisk region af strukturen produceret af femtosekundlaseren har en særlig dobbeltbrydning. Derfor for en lineært polariseret indfaldende lys, hver region af vejledning formerer feltkomponenterne i retningerne af dens dobbeltbrydende akser. Som følge heraf ændres formen af stråleprofilen for forskellige retninger af P2 transmissionsaksen.

I Fig. 6 (A) viser bjælkeprofilen opnået for H-kur-konfiguration også tre toppe. Imidlertid, i modsætning til profil opnået for v Kurt, toppe 2 og 3 er de mest intense. I dette tilfælde forplantes lys fortrinsvis i vejledningsområderne næsten til overfladen af krystallen. For H45-og HH-konfigurationerne forsvinder peak 1. For HV har toppe 1 og 2 omtrent samme amplitude, og top 3 forsvinder. Derfor lyser den inderste del af strukturen produceret i krystalstyrene fortrinsvis lineært polariseret i lodret retning. På den anden side, regionen næsten til overfladen guider fortrinsvis lys lineært polariseret i vandret retning. Derudover forekommer lækage af lyset fortrinsvis for den vandrette polarisering.

bjælkeprofilen ved den vandrette akse, Fig. 6 (b), viser top 5, som svarer til den kombinerede intensitet af de tre toppe i den lodrette akse (Fig. 6 a)). I dette tilfælde falder den laterale lobe 4 for HV og HH, og forsvinder bare for V45 liter.

for indfaldende lys lineært polariseret i vandret retning rekonstrueres stråleprofilen opnået uden P2 ved tilsætning af profilerne for HV og HH, som vist i Fig. 6 c) og 6 d).

Stråleprofiler af Fig. 7 og 8 afslører den inducerede dobbeltbrydning af strukturen indskrevet i lithiumfluoridkrystal. Som det kan ses, opnås vejledning selv for ortogonale retninger af P1 og P2 transmissionsakser, VH arrangement.

Fig. 7 (a), viser bjælkeprofilen ved den lodrette akse sammensat af to hovedtoppe. Da peak 2 er den mest intense, forekommer vejledning fortrinsvis i området med den indskrevne struktur tæt på krystaloverfladen for V -, VV-og V45-priskonfigurationer. For VH forekommer vejledning imidlertid i det inderste område af krystallen. I den vandrette akse viser bjælkeprofilen for V-LARP, VV og V45-larp en udtalt top 4 med en lateral lap 3. For VH forsvinder lobe 3 og peak 4 skifter til højre. Stråleprofil for V-KRP rekonstrueres ved at tilføje VV-og VH-profilerne (Fig. 7 (c) og 7 (d)) som det skete med LiNbO3.

Fig. 8 (a) udviser stråleprofilen opnået med H -, H-og h-45-konfigurationer. For H-lusene er der to laterale lapper, 1 og 3. For HH og H45 forsvinder lobe 1, men der er en vis vejledning svarende til lobe 3. Profiler ved den vandrette akse, Fig. 8 (b), udviser den intense top 5 med to laterale lapper, 4 og 6 for alle arrangementer af P1 og P2. For HV i begge akser opdeles top 2 i to toppe. Bjælkeprofil for H-Chr rekonstrueres også ved at tilføje HV-og HH-profilerne (Fig. 8 (c) og 8 (d)).