Effecten van Birefringence op de elektromagnetische geleiding van structuren geproduceerd door Femtosecondelaser

III. resultaten

het transversale transmissiemicroscopiebeeld van de structuur opgenomen in LiNbO3 toont donkere gebieden in het midden van de figuur aangegeven door pijlen in Fig. 2, onder a). Bovendien, twee lijnen in de longitudinale afbeelding van Fig. 2 (b), bovenaanzicht, de opname van twee parallelle structuren aangeven.

deze donkere gebieden zijn gerelateerd aan de afname van de brekingsindex van het materiaal als gevolg van zelffocusing met laservermogen boven de instorting. De heldere gebieden gelokaliseerd rond de duisteren, het resultaat van stress-geïnduceerde veranderingen die de brekingsindex verhoogt (type II golfgeleider) .

aangezien LiNbO3-kristal tweebrekend is, kunnen veranderingen in de brekingsindex optreden in zowel de gewone als de buitengewone index. Structurele veranderingen, gecreëerd in een regime van matige registratie intensiteit, verhogen de buitengewone brekingsindex terwijl de gewone brekingsindex afneemt. Aan de andere kant veroorzaken niet-lineaire absorptieeffecten bij hoge energiepulsen zware schade aan het materiaal, waardoor zowel brekingsindexen als het donkere gebied worden verminderd. Bovendien wordt rond het beschadigde gebied een door stress veroorzaakte tweebrekend gebied gevormd. Een kritisch vermogen voor afbraak in LiNbO3 van 0,3 MW, overeenkomend met een energie van 0,12 µJ, werd gerapporteerd . Aangezien de energie per puls van 2 µJ die wordt gebruikt om de structuren in LiNbO3 te produceren, hoger is dan de kritische energie voor niet-lineaire ionisatie, wordt filamentatie veroorzaakt door een dynamisch evenwicht tussen zelffocusing en plasma-defocusing verwacht.

Fig. 3 toont beelden van de structuur die in LiF wordt geregistreerd door transmissiemicroscopie wordt gevangen die. Het is te zien in Fig. 3 a) het langwerpige dwarsprofiel van de structuur, dat voortvloeit uit de verwachte filamentatie als gevolg van de registratiemethode . In tegenstelling tot LiNbO3, het donkere gebied in het longitudinale profiel van de LiF, Fig. 3 b), één lijn vertoont die overeenkomt met de gegolfde golfgeleider.

bij de registratiemethode werd de laserstraal gelanceerd op het bovenoppervlak van het kristal dat ook overeenkomt met de bovenzijde van de dwarsdoorsnede beelden van Fig. 2 en 3.

gereconstrueerde beelden die het near field-profiel weergeven van de bundel die uit de structuren in LiNbO3 en LiF komt, worden weergegeven in Fig. 4. Deze beelden komen overeen met de profielen verkregen door het besturen van alleen de SOP van het invallende licht, en daarom werd P2 verwijderd uit de setup. Polarisatie van het licht dat door P1 werd overgebracht was in de V of H richtingen. De oriëntaties van de afbeeldingen in Fig. 4 (A), (b) en 4 (c), (d) zijn gelijk aan de werkelijke ruimtelijke oriëntatie van de kristallen in Fig. 2 a) en Fig. 3 (A), respectievelijk. Met andere woorden, de bovenzijde van de beelden komt overeen met het bovenoppervlak van het kristal. Fig. 4 (A) en 4 (b), vertonen in de verticale as een langwerpig profiel langs de kristaldiepte dat bestaat uit twee belangrijke geleidingsgebieden. Het profiel in de horizontale as komt overeen met het licht dat door de hele structuur wordt geleid. Niettemin, wijzigingen in de SOP van het invallende licht verschuift de xy positie van deze gebieden.

de gereconstrueerde afbeeldingen van Fig. 4 (c) en 4 (d), vertoont een near field profiel voor de LiF met een meer regelmatige vorm die bestaat uit een hoofdgebied met maximale intensiteit, dus een enkele golfgeleider. De lichtbundelprofielen van het door de structuur in LiNbO3 geleide licht, verkregen voor P1-en P2-transmissieassen in verschillende richtingen, zijn weergegeven in Fig. 5 en 6. Voor P1 bij V-of H-richtingen werd P2 gewijzigd van de V -, 45° – en H-richtingen of werd verwijderd (ϕ).

voor alle P1-en P2-arrangementen bleven de intensiteit en vorm van het bundelprofiel constant, zoals blijkt uit Fig. 5, onder c) en d). In Fig. 5 (a), het profiel op de verticale as (kristaldiepte) voor P1 uitgelijnd op verticaal en P2 afwezig (Vϕ), vertoont drie pieken, ook weergegeven in Fig. 4, onder a). Piek 1, komt overeen met de begeleiding bij het binnenste gebied van de structuur in het kristal dat de grootste afname van brekingsindex lijdt toe te schrijven aan het laser concentreren tijdens de inscriptie. In het gebied nabij het kristaloppervlak treedt een lekkage van de geleide macht naar het uitwendige medium, piek 3 van Fig. 5 a). Wanneer de transmissieassen van beide polarisatoren zijn uitgelijnd (VV), neemt de totale intensiteit van het signaal af, maar het profiel vertoont nog steeds de 3 pieken. Voor de V45° opstelling neemt het signaal verder af, piek 3 verdwijnt bijna en het profiel toont alleen pieken 1 en 2 met ongeveer dezelfde intensiteit. Wanneer P1 en P2 richtingen zijn orthogonaal (VH) een uitgangssignaal wordt nog steeds gedetecteerd. Piek 1 wordt minder intens dan piek 2. Daarom verschuift de geleiding naar het oppervlak van het kristal.

het liggerprofiel in de horizontale as, Fig. 5 (b), vertoont een intense piek 5, overeenkomend met de gecombineerde intensiteit van de drie pieken (1, 2 en 3) weergegeven in de verticale as. Voor vϕ en VV regelingen, wordt waargenomen een laterale kwab 4 die verdwijnt voor V45° en VH. De horizontale en verticale profielen experimenteel verkregen voor Vϕ, Fig. 5 (c) en 5 (d), worden gereconstrueerd door toevoeging van de profielen verkregen voor VV en VH configuraties. Elk anisotroop gebied van de structuur die door de femtosecondelaser wordt geproduceerd heeft een bepaalde birefringence. Daarom, voor een lineair gepolariseerd invallend licht, verspreidt elk gebied van begeleiding de veldcomponenten in de richtingen van zijn birefringence Assen. Als gevolg hiervan verandert de vorm van het bundelprofiel voor verschillende oriëntaties van de P2-transmissieas.

In Fig. 6 (a), het straalprofiel verkregen voor hϕ configuratie toont ook drie pieken. Echter, in tegenstelling tot profiel verkregen voor Vϕ, pieken 2 en 3 zijn de meest intense. In dit geval verspreidt licht zich bij voorkeur in de geleidingsgebieden bijna tot aan het oppervlak van het kristal. Voor de H45° – en HH-configuraties verdwijnt piek 1. Voor HV hebben pieken 1 en 2 ongeveer dezelfde amplitude en verdwijnt piek 3. Daarom is het binnenste gedeelte van de structuur geproduceerd in het kristal leidt bij voorkeur licht lineair gepolariseerd in de verticale richting. Aan de andere kant leidt het gebied bijna naar het oppervlak bij voorkeur licht lineair gepolariseerd in de horizontale richting. Bovendien treedt lekkage van het licht bij voorkeur op voor de horizontale polarisatie.

het bundelprofiel op de horizontale as, Fig. 6 (b), geeft piek 5 aan die overeenkomt met de gecombineerde intensiteit van de drie pieken in de verticale as (Fig. 6, onder a)). In dit geval neemt de laterale kwab 4 af voor HV en HH, en verdwijnt alleen voor V45°.

bij invallend licht lineair gepolariseerd in horizontale richting wordt het zonder P2 verkregen bundelprofiel gereconstrueerd door toevoeging van de profielen voor HV en HH, zoals aangegeven in Fig. 6, onder c), en 6, Onder d).

Balkenprofielen van Fig. 7 en 8 onthullen de geïnduceerde dubbelbreking van de structuur ingeschreven in lithium fluoride kristal. Zoals te zien is, wordt geleiding verkregen, zelfs voor orthogonale richtingen van P1 en P2 transmissie assen, VH opstelling.

Fig. 7 (a), toont het bundelprofiel op de verticale as die bestaat uit twee hoofdpieken. Aangezien piek 2 de meest intense is, vindt de geleiding bij voorkeur plaats in het gebied van de ingeschreven structuur dicht bij het kristaloppervlak voor vϕ, VV en V45° configuraties. Echter, voor VH, geleiding vindt plaats in het binnenste gebied van het kristal. In de horizontale as toont het bundelprofiel voor Vϕ, VV en V45° een uitgesproken piek 4 met een laterale kwab 3. Voor VH-kwab verdwijnt 3 en piek 4 verschuivingen naar rechts. Het bundelprofiel voor Vϕ wordt gereconstrueerd door de VV-en VH-profielen toe te voegen (Fig. 7 (c) en 7 (d)) zoals bij LiNbO3.

Fig. 8 a) het bundelprofiel vertoont dat is verkregen met de configuraties Hϕ, HH en H45°. Voor Hϕ zijn er twee laterale kwabben, 1 en 3. Voor HH en H45° kwab verdwijnt 1, maar er is enige begeleiding die overeenkomt met kwab 3. Profielen op de horizontale as, Fig. 8 (b), vertonen de intense piek 5 met twee laterale kwabben, 4 en 6 voor alle arrangementen van P1 en P2. Voor HV in beide assen splitst piek 2 zich in twee pieken. Het bundelprofiel voor Hϕ wordt ook gereconstrueerd door de HV-en HH-profielen toe te voegen (Fig. 8, onder c), en 8, Onder d)).