Wpływ dwójłomności Na Prowadzenie elektromagnetyczne struktur wytwarzanych przez Laser femtosekundowy

III. wyniki

obraz przekrojowej mikroskopii transmisyjnej struktury zarejestrowany w LiNbO3 pokazuje ciemne obszary w środku rysunku oznaczone strzałkami na Fig. 2 a). Dodatkowo dwie linie na podłużnym obrazie Fig. 2 (b), widok z góry, wskazują zapis dwóch równoległych struktur.

te ciemne obszary są związane ze spadkiem współczynnika załamania materiału wynikającym z samoogniskowania z mocą lasera powyżej progu zapadania. Jasne obszary zlokalizowane wokół ciemnych są wynikiem zmian wywołanych stresem, które zwiększają współczynnik załamania światła (falowód typu II).

ponieważ kryształ LiNbO3 jest dwójłomny, zmiany współczynnika załamania mogą wystąpić zarówno w zwykłych, jak i nadzwyczajnych indeksach. Zmiany strukturalne, powstałe w reżimie o umiarkowanej intensywności nagrywania, zwiększają Nadzwyczajny współczynnik załamania, podczas gdy zwykły współczynnik załamania maleje. Z drugiej strony, nieliniowe efekty absorpcji przy impulsach o wysokiej energii powodują poważne uszkodzenia materiału, zmniejszając zarówno współczynniki załamania światła,jak i powodując ciemną powierzchnię. Poza tym wokół uszkodzonego regionu powstaje wzbudzony naprężeniem region dwójłomny. Zgłoszono krytyczną moc załamania w LiNbO3 wynoszącą 0,3 MW odpowiadającą energii 0,12 µJ . W związku z tym, ponieważ energia na impuls 2 µJ użyta do wytworzenia struktur w LiNbO3 jest wyższa niż energia krytyczna dla nieliniowej jonizacji, oczekuje się, że wystąpi filamentacja spowodowana dynamiczną równowagą między samoogniskowaniem a defokusowaniem plazmy.

rys. 3 pokazuje obrazy struktury zarejestrowanej w LiF przechwycone przez mikroskopię transmisyjną. Widać to na Fig. 3 a) wydłużony profil poprzeczny konstrukcji, który wynika z oczekiwanej filamentacji ze względu na metodę zapisu . W przeciwieństwie do LiNbO3, ciemny obszar w profilu podłużnym LiF, rys. 3 b), wykazuje pojedynczą linię odpowiadającą wpisanemu falowodzie.

w metodzie zapisu wiązka laserowa została uruchomiona na górnej powierzchni kryształu, która odpowiada również górnej stronie przekrojowych obrazów Fig. 2 i 3.

zrekonstruowane obrazy przedstawiające profil pola Bliskiego wiązki wyłaniającej się ze struktur wpisanych w LiNbO3 i LiF przedstawiono na Fig. 4. Obrazy te odpowiadają profilom uzyskanym przez kontrolowanie tylko SOP padającego światła, dlatego P2 został usunięty z ustawień. Polaryzacja światła transmitowanego przez P1 znajdowała się w kierunku V lub H. Orientacje obrazów na Rys. 4 (A), (b) i 4 (c), (d) są równoważne rzeczywistej orientacji przestrzennej kryształów na Fig. 2 a) i Rys. Odpowiednio 3 lit. a). Innymi słowy, górna strona obrazów odpowiada górnej powierzchni kryształu. Fig. 4 (A) i 4 (b), wykazują w osi pionowej wydłużony profil wzdłuż głębokości krystalicznej złożony z dwóch głównych obszarów prowadzenia. Profil w osi poziomej odpowiada światłu kierowanemu przez całą konstrukcję. Niemniej jednak zmiany SOP padającego światła zmieniają pozycję xy tych regionów.

zrekonstruowane obrazy rys. 4 (c) i 4 (d), wykazują profil bliskiego pola dla LiF o bardziej regularnym kształcie składającym się z jednego głównego obszaru o maksymalnej intensywności, a zatem z pojedynczego falowodu. Profile wiązki światła kierowanego przez konstrukcję w LiNbO3 uzyskane dla osi transmisyjnych P1 i P2 w różnych orientacjach przedstawiono na Fig. 5 i 6. Dla P1 w kierunkach V lub H zmieniono P2 z kierunków V, 45° I H lub usunięto (ϕ).

dla wszystkich układów P1 i P2 intensywność i kształt profilu wiązki pozostały stałe, jak widać na Fig. 5 lit. c) i 5 lit. d). Na Rys. 5 (a), profil na osi pionowej (głębokość kryształu) dla P1 wyrównany w pionie i P2 nieobecny (Vϕ), wykazuje trzy piki, pokazane również na Fig. 4 a). Pik 1, odpowiada orientacji w najbardziej wewnętrznym obszarze struktury w krysztale, który cierpi na największy spadek współczynnika załamania z powodu ogniskowania lasera podczas napisu. W obszarze w pobliżu powierzchni kryształu występuje wyciek kierowanej mocy do zewnętrznego medium, szczyt 3 Fig. 5 a). Gdy osie transmisyjne obu polaryzatorów są wyrównane (VV), ogólna intensywność sygnału zmniejsza się, ale profil nadal wykazuje piki 3. Dla układu V45° sygnał zmniejsza się dalej, pik 3 prawie znika, a profil pokazuje tylko piki 1 i 2 o mniej więcej takiej samej intensywności. Gdy Kierunki P1 i P2 są prostopadłe (VH), sygnał wyjściowy jest nadal wykrywany. Szczyt 1 staje się mniej intensywny niż szczyt 2. W związku z tym prowadzenie przesuwa się w kierunku powierzchni kryształu.

profil belki w osi poziomej, rys. 5 (b), wykazuje intensywny pik 5, odpowiadający łącznej intensywności trzech pików (1, 2 i 3) pokazanych na osi pionowej. Dla układów Vϕ i VV obserwuje się płat boczny 4, który zanika dla V45° I VH. Profile poziome i pionowe uzyskane doświadczalnie dla Vϕ, rys. 5 (c) i 5 (d) są rekonstruowane przez dodanie profili uzyskanych dla konfiguracji VV I VH. Każdy anizotropowy obszar struktury wytwarzanej przez laser femtosekundowy ma szczególną dwójłomność. Dlatego w przypadku liniowo spolaryzowanego światła padającego każdy obszar naprowadzania propaguje składniki pola w kierunkach jego osi dwójłomności. W konsekwencji kształt profilu belki zmienia się dla różnych orientacji osi transmisji P2.

Na Rys. 6 (a), profil wiązki uzyskany dla konfiguracji Hϕ pokazuje również trzy piki. Jednak w przeciwieństwie do profilu uzyskanego dla Vϕ, szczyty 2 i 3 są najbardziej intensywne. W tym przypadku światło preferencyjnie propaguje się w regionach naprowadzania prawie do powierzchni kryształu. Dla konfiguracji H45° i HH szczyt 1 znika. Dla HV piki 1 i 2 mają w przybliżeniu taką samą amplitudę, a pik 3 zanika. Dlatego najbardziej wewnętrzna część struktury wytwarzana w przewodnikach kryształowych preferencyjnie świeci liniowo spolaryzowana w kierunku pionowym. Z drugiej strony, obszar prawie do powierzchni prowadzi preferencyjnie światło liniowo spolaryzowane w kierunku poziomym. Dodatkowo, wyciek światła występuje preferencyjnie Dla polaryzacji poziomej.

profil belki w osi poziomej, rys. 6 (b), pokazuje pik 5, który odpowiada łącznej intensywności trzech pików w osi pionowej (rys. 6 a)). W tym przypadku płat boczny 4 zmniejsza się dla HV i HH, a znika tylko dla V45°.

dla światła padającego liniowo spolaryzowanego w kierunku poziomym profil wiązki uzyskany bez P2 jest rekonstruowany przez dodanie profili dla HV i HH, jak pokazano na Fig. 6 lit. c) I d).

profile Belek z Rys. 7 i 8 ujawniają indukowaną dwójłomność struktury zapisanej w krysztale fluorku litu. Jak widać, naprowadzanie uzyskuje się nawet dla kierunku prostopadłego osi transmisyjnych P1 i P2, układ VH.

7 (a), przedstawia profil belki na osi pionowej złożonej z dwóch głównych szczytów. Ponieważ szczyt 2 jest najintensywniejszy, naprowadzanie zachodzi preferencyjnie w rejonie struktury wpisanej blisko powierzchni kryształu dla konfiguracji Vϕ,VV i V45°. Jednak w przypadku VH przewodnictwo występuje w najbardziej wewnętrznym obszarze kryształu. W osi poziomej profil wiązki dla Vϕ, VV i V45° pokazuje wyraźny szczyt 4 z bocznym płatem 3. Dla VH lobe 3 znika i Szczyt 4 przesuwa się w prawo. Profil belki dla Vϕ jest rekonstruowany przez dodanie profili VV I VH (rys. 7 (c) i 7 (d)), jak miało to miejsce w przypadku LiNbO3.

rys. 8 (a) wykazuje profil belki uzyskany w konfiguracjach Hϕ, HH i H45°. Dla Hϕ istnieją dwa płaty boczne, 1 i 3. Dla HH i H45 ° płat 1 znika, ale istnieje pewne wskazówki odpowiadające płatowi 3. Profile w osi poziomej, rys. 8 (b), wykazuje intensywny pik 5 z dwoma płatami bocznymi, 4 i 6 dla wszystkich układów P1 i P2. W przypadku HV w obu osiach szczyt 2 dzieli się na dwa piki. Profil belki dla Hϕ jest również rekonstruowany przez dodanie profili HV i HH (rys. 8 lit. c) i d)).