Efeitos da Birrefringência em Electromagnético-Orientação de Estruturas Produzidas pelo Laser Femtosegundo

III. RESULTADOS

transversal de transmissão microscopia de imagem da estrutura gravado em LiNbO3 mostra regiões escuras no centro da figura indicado pelas setas na Fig. 2 a). Além disso, duas linhas na imagem longitudinal da Fig. 2 b), Vista superior, indicar o registo de duas estruturas paralelas.

estas regiões escuras estão relacionadas com a diminuição do Índice de refração do material resultante da auto-focagem com poder laser acima do limiar de colapso. As regiões brilhantes localizadas em torno das trevas, resultam de mudanças induzidas pelo estresse que aumenta o índice de refração (waveguide Tipo II) .

como o cristal de LiNbO3 é birefringente, mudanças no índice de refração podem ocorrer tanto nos índices ordinários quanto nos extraordinários. Mudanças estruturais, criadas em um regime de intensidade de gravação moderada, aumentam o extraordinário Índice de refração, enquanto o índice de refração comum diminui. Por outro lado, efeitos não lineares de absorção em pulsos de alta energia causam danos pesados ao material, reduzindo tanto os índices refrativos e resultando na área escura. Além disso, uma região birefringente induzida pelo estresse é formada em torno da região danificada. Foi notificada uma potência crítica para a avaria em LiNbO3 de 0,3 MW, correspondente a uma energia de 0,12 µJ . Portanto, como a energia por impulso de 2 µJ usada para produzir as estruturas em LiNbO3 é maior do que a energia crítica para ionização não-linear, a filamentação causada por um equilíbrio dinâmico entre auto-focagem e desfocagem de plasma é esperado para ocorrer.

Fig. 3 mostra imagens da estrutura registada em LiF capturadas por microscopia de transmissão. Pode ser visto na Fig. 3 a) o perfil transversal alongado da estrutura, resultante da filamentação esperada devido ao método de Registo . Ao contrário de LiNbO3,a região escura no perfil longitudinal do LiF, Fig. 3 b), exibe uma única linha correspondente à guia de onda inscrita.

no método de gravação, o raio laser foi lançado na superfície superior do cristal que também corresponde ao lado superior das imagens transversais da Fig. 2 e 3.

imagens reconstruídas que representam o perfil de campo próximo do feixe emergente das estruturas inscritas em LiNbO3 e LiF são mostradas na figura. 4. Estas imagens correspondem aos perfis obtidos controlando apenas o SOP da luz incidente, e portanto, P2 foi removido da configuração. A polarização da luz transmitida por P1 estava nas direções V ou H. As orientações das imagens na Fig. 4 (A), (b) e 4 (C), (d) são equivalentes à orientação espacial real dos cristais na Fig. 2 a) E Fig. 3 a), respectivamente. Em outras palavras, o lado superior das imagens corresponde à superfície superior do cristal. Figo. 4 (A) e 4 (b), exibem no eixo vertical um perfil alongado ao longo da profundidade de cristal composta por duas principais regiões de orientação. O perfil no eixo horizontal mostra corresponde à luz guiada por toda a estrutura. No entanto, as modificações no SOP da luz incidente muda a posição xy destas regiões.

as imagens reconstruídas da Fig. 4 (c) e 4 (d), exibe um perfil de campo próximo para a LiF com uma forma mais regular composta por uma região principal de máxima intensidade, portanto, uma única guia de onda. Os perfis de feixe da luz guiados pela estrutura em LiNbO3 obtidos para eixos de transmissão P1 E P2 em diferentes orientações são mostrados na Fig. 5 e 6. Para P1 nas direções V ou H, P2 foi mudado das direções V, 45° E H ou foi removido (ϕ).

para todas as disposições P1 E P2, a intensidade e a forma do perfil do feixe permaneceram constantes como pode ser visto na Fig. 5 c) e 5 d). Em Fig. 5 a), o perfil no eixo vertical (profundidade de cristal) para P1 alinhado na vertical e P2 ausente (Vϕ), exibe três picos, também mostrados na figura. 4 a). Pico 1, corresponde à orientação na região mais interna da estrutura do cristal que sofre a maior diminuição do Índice de refração devido ao foco do laser durante a inscrição. Na região próxima à superfície do cristal ocorre uma fuga da energia guiada para o meio externo, pico 3 da Figo. 5 a). Quando os eixos de transmissão de ambos polarizadores são alinhados (VV), a intensidade total do sinal diminui, mas o perfil ainda exibe os 3 picos. Para o arranjo V45°, o sinal diminui ainda mais, o pico 3 quase desaparece e o perfil mostra apenas picos 1 e 2 com aproximadamente a mesma intensidade. Quando as direções P1 e P2 são ortogonais (VH) um sinal de saída ainda é detectado. O pico 1 torna-se menos intenso que o pico 2. Portanto, a orientação muda para a superfície do cristal.

o perfil do feixe no eixo horizontal, Fig. 5 b), apresenta um pico intenso 5, correspondente à intensidade combinada dos Três Picos (1, 2 e 3) indicados no eixo vertical. Para as disposições Vϕ e VV, observa-se um lobo lateral 4 que desaparece para V45° e VH. Os perfis horizontal e vertical obtidos experimentalmente para Vϕ, Fig. 5 c) e 5 d), são reconstruídas através da adição dos perfis obtidos para as configurações VV e VH. Cada região anisotrópica da estrutura produzida pelo laser femtosegundo tem uma birrefringência particular. Portanto, para uma luz incidente linearmente polarizada, cada região de orientação propaga os componentes do campo nas direções de seus eixos de birefringência. Consequentemente, a forma do perfil do feixe muda para diferentes orientações do eixo de transmissão P2.

Na Fig. 6 a), o perfil do feixe obtido para a configuração Hϕ mostra também três picos. No entanto, ao contrário do perfil obtido para Vϕ, os picos 2 e 3 são os mais intensos. Neste caso, a luz propaga-se preferencialmente nas regiões de orientação quase para a superfície do cristal. Para as configurações H45° e HH, o pico 1 desaparece. Para HV, os picos 1 e 2 têm aproximadamente a mesma amplitude e o pico 3 desaparece. Portanto, a parte mais interna da estrutura produzida nas guias de cristal preferencialmente polarizada linearmente clara na direção vertical. Por outro lado, a região quase até as guias de superfície preferencialmente polarizadas linearmente de luz na direção horizontal. Além disso, o vazamento da luz ocorre preferencialmente para a polarização horizontal.

o perfil do feixe no eixo horizontal, Fig. 6 b), mostra o pico 5 que corresponde à intensidade combinada dos três picos no eixo vertical (Fig. 6 (a))). Para este caso, o lobo lateral 4 diminui para HV e HH, e desaparece apenas para V45°.

para a luz incidente polarizada linearmente na direção horizontal, o perfil do feixe obtido sem P2 é reconstruído pela adição dos perfis de HV e HH, como mostrado na Fig. 6 c) e 6 d).

perfis de feixes de Fig. 7 e 8 revelam a birefringência induzida da estrutura inscrita no cristal de fluoreto de lítio. Como pode ser visto, a orientação é obtida mesmo para direções ortogonais de eixos de transmissão P1 E P2, arranjo VH.

Fig. 7 a), mostra o perfil do feixe no eixo vertical composto por dois picos principais. Como o pico 2 é o mais intenso, a orientação ocorre preferencialmente na região da estrutura inscrita perto da superfície de cristal para Configurações Vϕ, VV e V45°. No entanto, para a HV, a orientação ocorre na região mais interna do cristal. No eixo horizontal, o perfil do feixe para Vϕ, VV e V45° mostra um pico pronunciado 4 com um lobo lateral 3. Para o lobo 3 da VH desaparece e o pico 4 desliza para a direita. O perfil do feixe para Vϕ é reconstruído adicionando os perfis VV e VH(Fig. 7 (c) e 7 (d)) como ocorreu com LiNbO3.

Fig. 8 a) exibe o perfil do feixe obtido com as configurações Hϕ, HH e H45°. Para Hϕ há dois lóbulos laterais, 1 e 3. Para HH e H45° Lobo 1 desaparece, mas há alguma orientação correspondente ao lobo 3. Perfis no eixo horizontal, Fig. 8 b), apresentam o pico intenso 5 com dois lóbulos laterais, 4 e 6 para todos os arranjos de P1 E P2. Para HV em ambos os eixos, o pico 2 divide-se em dois picos. O perfil do feixe de Hϕ também é reconstruído adicionando os perfis HV e HH (Fig. 8 c) e 8 d))).