Efectele Birefringenței asupra ghidării electromagnetice a structurilor produse de laserul Femtosecund

III. rezultate

imaginea microscopică de transmisie transversală a structurii înregistrată în LiNbO3 prezintă regiuni întunecate în centrul figurii indicate de săgeți în Fig. 2 (a). În plus, două linii din imaginea longitudinală a Fig. 2 (b), vedere de sus, indicați înregistrarea a două structuri paralele.

aceste regiuni întunecate sunt legate de scăderea indicelui de refracție al materialului rezultat din focalizarea automată cu puterea laserului peste pragul de colaps. Regiunile luminoase localizate în jurul celor întunecate, rezultă din modificările induse de stres care măresc indicele de refracție (Ghid de undă de tip II) .

deoarece cristalul LiNbO3 este birefringent, modificările indicelui de refracție pot apărea atât în indicii obișnuiți, cât și în cei extraordinari. Modificările structurale, create într-un regim de intensitate moderată de înregistrare, măresc indicele de refracție extraordinar, în timp ce indicele de refracție obișnuit scade. Pe de altă parte, efectele de absorbție neliniare la impulsuri de energie ridicată provoacă daune grele materialului, reducând ambii indici de refracție și rezultând în zona întunecată. În plus, o regiune birefringentă indusă de stres se formează în jurul regiunii deteriorate ,. A fost raportată o putere critică pentru defalcarea în LiNbO3 de 0,3 MW corespunzătoare unei energii de 0,12 inkt j . Prin urmare, deoarece energia pe impuls de 2 centi j utilizată pentru producerea structurilor în LiNbO3 este mai mare decât energia critică pentru ionizarea neliniară, se așteaptă să apară filamentarea cauzată de un echilibru dinamic între auto-focalizare și defocalizarea plasmei.

Fig. 3 prezintă imagini ale structurii înregistrate în LiF capturate prin microscopie de transmisie. Poate fi văzut în Fig. 3 (a) profilul transversal alungit al structurii, care rezultă din filamentarea așteptată datorată metodei de înregistrare . Spre deosebire de LiNbO3, regiunea întunecată din profilul longitudinal al LiF, Fig. 3 (b), prezintă o singură linie corespunzătoare ghidului de undă înscris.

în metoda de înregistrare, fasciculul laser a fost lansat pe suprafața superioară a cristalului care corespunde și părții superioare a imaginilor secțiunii transversale din Fig. 2 și 3.

imaginile reconstruite care reprezintă profilul câmpului apropiat al fasciculului care iese din structurile înscrise în LiNbO3 și LiF sunt prezentate în Fig. 4. Aceste imagini corespund profilurilor obținute prin controlul numai POS al luminii incidente și, prin urmare, P2 a fost eliminat din configurare. Polarizarea luminii transmise de P1 a fost în direcțiile V sau H. Orientările imaginilor din Fig. 4 (A), (b) și 4 (c), (d) sunt echivalente cu orientarea spațială reală a cristalelor din Fig. 2 (a) și Fig. 3 (A), respectiv. Cu alte cuvinte, partea superioară a imaginilor corespunde suprafeței superioare a cristalului. Fig. 4 (a) și 4 (b), prezintă în axa verticală un profil alungit de-a lungul adâncimii cristalului compus din două regiuni principale de ghidare. Profilul din axa orizontală arată corespunde luminii ghidate de întreaga structură. Cu toate acestea, modificările în POS ale luminii incidente schimbă poziția xy a acestor regiuni.

imaginile reconstruite din Fig. 4 (c) și 4 (d), prezintă un profil de câmp apropiat pentru LiF cu o formă mai regulată compusă dintr-o regiune principală de intensitate maximă, prin urmare, un singur ghid de undă. Profilele de fascicul ale luminii ghidate de structura din LiNbO3 obținute pentru axele de transmisie P1 și P2 la diferite orientări sunt prezentate în Fig. 5 și 6. Pentru P1 la direcțiile V sau H, P2 a fost schimbat de la direcțiile v, 45 și H sau a fost eliminat (circulând pe sensul de mers pe jos).

pentru toate aranjamentele P1 și P2, intensitatea și forma profilului fasciculului au rămas constante, așa cum se poate observa în Fig. 5 lit. c) și 5 lit.d). În Fig. 5 (A), profilul de pe axa verticala (adancimea cristalului) pentru P1 aliniat la verticala si P2 absent (V), prezinta trei varfuri, prezentate tot in Fig. 4 (a). Vârful 1, corespunde orientării în regiunea cea mai interioară a structurii din cristal care suferă cea mai mare scădere a indicelui de refracție datorită focalizării cu laser în timpul inscripției. În regiunea din apropierea suprafeței cristalului are loc o scurgere a puterii ghidate către mediul extern, vârful 3 din Fig. 5 (a). Când axele de transmisie ale ambelor polarizatoare sunt aliniate (VV), intensitatea totală a semnalului scade, dar profilul prezintă în continuare cele 3 vârfuri. Pentru dispunerea V45 de la V45, semnalul scade și mai mult, vârful 3 aproape dispare, iar profilul arată doar vârfurile 1 și 2 cu aproximativ aceeași intensitate. Când direcțiile P1 și P2 sunt ortogonale (VH), un semnal de ieșire este încă detectat. Vârful 1 devine mai puțin intens decât vârful 2. Prin urmare, orientarea se deplasează spre suprafața cristalului.

profilul fasciculului în axa orizontală, Fig. 5 (b), prezintă un vârf intens 5, corespunzător intensității combinate a celor trei vârfuri (1, 2 și 3) prezentate în axa verticală. Pentru aranjamentele V-uri și V-uri, se observă un lob lateral 4 care dispare pentru V45-uri și VH. Profilele orizontale și verticale obținute experimental pentru V. 5 (c) și 5 (d), sunt reconstruite prin adăugarea profilelor obținute pentru configurațiile VV și VH. Fiecare regiune anizotropă a structurii produse de laserul femtosecund are o birefringență particulară. Prin urmare, pentru o lumină incidentă polarizată liniar, fiecare regiune de ghidare propagă componentele câmpului în direcțiile axelor sale de birefringență. În consecință, forma profilului fasciculului se modifică pentru diferite orientări ale axei de transmisie P2.

În Fig. 6 (A), profilul fasciculului obținut pentru configurația H-X-X prezintă, de asemenea, trei vârfuri. Cu toate acestea, spre deosebire de profilul obținut pentru V XV, vârfurile 2 și 3 sunt cele mai intense. În acest caz, lumina se propagă preferențial în regiunile de ghidare aproape de suprafața cristalului. Pentru configurațiile H45 și HH, vârful 1 dispare. Pentru HV, vârfurile 1 și 2 au aproximativ aceeași amplitudine și vârful 3 dispare. Prin urmare, porțiunea cea mai interioară a structurii produse în ghidajele de cristal preferă lumina polarizată liniar în direcția verticală. Pe de altă parte, regiunea aproape de suprafață ghidează preferențial lumina polarizată liniar în direcția orizontală. În plus, scurgerea luminii are loc preferențial pentru polarizarea orizontală.

profilul fasciculului la axa orizontală, Fig. 6 (b), prezintă vârful 5 care corespunde intensității combinate a celor trei vârfuri din axa verticală (Fig. 6 (a)). În acest caz, lobul lateral 4 scade pentru HV și HH, și dispare doar pentru V45 inkt.

pentru lumina incidentă polarizată liniar la direcția orizontală, profilul fasciculului obținut fără P2 este reconstruit prin adăugarea profilelor pentru HV și HH, așa cum se arată în Fig. 6 lit. c) și 6 lit.d).

profile de grinzi din Fig. 7 și 8 dezvăluie birefringența indusă a structurii înscrise în cristal de fluorură de litiu. După cum se poate observa, ghidarea este obținută chiar și pentru direcțiile ortogonale ale axelor de transmisie P1 și P2, dispunerea VH.

Fig. 7 (a), prezintă profilul fasciculului la axa verticală compusă din două vârfuri principale. Deoarece vârful 2 este cel mai intens, ghidarea are loc preferențial în regiunea structurii inscripționate aproape de suprafața cristalului pentru configurațiile V XV, VV și V45 XV. Cu toate acestea, pentru VH, îndrumarea are loc în regiunea cea mai interioară a cristalului. În axa orizontală, profilul fasciculului pentru V-uri, VV și V45-uri prezintă un vârf pronunțat 4 cu un lob lateral 3. Pentru lobul VH 3 dispare și vârful 4 se deplasează spre dreapta. Profilul fasciculului pentru V inkt se reconstruiește prin adăugarea profilelor VV și VH (Fig. 7 (c) și 7 (d)) așa cum s-a întâmplat cu LiNbO3.

Fig. 8 (A) prezintă profilul fasciculului obținut cu configurațiile h, HH și H45. Pentru H, există doi lobi laterali, 1 și 3. Pentru HH și H45, lobul 1 al lobului 1 dispare, dar există o anumită orientare corespunzătoare lobului 3. Profile pe axa orizontală, Fig. 8 (b), prezintă vârful intens 5 cu doi lobi laterali, 4 și 6 pentru toate aranjamentele P1 și P2. Pentru HV în ambele axe, vârful 2 se împarte în două vârfuri. Profilul fasciculului pentru H-X este, de asemenea, reconstruit prin adăugarea profilelor HV și HH (Fig. 8 lit. (c) și 8 lit. (d)).