Effekter av dubbelbrytning på den elektromagnetiska styrningen av strukturer som produceras av femtosekundlaser

III. resultat

tvärsnittsöverföringsmikroskopibilden av strukturen inspelad i LiNbO3 visar mörka områden i mitten av figuren som indikeras av pilar i Fig. 2 a. Dessutom två linjer i den längsgående bilden av Fig. 2 (b), ovanifrån, ange inspelningen av två parallella strukturer.

dessa mörka områden är relaterade till minskningen av brytningsindex för materialet som härrör från självfokusering med Laserkraft över tröskeln för kollaps. De ljusa regionerna lokaliserade runt de mörka, är resultatet av stressinducerade förändringar som ökar brytningsindexet (typ II vågledare) .

eftersom LiNbO3-kristall är dubbelbrytande kan förändringar i brytningsindex förekomma i både vanliga och extraordinära index. Strukturella förändringar, skapade i en regim med måttlig inspelningsintensitet, ökar det extraordinära brytningsindexet medan det vanliga brytningsindexet minskar. Å andra sidan orsakar icke-linjära absorptionseffekter vid höga energipulser stora skador på materialet, vilket minskar båda brytningsindexen och resulterar i det mörka området. Dessutom bildas en stressinducerad dubbelbrytande region runt den skadade regionen,. En kritisk effekt för nedbrytning i LiNbO3 på 0,3 MW motsvarande en energi på 0,12 occurj rapporterades . Därför, eftersom energin per puls av 2 Aci används för att producera strukturerna i LiNbO3 är högre än den kritiska energin för olinjär jonisering, filamentation orsakas av en dynamisk balans mellan självfokusering och plasma defokusering förväntas inträffa.

Fig. 3 visar bilder av strukturen inspelad i LiF fångad av transmissionsmikroskopi. Det kan ses i Fig. 3 (a) strukturens långsträckta tvärgående profil, som är resultatet av den förväntade filamenteringen på grund av inspelningsmetoden . Till skillnad från LiNbO3, den mörka regionen i lifs längsgående profil, Fig. 3 (b), uppvisar en enda linje som motsvarar den inskrivna vågledaren.

i inspelningsmetoden lanserades laserstrålen på kristallens övre yta som också motsvarar den övre sidan av tvärsnittsbilderna i Fig. 2 och 3.

rekonstruerade bilder som representerar strålens närfältprofil som kommer från strukturerna inskrivna i LiNbO3 och LiF visas i Fig. 4. Dessa bilder motsvarar de profiler som erhållits genom att endast styra sop för det infallande ljuset, och därför avlägsnades P2 från installationen. Polarisering av ljus som överfördes av P1 var vid V-eller H-riktningarna. Orienteringarna för bilderna i Fig. 4 (A), (b) och 4 (c), (d) är ekvivalenta med den faktiska rumsliga orienteringen av kristallerna i Fig. 2 (A) och Fig. 3 a) respektive. Med andra ord motsvarar bildens övre sida kristallens övre yta. Fig. 4 (A) och 4 (b), uppvisar i den vertikala axeln en långsträckt profil längs kristalldjupet som består av två huvudområden av vägledning. Profilen i den horisontella axeln visar motsvarar ljuset styrs av hela strukturen. Ändå ändrar ändringar i sop av det infallande ljuset xy-positionen för dessa regioner.

de rekonstruerade bilderna av Fig. 4 (c) och 4 (d), uppvisar en närfältprofil för LiF med en mer regelbunden form som består av en huvudregion med maximal intensitet, därför en enda vågledare. Strålprofiler av ljuset som styrs av strukturen i LiNbO3 erhållen för P1-och P2-överföringsaxlar i olika riktningar visas i Fig. 5 och 6. För P1 vid V-eller H-riktningarna ändrades P2 från V -, 45-och h-riktningarna eller avlägsnades (Xiaomi).

för alla P1-och P2-arrangemang förblev strålprofilens intensitet och form konstant, vilket kan ses i Fig. 5 c och 5 d. I Fig. 5 (a), profilen på den vertikala axeln (kristalldjup) för P1 i linje vid vertikal och P2 frånvarande (V XXL), uppvisar tre toppar, som också visas i Fig. 4 a. Topp 1, motsvarar vägledningen vid det innersta området av strukturen i kristallen som lider den största minskningen av brytningsindex på grund av laserfokusering under inskriptionen. I området nära kristallytan uppstår ett läckage av den styrda kraften till det yttre mediet, topp 3 i Fig. 5 a. När överföringsaxlarna för båda polarisatorerna är inriktade (VV) minskar signalens totala intensitet men profilen uppvisar fortfarande 3-topparna. För V45-arrangemanget av V45, sjunker signalen ytterligare, topp 3 försvinner nästan och profilen visar bara topparna 1 och 2 med ungefär samma intensitet. När P1-och P2-riktningarna är ortogonala (VH) detekteras fortfarande en utsignal. Peak 1 blir mindre intensiv än peak 2. Därför skiftar vägledningen mot kristallens yta.

strålprofilen i den horisontella axeln, Fig. 5 (b), uppvisar en intensiv topp 5, motsvarande den kombinerade intensiteten hos de tre topparna (1, 2 och 3) som visas i den vertikala axeln. För V-och VV-arrangemang observeras en lateral lob 4 som försvinner för V45-och VH-arrangemang. De horisontella och de vertikala profilerna experimentellt erhållna för V XXL, Fig. 5 c och 5 d rekonstrueras genom tillsats av de profiler som erhållits för VV-och VH-konfigurationer. Varje anisotropisk region av strukturen som produceras av femtosekundlasern har en särskild dubbelbrytning. Därför, för ett linjärt polariserat infallande ljus, sprider varje vägledningsregion fältkomponenterna i riktningarna för dess dubbelbrytningsaxlar. Som en konsekvens ändras formen på strålprofilen för olika orienteringar av P2-överföringsaxeln.

I Fig. 6 (a), visar balkprofilen erhållen för h-Konfiguration, även tre toppar. Men till skillnad från profil erhållen för V 2 och 3 är topparna 2 och 3 de mest intensiva. I detta fall sprids ljus företrädesvis i styrregionerna nästan till kristallens yta. För H45-och HH-konfigurationerna försvinner peak 1. För HV har topparna 1 och 2 ungefär samma amplitud och topp 3 försvinner. Därför är den innersta delen av strukturen som produceras i kristallstyrningarna företrädesvis ljus linjärt polariserad i vertikal riktning. Å andra sidan, regionen nästan till ytan styr företrädesvis ljus linjärt polariserad i horisontell riktning. Dessutom sker läckage av ljuset företrädesvis för den horisontella polarisationen.

strålprofilen vid den horisontella axeln, Fig. 6 (b), visar topp 5 som motsvarar den kombinerade intensiteten hos de tre topparna i den vertikala axeln (Fig. 6 a). För detta fall minskar den laterala loben 4 för HV och HH och försvinner bara för V45 kcal.

för infallande ljus linjärt polariserat i horisontell riktning rekonstrueras strålprofilen erhållen utan P2 genom tillsats av profilerna för HV och HH, såsom visas i Fig. 6 c och 6 d.

Strålprofiler av Fig. 7 och 8 avslöjar den inducerade dubbelbrytningen av strukturen inskriven i litiumfluoridkristall. Som det kan ses, erhålls vägledning även för ortogonala riktningar för P1-och P2-överföringsaxlar, VH-arrangemang.

Fig. 7 (a), visar strålprofilen vid den vertikala axeln som består av två huvudtoppar. Som peak 2 är den mest intensiva, vägledning sker företrädesvis i området för den inskrivna strukturen nära kristallytan för V Megapixelkonfigurationer, VV och V45. För VH sker emellertid vägledning i kristallens innersta område. I den horisontella axeln visar balkprofilen för V IX, VV och V45 IX en uttalad topp 4 med en lateral lob 3. För VH lobe 3 försvinner och topp 4 skiftar till höger. Strålprofilen för V ig rekonstrueras genom tillsats av VV-och VH-profilerna (Fig. 7 (c) och 7 (d)) som inträffade med LiNbO3.

Fig. 8 a) uppvisar strålprofilen erhållen med H -, HH-och H45-konfigurationer. För H IC finns två laterala lober, 1 och 3. För HH och H45 försvinner lob 1, men det finns viss vägledning som motsvarar lob 3. Profiler vid den horisontella axeln, Fig. 8 (b), uppvisar den intensiva topp 5 med två laterala lober, 4 och 6 för alla arrangemang av P1 och P2. För HV i båda axlarna delas peak 2 i två toppar. Strålprofilen för H-profiler rekonstrueras också genom tillsats av HV-och HH-profiler (Fig. 8 c och 8 d.