Sprængning af små kratere i glas, skabe materiale til at miniaturisere telekommunikationsenheder

Moderne kommunikationssystemer anvender ofte optiske fibre til at transportere signaler på tværs af eller mellem enheder. Den integrerede optik i disse enheder kombinerer mere end én funktion i et enkelt kredsløb. Imidlertid, signaltransmission kræver lange optiske fibre, hvilket gør det vanskeligt at miniaturisere enheden. I stedet for lange optiske fibre, forskere er begyndt at teste plane bølgeledere.

I den Journal of Applied Physics , efterforskere fra University of Leeds rapporterer om en laser-assisteret undersøgelse af en type glas, der viser lovende som materiale til bredbånd plane bølgeleder forstærkere. Dette materiale er fremstillet ved at dope en type glas lavet af zink, natrium og tellur med det sjældne jordarters grundstof erbium. Erbium-doterede bølgelederforstærkere har vakt opmærksomhed, fordi elektronisk overgang for erbium sker ved samme bølgelængde, 1,5 mikron, det er en standard inden for telekommunikationsteknologier.

Mens en plan bølgeleder leder lys langs et enkelt geometrisk plan, efterforskerne brugte en teknik kendt som ultrahurtig laserplasma-doping, der bruger ultrahurtige lasere til at inkorporere erbiumioner som tynde film i et silicasubstrat. Forskerne rettede en højintensiv laser mod overfladen af ​​det erbium-doterede glas, som sprængte et lille krater og producerede en tynd hinde fra fanen af ​​udstødt materiale.

Deres målinger under filmdannelsesprocessen fokuserede på ablationstærsklen for glasset. Denne mængde beskriver den minimale energi, der kræves for at adskille atomer eller molekyler ved intens laserbestråling. Efterforskerne fastslog, hvordan ablationstærsklen i deres system blev påvirket af laserstrålens radius, antallet af laserimpulser og koncentrationen af ​​erbiumion-doteringsmidlet.

De fandt ud af, at ablationstærsklen ikke afhænger af den lave dopingkoncentration af erbiumioner, der er nødvendige for at konstruere enhver enhed. Selvom denne undersøgelse udelukkende fokuserede på erbiumioner som dopingmiddel, "Dette resultat kan anvendes på andre dielektriske materialer behandlet med ultrahurtige lasere, sagde Thomas Mann, en forfatter på papiret.

Efterforskerne så også på formen og karakteristikaene af de små kratere, der blev sprængt ind i glasset. At forstå morfologien af ​​kratere produceret under fremstillingsprocessen er vigtig for at kontrollere egenskaber såsom porøsiteten, overfladearealet, og materialets evne til at sprede eller absorbere lys.

"Disse egenskaber er vigtige for konstruktion af andre dielektriske materialer til overfladearealkrævende anvendelser inden for fotokatalyse, sansning, brændstof og solceller, og lysudsug i LED'er, " sagde Mann. Den næste fase i deres forskning vil involvere mere præcis konstruktion af tynde film og bølgeledere til forstærkere, sensorer og andre enheder.