Laserskrivning muliggør praktisk flad optik og datalagring i glas

Femtosekund laserbearbejdning er dukket op som en attraktiv teknologi, der muliggør anvendelser lige fra øjenkirurgi til direkte skrivning på hovedparten af ​​gennemsigtige materialer. Forskere fra University of Southampton, Storbritannien, demonstrerede et nyt regime med ultrahurtig laserskrivning i silicaglas, som producerer anisotrope nanostrukturer og tilhørende dobbeltkøling med ubetydeligt transmissionstab. Teknologien muliggør praktisk bølgefrontformning med flad optik og polarisationsstråleformning af højeffektlasere fra ultraviolet til infrarød, samt optisk datalagring med høj kapacitet.

Konventionel optik (f.eks. linser eller spejle) manipulerer fasen via optisk vejforskel ved at kontrollere tykkelse eller brydningsindeks af materiale. For nylig, forskere rapporterede, at vilkårlige bølgefronter af lys kan opnås med flad optik ved rumligt varierende anisotropi, ved hjælp af geometrisk eller Pancharatnam-Berry fase. Imidlertid, på trods af forskellige metoder, der anvendes til anisotropi-mønstre, producerer rumligt varierende dobbeltbrydning med lavt tab, høj skadetærskel og holdbarhed er fortsat en udfordring.

Ud over, teknologierne til dobbeltbrydende mønster er også blevet brugt til at generere lysstråler med rumlig variant polarisering kendt som vektorstråler, især med radial eller azimutal polarisering. Radialt polariserede vektorstråler er særligt interessante på grund af den ikke-forsvindende langsgående elektriske feltkomponent, når den er tæt fokuseret, tillader superopløsningsbilleddannelse. Radial polarisering er også det optimale valg til materialebearbejdning. På den anden side, azimutale vektorstråler kan inducere langsgående magnetiske felter med potentielle anvendelser inden for spektroskopi og mikroskopi. Ikke desto mindre, at generere sådanne bjælker med høj effektivitet er ikke en triviel sag.

I en artikel offentliggjort i Lysvidenskab og applikationer , forskere fra Optoelectronics Research Centre, University of Southampton, Storbritannien, demonstreret en ny type dobbeltbrydende modifikation med ultralavt tab ved ultrahurtig laser direkte skrivning i silicaglas. Den opdagede dobbeltbrydende modifikation, som er helt anderledes end den konventionelle, der stammer fra nanogratings eller nanoblodplader, indeholder tilfældigt fordelte nanoporer med aflange anisotrope former, justeret vinkelret på skrivepolarisationen, som er ansvarlige for den høje gennemsigtighed og kontrollerbare dobbeltbrydning.

Denne dobbeltbrydende modifikation muliggjorde fremstilling af rumlige varianter af dobbeltbrydende optiske elementer med ultralavt tab inklusive geometrisk fase flad prisme og linse, vektorstrålekonvertere og nul-ordens retardere, som kan bruges til højeffektlasere. Den høje transmittans fra UV til nær-infrarød og høj holdbarhed af de demonstrerede dobbeltbrydende optiske elementer i silicaglas overvinder begrænsningerne af geometrisk fase- og polariseringsformning ved hjælp af konventionelle materialer og fremstillingsmetoder, herunder fotojusterede flydende krystaller og meta-overflader.

Forskerne rapporterer:"Vi observerede ultrahurtig laserinduceret modifikation i silicaglas med bevis for anisotropisk nanoporedannelse, der repræsenterer en ny type nanoporøst materiale. Teknologien med lavt tabspolarisering og geometrisk fasemønster udvider anvendelsen af ​​geometriske faseoptiske elementer og vektorstråler konvertere til højeffektlasere og synlige og UV-lyskilder. Den rumselektive dobbeltbrydende modifikation med høj transparens muliggør også multiplekset datalagring med høj kapacitet i silicaglas."