01
Abstrakcyjny
Szkło kwarcowe wykazuje różnorodne konfiguracje strukturalne w zmiennych warunkach temperatury i ciśnienia, czemu towarzyszy trwałe zagęszczenie objętościowe, co znacząco wpływa na jego makroskopowe właściwości optyczne, takie jak współczynnik załamania światła. Jednak leżące u podstaw mikrostrukturalne mechanizmy ewolucji zagęszczenia wywołanego kompresją fizyczną w wysokiej-temperaturze i-ciśnieniu (HPHT) oraz wzbudzeniem fotoelektrycznym z bezpośrednim zapisem laserem femtosekundowym (FLDW) pozostają nie do końca poznane. Głębsze zrozumienie procesów nierównowagowej rekombinacji sieci szklanej w tych ekstremalnych warunkach ma kluczowe znaczenie dla elastycznego projektowania i opracowywania nowatorskich wielordzeniowych-włókien optycznych, zintegrowanych układów kwantowych i zaawansowanych urządzeń do syntezy optoelektronicznej.
02
Przegląd
W tym badaniu systematycznie porównuje się strukturalne przejścia fazowe i reakcje optyczne indukowane w szkle kwarcowym pod wpływem obróbki-wysokotemperaturowej-wysokociśnieniowej (HPHT), bezpośredniego zapisu laserem femtosekundowym (FLDW) i kombinacji obu. Badanie wykazało, że chociaż obie metody pozwalają uzyskać liniowy wzrost współczynnika załamania światła i makroskopowe zagęszczenie, istnieją zasadnicze różnice w ścieżkach reorganizacji mikroskopowej. Najważniejsza różnica polega na tym, że struktura szkła w obszarze{{4}napromieniowanym laserem ewoluuje do charakterystycznego stanu wysokiej temperatury wirtualnej (1600–2000 K) pod wpływem ekstremalnych efektów fototermicznych, czemu towarzyszy powstawanie nie-defektów tlenu mostkującego (NBO) ściśle związanych z czworościanami SiO4-współdzielącymi krawędzie, wywołując w ten sposób zachowanie fotoluminescencji (PL) drastycznie odmienne od tego wywoływanego przez czysty leczenie fizyczne pod wysokim-ciśnieniem.
03
Analiza rysunków i tekstu
Rysunek 1 przedstawia charakterystykę tolerancji wysokiego-ciśnienia indukowanego laserem femtosekundowym-nanosiatki typu II w szkle krzemionkowym, z uwzględnieniem transmisyjnej mikroskopii optycznej (A–F, M–P) i mikroskopii polaryzacyjnej (G–L, Q–T). Ustawiono cztery gradienty wysokiej-temperatury i{5}}ciśnienia o wartości 673 K: szkło oryginalne, grupa kontrolna tylko wyżarzana oraz gradienty 1,4, 2,5, 3,7 i 4,9 GPa. Porównano dwa procesy: „najpierw laser, potem wysokie ciśnienie” i „najpierw wysokie ciśnienie, potem laser”. Energię impulsu lasera ustalono na 0,8 µJ. Sygnały kolorów na obrazach polaryzacyjnych reprezentują kształt i intensywność dwójłomności nanokratki. Wyniki pokazują, że proste wyżarzanie w temperaturze 673 K nie powoduje uszkodzenia siatki. Struktura nanosiatkowa i dwójłomność są stabilnie zachowane, gdy ciśnienie jest mniejsze lub równe 2,5 GPa. Dwójłomność znacznie słabnie po wzroście do 3,7 GPa i zanika całkowicie przy 4,9 GPa, co wskazuje, że powyżej 3,7 GPa... Wysoka temperatura i ciśnienie spowodują zapadnięcie nanoporów wewnątrz siatki i zniszczą strukturę okresowej modulacji gęstości. Co więcej, zmiana opóźnienia fazowego siatki jest odwracalna w ramach dwóch sekwencji przetwarzania, co potwierdza, że nanosiatka ma właściwości, które można wymazać i rekonfigurować pod wysokim ciśnieniem.
04
Streszczenie
W tym artykule systematycznie ujawniamy podobieństwa i różnice między-kompresją fizyczną pod wysokim ciśnieniem a bezpośrednim zapisem za pomocą lasera femtosekundowego na gęstym szkle kwarcowym. Chociaż oba mogą osiągnąć trwałe zagęszczenie i poprawę współczynnika załamania światła, na poziomie mikroskopowym elektromagnetyczny-wzbudzony ultraszybki laser w unikalny sposób napędza ewolucję sieci szklanej do stanu o wysokiej wirtualnej temperaturze i lokalnie indukuje unikalne mikroskopijne defekty krystalograficzne, takie jak zerwanie wiązania, NBO i czworościany-współdzielące krawędzie, których brakuje w przetwarzaniu wysokociśnieniowym opartym na deformacji w trybie jednostki sztywnej (RUM). Odkrycie to nie tylko wyjaśnia granice deformacji topologicznej sieci amorficznych spowodowanych różnymi metodami wstrzykiwania energii, ale także zapewnia solidne podstawy teoretyczne dla przyszłego projektowania nowych urządzeń fotonicznych i elementów komunikacji optycznej poprzez dostosowywanie lokalnej struktury.
