01
Абстрактный
Кварцевое стекло демонстрирует разнообразные структурные конфигурации при различных условиях температуры и давления, что сопровождается постоянным объемным уплотнением, что существенно влияет на его макроскопические оптические свойства, такие как показатель преломления. Однако основные механизмы микроструктурной эволюции уплотнения, вызванные физическим сжатием при высокой - температуре, высоком - давлении (HPHT) и фотоэлектрическим возбуждением фемтосекундной лазерной прямой записи (FLDW), остаются не полностью понятными. Более глубокое понимание процессов не-рекомбинации неравновесной стеклянной сети в этих экстремальных условиях имеет решающее значение для гибкого проектирования и разработки новых многожильных-оптических волокон, квантовых интегрированных чипов и современных оптоэлектронных термоядерных устройств.
02
Обзор
В этом исследовании систематически сравниваются структурные фазовые переходы и оптические отклики, индуцированные в кварцевом стекле обработкой при высокой -температуре и высоком{1}} давлении (HPHT), прямой записи фемтосекундным лазером (FLDW) и их комбинацией. Исследование показало, что, хотя оба метода могут обеспечить линейное увеличение показателя преломления и макроскопическое уплотнение, существуют фундаментальные различия в путях микроскопической реорганизации. Наиболее существенное различие заключается в том, что структура стекла в области лазерного-облучения переходит в характерное состояние с высокой виртуальной температурой (1600–2000 К) под действием экстремальных фототермических эффектов, сопровождающихся генерацией немостиковых кислородных дефектов (NBO), тесно связанных с тетраэдрами SiO4, имеющими общие края-, тем самым вызывая поведение фотолюминесценции (ФЛ), которое резко отличается от поведения, индуцированного чистым физиотерапия-высоким давлением.
03
Анализ рисунков и текста
На рисунке 1 показаны характеристики устойчивости к высокому -давлению нанорешетки типа II, индуцированной фемтосекундным лазером- в кварцевом стекле, включая просвечивающую оптическую микроскопию (A–F, M–P) и поляризационную микроскопию (G–L, Q–T). Были установлены четыре высоких-градиента температуры и высокого-давления 673 К: исходное стекло, контрольная группа, подвергнутая только отжигу, и градиенты 1,4, 2,5, 3,7 и 4,9 ГПа. Сравнивались два процесса: «сначала лазер, затем высокое давление» и «сначала высокое давление, затем лазер». Энергия лазерного импульса была зафиксирована на уровне 0,8 мкДж. Цветовые сигналы на поляризационных изображениях отражают форму и интенсивность двойного лучепреломления нанорешетки. Результаты показывают, что простой отжиг при 673 К не повреждает решетку. Структура нанорешетки и двулучепреломление стабильно сохраняются при давлении меньше или равном 2,5 ГПа. Двулучепреломление значительно ослабевает после увеличения до 3,7 ГПа и полностью исчезает при 4,9 ГПа, что указывает на то, что выше 3,7 ГПа... Высокая температура и давление разрушат нанопоры внутри решетки и разрушат структуру периодической модуляции плотности. Более того, изменение фазовой задержки решетки обратимо при двух последовательностях обработки, что подтверждает, что нанорешетка обладает стираемыми и реконфигурируемыми характеристиками под высоким давлением.
04
Краткое содержание
В этой статье систематически раскрываются сходства и различия между физическим сжатием под высоким-давлением и прямой записью фемтосекундным лазером в плотном кварцевом стекле. Хотя оба метода могут обеспечить постоянное уплотнение и улучшение показателя преломления, на микроскопическом уровне сверхбыстрый лазер с электромагнитным-возбуждением уникальным образом приводит к эволюции стеклянной сетки до состояния высокой виртуальной температуры и локально вызывает уникальные микроскопические кристаллографические дефекты, такие как разрыв связей, NBO и тетраэдры с общими ребрами-, которые отсутствуют при обработке под высоким-давлением, основанной на деформации жесткого единичного режима (RUM). Это открытие не только проясняет границы топологической деформации аморфных сетей, вызванной различными методами ввода энергии, но также обеспечивает прочную теоретическую основу для будущего проектирования новых фотонных устройств и компонентов оптической связи посредством настройки локальной структуры.
