Moderna kommunikationssystem använder ofta optiska fibrer för att överföra signaler över eller mellan enheter. Den integrerade optiken i dessa enheter kombinerar mer än en funktion till en enda krets. Dock, signalöverföring kräver långa optiska fibrer, vilket gör det svårt att miniatyrisera enheten. Istället för långa optiska fibrer, forskare har börjat testa plana vågledare.

I Journal of Applied Physics , utredare från University of Leeds rapporterar om en laserassisterad studie av en typ av glas som visar lovande som ett material för bredbandiga plana vågledarförstärkare. Detta material är tillverkat genom att dopa en typ av glas tillverkat av zink, natrium och tellur med den sällsynta jordartsmetallen erbium. Erbiumdopade vågledarförstärkare har fått uppmärksamhet eftersom elektronisk övergång för erbium sker vid samma våglängd, 1,5 mikron, det är en standard inom telekommunikationsteknik.

Medan en plan vågledare leder ljus längs ett enda geometriskt plan, utredarna använde en teknik som kallas ultrasnabb laserplasmadopning som använder ultrasnabba lasrar för att införliva erbiumjoner som tunna filmer i ett kiseldioxidsubstrat. Forskarna riktade en högintensiv laser mot ytan av det erbiumdopade glaset, som sprängde en liten krater och producerade en tunn film från plymen av utstött material.

Deras mätningar under filmbildningsprocessen fokuserade på glasets ablationströskel. Denna kvantitet beskriver den minsta energi som krävs för att separera atomer eller molekyler genom intensiv laserbestrålning. Utredarna fastställde hur ablationströskeln i deras system påverkades av laserstrålens radie, antalet laserpulser och koncentrationen av erbiumjondopmedlet.

De fann att ablationströskeln inte beror på den låga dopningskoncentrationen av erbiumjoner som behövs för att konstruera någon enhet. Även om denna studie uteslutande fokuserade på erbiumjoner som dopämne, "Detta resultat kan tillämpas på andra dielektriska material som bearbetas med ultrasnabba lasrar, sa Thomas Mann, en författare på tidningen.

Utredarna tittade också på formen och egenskaperna hos de små kratrarna som sprängts in i glaset. Att förstå morfologin hos kratrar som produceras under tillverkningsprocessen är viktigt för att kontrollera egenskaper som porositeten, ytan, och materialets förmåga att sprida eller absorbera ljus.

"Dessa egenskaper är viktiga för att konstruera andra dielektriska material för ytarea-krävande tillämpningar inom fotokatalys, avkänning, bränsle och solceller, och ljusutsug i lysdioder, ", sa Mann. Nästa fas i deras forskning kommer att involvera mer exakt konstruktion av tunna filmer och vågledare för förstärkare, sensorer och andra enheter.