Femtoseconds laserbearbetning har framträtt som en attraktiv teknik som möjliggör applikationer som sträcker sig från ögonkirurgi till direktskrivning på huvuddelen av transparenta material. Forskare från University of Southampton, STORBRITANNIEN, demonstrerade en ny regim för ultrasnabb laserskrivning i kiseldioxidglas, som producerar anisotropa nanostrukturer och relaterad birefrigens med försumbar överföringsförlust. Tekniken möjliggör praktisk vågfrontsformning med platt optik och polarisationsstråleformning av högeffektlasrar från ultraviolett till infrarött, samt optisk datalagring med hög kapacitet.

Konventionell optik (t.ex. linser eller speglar) manipulerar fasen via optisk vägskillnad genom att kontrollera tjocklek eller brytningsindex för material. Nyligen, forskare rapporterade att godtyckliga vågfronter av ljus kan uppnås med platt optik genom rumsligt varierande anisotropi, med geometrisk eller Pancharatnam-Berry fas. Dock, trots olika metoder för anisotropimönster, producerar rumsligt varierande dubbelbrytning med låg förlust, hög skadetröskel och hållbarhet är fortfarande en utmaning.

Dessutom, teknikerna för dubbelbrytningsmönster har också använts för att generera ljusstrålar med rumslig variantpolarisering som kallas vektorstrålar, i synnerhet med radiell eller azimutal polarisering. Radiellt polariserade vektorstrålar är särskilt intressanta på grund av den icke-försvinnande längsgående elektriska fältkomponenten när den är tätt fokuserad, tillåter avbildning med superupplösning. Radial polarisering är också det optimala valet för materialbearbetning. Å andra sidan, azimutala vektorstrålar kan inducera längsgående magnetfält med potentiella tillämpningar inom spektroskopi och mikroskopi. Ändå, att generera sådana balkar med hög effektivitet är inte en trivial fråga.

I en artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , forskare från Optoelectronics Research Center, University of Southampton, STORBRITANNIEN, visat en ny typ av dubbelbrytande modifiering med extremt låg förlust genom ultrasnabb laserskrivning i silikaglas. Den upptäckta dubbelbrytande modifieringen som är helt annorlunda än den konventionella som härrör från nanogratings eller nanoplateleter, innehåller slumpmässigt fördelade nanoporer med långsträckta anisotropa former, inriktad vinkelrätt mot skrivpolarisationen, som är ansvariga för hög transparens och kontrollerbar dubbelbrytning.

Denna dubbelbrytande modifiering möjliggjorde tillverkning av ultralåga förlust rumsligt variant dubbelbrytande optiska element inklusive geometrisk fas platt prisma och lins, vektorstråleomvandlare och nollordningshämmare, som kan användas för högeffektslasrar. Den höga transmittansen från UV till nära-infrarött och hög hållbarhet för de demonstrerade dubbelbrytande optiska elementen i kiseldioxidglas övervinner begränsningarna för geometrisk fas och polarisationsformning med konventionella material och tillverkningsmetoder inklusive fotoinriktade flytande kristaller och metaytor.

Forskarna rapporterar:"Vi observerade ultrasnabb laserinducerad modifiering i kiseldioxidglas med bevis för anisotropisk nanoporbildning som representerar en ny typ av nanoporöst material. Tekniken för lågförlustpolarisering och geometriska fasmönster vidgar tillämpningarna av geometriska fasoptiska element och vektorstråle omvandlare för högeffektlasrar och synliga och UV-ljuskällor. Den rymdselektiva dubbelbrytande modifieringen med hög transparens möjliggör också multiplexerad datalagring med hög kapacitet i kiseldioxidglas. "