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Resumo
O vidro de quartzo exibe diversas configurações estruturais sob diversas condições de temperatura e pressão, acompanhadas de densificação volumétrica permanente, o que afeta significativamente suas propriedades ópticas macroscópicas, como o índice de refração. No entanto, os mecanismos subjacentes de evolução microestrutural de densificação induzidos por compressão física de alta-temperatura, alta-pressão (HPHT) e excitação fotoelétrica de escrita direta a laser de femtosegundo (FLDW) permanecem incompletamente compreendidos. Uma compreensão mais profunda dos processos de recombinação de redes de vidro sem{4}}equilíbrio sob essas condições extremas é crucial para o projeto flexível e o desenvolvimento de novas fibras ópticas de múltiplos-núcleos, chips quânticos integrados e dispositivos avançados de fusão optoeletrônica.
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Visão geral
Este estudo compara sistematicamente as transições de fase estruturais e as respostas ópticas induzidas em vidro de quartzo por tratamento de alta-temperatura e alta-pressão (HPHT), escrita direta a laser de femtosegundo (FLDW) e uma combinação de ambos. O estudo descobriu que, embora ambos os métodos possam alcançar um aumento linear no índice de refração e na densificação macroscópica, existem diferenças fundamentais nas vias de reorganização microscópica. A diferença mais crucial reside no fato de que a estrutura do vidro na região{4}}irradiada por laser evolui para um estado característico de alta temperatura virtual (1600–2000 K) sob efeitos fototérmicos extremos, acompanhado pela geração de defeitos de oxigênio sem ponte (NBO) intimamente relacionados à borda-compartilhando tetraedros de SiO4, induzindo assim um comportamento de fotoluminescência (PL) que é drasticamente diferente daquele induzido por puro tratamento físico de alta-pressão.
03
Análise de Figura e Texto
A Figura 1 mostra a caracterização de alta-tolerância à pressão de uma nanogração Tipo II induzida por laser de femtosegundo-em vidro de sílica, incluindo microscopia óptica de transmissão (A–F, M–P) e microscopia de polarização (G–L, Q–T). Quatro gradientes de alta-temperatura e alta-pressão de 673 K foram configurados: o vidro original, um grupo de controle recozido apenas e gradientes de 1,4, 2,5, 3,7 e 4,9 GPa. Dois processos foram comparados: “primeiro o laser, depois a alta pressão” e “primeiro a alta pressão, depois o laser”. A energia do pulso do laser foi fixada em 0,8 µJ. Os sinais coloridos nas imagens de polarização representam a forma e a intensidade de birrefringência da nanograde. Os resultados mostram que o recozimento simples a 673 K não danifica a grade. A estrutura nanogranada e a birrefringência são preservadas de forma estável quando a pressão é menor ou igual a 2,5 GPa. A birrefringência enfraquece significativamente após aumentar para 3,7 GPa e desaparece completamente em 4,9 GPa, indicando que acima de 3,7 GPa... A alta temperatura e pressão irão colapsar os nanoporos dentro da grade e destruir a estrutura de modulação de densidade periódica. Além disso, a mudança de atraso de fase da grade é reversível nas duas sequências de processamento, o que confirma que a nanograting possui características apagáveis e reconfiguráveis de alta-pressão.
04
Resumo
Este artigo revela sistematicamente as semelhanças e diferenças entre a compressão física de alta-pressão e a escrita direta a laser de femtossegundos em vidro de quartzo denso. Embora ambos possam alcançar densificação permanente e melhoria do índice de refração, no nível microscópico, o laser ultrarrápido excitado- eletromagnético conduz exclusivamente a evolução da rede de vidro para um estado de alta temperatura virtual e induz localmente defeitos cristalográficos microscópicos únicos, como quebra de ligação, NBO e tetraedros de compartilhamento de borda-, que estão faltando no processamento de alta-pressão que depende da deformação do modo de unidade rígida (RUM). Esta descoberta não apenas esclarece os limites da deformação topológica de redes amorfas causadas por diferentes métodos de injeção de energia, mas também fornece uma base teórica sólida para o projeto futuro de novos dispositivos fotônicos e componentes de comunicação óptica através da customização da estrutura local.
