Создание периодических структур фемтосекундным излучением внутри световодов и на поверхности металлов

• Автор: Достовалов, Александр Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 120 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

Глава 1 Обзор литературы по фемтосекундной модификации материалов

1.1. Механизмы взаимодействия фемтосекундного излучения с веществом

1.1.1. Особенности распространения и воздействия ультракоротких

импульсов на материал

1.1.2. Процессы взаимодействия с диэлектриками

1.1.3. Процессы взаимодействия с металлами

1.2. Волоконные решетки показателя преломления

1.2.1. Теория брэгговских и длиннопериодных волоконных решеток
1.2.2. Методы записи волоконных решеток
1.2.3. Области практического применения волоконных решеток
1.3. Лазерно-индуцированные периодические поверхностные структуры
1.3.1. Теории формирования ЛИПС
1.3.2. Области практического применение ЛИПС
1.4. Источники фс излучения для модификации показателя преломления
Глава 2 Численное исследование влияния параметров излучения на модификацию плавленного кварца фемтосекундными импульсами

2.1. Сравнение поглощения энергии при фс записи в плавленом кварце на основной и второй гармонике иттербиевого лазера
2.2. Исследование влияния временной формы импульса на модификацию плавленного кварца фемтосекундными импульсами
Г лава 3 Запись длиннопериодных волоконных решеток показателя преломления
Глава 4 Создание волоконных брэгговских решеток
4.1. Запись ВБР через защитное полиимидное покрытие в волокнах с германиевой сердцевиной и чисто кварцевой сердцевиной
4.2. Запись чирпированных, суперструктурированных и коротких ВБР через защитное полиимидное покрытие
Глава 5 Создание периодических структур на поверхности никеля и титана
5.1. Создание периодических структур на поверхности никеля
5.2. Создание периодических структур на поверхности титана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
L - общая длина волоконной решетки
период модуляции решетки в суперструктурированной волоконной брэгговской решетке
^FBC, - период волоконной брэгговской решетки
^lpg— период длиннопериодной волоконной решетки
Ер - энергия импульса
tp— длительность импульса
V — скорость сканирования лазерного пучка
Ап - модуляция показателя преломления
пеТ ~ эффективный показатель преломления основной моды световода пс^ — эффективный показатель преломления оболочечной моды световода
ВС - волоконный световод
ВБР - волоконная брэгговская решетка
ДПВР - длиннопериодная волоконная решетка
ССВБР — суперструктурированная волоконная брэгговская решетка
ЛИГТС - лазерно-индуцированная периодическая структура.
TOD - third-order dispersion - дисперсия третьего порядка

передают свою энергию остальным электронам, тем самым приводя к равновесию в электронной подсистеме. Эти процессы протекают в приповерхностном слое толщиной ~ 100 нм, определяемой величиной скин-слоя для данного металла. Таким образом, формируются две равновесные подсистемы: «горячие» электроны и холодная решетка, которые приходят к тепловому равновесию посредством элсктрон-фононного взаимодействия на временах нескольких пикосекунд. После стремительного повышения температуры решетки в зависимости от величины поглощенной энергии происходит плавление материла на временах от нескольких до сотен пикосекунд и процесс абляции на временах от нескольких десятков пикосекунд до нескольких нс. Абляция может происходить посредством различных физических процессов: испарения материала, скалывания или отслаивания (англ. spallation) и фрагментации. После завершения процесса абляции поверхность материала стремительно остывает и, в зависимости от параметров излучения реализуются различные виды поверхностных структур: от
формирования периодических структур до наноцилиндров и наночастиц.
1.2. Волоконные решетки показателя преломления
1.2.1. Теория брэгговских и длиннопериодных волоконных решеток
Волоконная решетка показателя преломления - это участок волоконного световода с периодической модуляцией показателя преломления внутри сердцевины с периодом А. Электромагнитную волну, распространяющуюся в волоконном световоде, можно представить в виде комбинации направляемых и излучательных мод световода. Направляемым модам соответствует набор постоянных распространения /?„ в то время как излучательные моды образуют континуум р. Волоконные решетки связывают различные моды световода, которые в отсутствие возмущений распространяются без взаимодействия друг с другом.