Пространственное распределение центров окраски, создаваемых в LiF под действием фемтосекундных лазерных импульсов

• Автор: Кузнецов, Андрей Викторович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 90 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
Область исследования
Актуальность работы
Состояние исследований к началу работы
Цель и задачи исследования
Научная новизна
Положения, выносимые на защиту
Практическая значимость работы
Апробация работы и публикации
Личный вклад автора
Объем и структура работы
ГЛАВА 1. ФИЛАМЕНТАЦИЯ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЕ В ЫР (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)
1Л Свойства ПР
1.2 Центры окраски в Е1Р
1.3 Радиационное дефектообразование в ЫБ
1.3.1 Механизмы дефектообразования
1.3.2 Образование первичных дефектов при распаде электронных возбуящений
1.3.3 Образование агрегатных центров окраски
1.4 Нелинейное взаимодействие лазерного излучения с прозрачными диэлектриками: самофокусировка, филаментация и другие явления
1.5 Модели самофокусировки и филаментации
1.6 Взаимодействие фемтосекундного лазерного излучения с ЫР
1.6.1 Филаментация с образованием шпуров
1.6.2 Прочие работы по лазерному окрашиванию Б1Р
1.7 Выводы по главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКА И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА
2 Л Образцы LiF
2.2 Облучение образцов фемтосекундным лазером
2.3 Конфокальный люминесцентный микроскоп PicoQuant MicroTime
2.4 Оптический спектрометр Ocean Optics QE65000
2.5 Светосильный растровый спектрометр
2.6 Выводы по главе
ГЛАВА 3. ОКРАШИВАНИЕ LiF ПРИ ФИЛАМЕНТАЦИИ ФЕМТОСЕКУНДНОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ (РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ)
3.1 Пространственная структура окрашенных каналов, созданных при филаментации фемтосекундного лазерного излучения
3.2 Механизм образования длины шпуров в LiF
3.3 Механизм отображения поперечных сечений шпуров в форме колец
3.4 Природа эффекта продольной спектральной селекции люминесценции LiF при возбуждении фемтосекундным лазерным излучением
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
Публикации в рецензируемых журналах из списка ВАК
Тезисы конференций
Труды конференций
Патенты
ЛИТЕРАТУРА
ВВЕДЕНИЕ Область исследования
Диссертация посвящена изучению пространственного распределения формирования точечных структурных дефектов в прозрачных кристаллических диэлектриках при филаментации импульсного фемтосекундного лазерного излучения на примере образования центров окраски (далее «ЦО», «центры») в кристаллическом фториде лития (ЫР) под воздействием импульсов титан-сапфирового лазера с длительностью 30 фс, энергией до 0,5 мДж и максимумом полосы излучения на длине волны 800 нм. Вследствие филаментации лазерного излучения пространственное распределение плотности ЦО имеет нитевидную структуру. Для обозначения следа светового филамента в форме нити, состоящей из ЦО, мы вводим термин «шпур».
Актуальность работы
ЫР является удобным и, в некоторых случаях, незаменимым оптическим материалом для ультрафиолетового диапазона, так как его коротковолновая граница спектрального окна прозрачности находится около 120 нм, что является рекордно малым значением среди твердых диэлектриков при нормальных условиях. В отличие от других щелочно-галоидных кристаллов (ЩГК) ЫР негигроскопичен.
Другим особым свойством ЫР является высокая эффективность формирования в нём различных стабильных ЦО с высоким выходом люминесценции при комнатной температуре. Однородно окрашенный ЫР нашёл применение в лазерном приборостроении в качестве активной среды и материала для пассивных затворов, а также используется в радиодозиметрии. В последнее время активно исследуется формирование в объеме ЫР оптических элементов на основе микроскопических окрашенных структур заданной геометрии: активных волноводов, микрорезонаторов, лазеров с

части на фотоионизацию, остальные части импульса начинают также последовательно самофокусироваться, восполняя тем самым энергию на оси филамента. Отдельные продольные части при этом многократно фокусируются и дефокусируются, что формирует динамический баланс энергии на оси филамента и на периферии.
1.6 Взаимодействие фемтосекундного лазерного излучения с 1лР
1.6.1 Филаментация с образованием шпуров
К началу диссертационной работы филаментация фемтосекундного лазерного излучения с образованием шпуров в ЫР' на регулярной основе исследовалась группами Ь.С. Сошто1 и Е.Ф. Мартыновича.
В работе Ь.С. Соигго1 [66] (2004 г.) изучается воздействие на кристаллы ЫЬ двухминутных серий импульсов фемтосекундного лазера с максимумом линии излучения на 830 нм, энергией отдельных импульсов 0,75 мДж и пиковой мощностью 12,5 ГВт, длительностью импульсов 60 фс и частотой повторения 1 кГц. Лазерный луч фокусировался собирающей линзой с фокусным расстоянием 83 мм в объем кристалла. Облучение производилось при комнатной температуре. Во время действия лазера наблюдалась зеленая люминесценция облучаемой области кристалла и белый суперконтинуум (рис. 6). После лазерного облучения, при возбуждении белым светом, наблюдалась зеленая люминесценция облученных каналов в кристалле.