01
Guia de tesi
El vidre de quars presenta configuracions estructurals diverses en condicions de temperatura i pressió variables, acompanyades d'una densificació de volum permanent, que afecta significativament les seves propietats òptiques macroscòpiques com l'índex de refracció. Tanmateix, els mecanismes fonamentals d'evolució estructural microscòpica darrere de la densificació induïda per la compressió física d'alta -temperatura i alta-pressió (HPHT) i l'excitació fotoelèctrica d'escriptura directa amb làser de femtosegon (FLDW) encara no s'han dilucidat del tot. Una comprensió més profunda d'aquests processos de reestructuració de xarxes de vidre sense -equilibri en condicions extremes és crucial per al disseny flexible i el desenvolupament de noves fibres multinucli, integrades quàntiques i dispositius híbrids optoelectrònics avançats.
02
visió general del text complet
Aquest estudi compara sistemàticament les transicions de fase estructurals i les respostes òptiques induïdes pel tractament d'alta -temperatura alta-pressió (HPHT), l'escriptura directa amb làser de femtosegon (FLDW) i els seus processos combinats en vidre de quars. Les troballes revelen que, tot i que ambdós mètodes aconsegueixen augments lineals de l'índex de refracció i la densificació macroscòpica, difereixen fonamentalment en les vies de reestructuració microscòpica. La distinció més crítica rau en el fet que l'estructura de vidre a la regió-irradiada amb làser evoluciona cap a un estat característic d'alta temperatura virtual (1600–2000 K) sota efectes fototèrmics extrems, acompanyats de la generació de defectes d'oxigen no pont (NBO) estretament relacionats amb l'edge{{84} tetraharing Si. Això condueix a un comportament de fotoluminescència (PL) que és clarament diferent del que s'aconsegueix amb un simple tractament físic d'alta pressió{11}}.
03
Anàlisi de textos i imatges
La figura 1 mostra la caracterització d'alta -tolerància a la pressió de les nanogratis de tipus II induïdes per làser de femtosegon de vidre de sílice-, incloses les micrografies òptiques de transmissió (A-F, M{-P) i les micrografies de polarització (G{-L, Q{-T). El vidre original, només grup de control recuit, i quatre nivells de gradients d'alta temperatura i alta pressió de 673 K d'1,4, 2,5, 3,7 i 4,9 GPa, i els processos es van comparar en dos grups: "làser primer, alta pressió" i "alta pressió primer, làser". L'energia del pols làser es va fixar a 0,8 µ J. El senyal de color de la imatge de polarització representa la intensitat de birrefringència de la forma del nanograting. Els resultats mostren que el recuit simple de 673 K no danya la reixeta i l'estructura i la birrefringència del nanograt es poden retenir de manera estable quan la pressió és inferior o igual a 2,5 GPa. Després d'arribar a 3,7 GPa, la birrefringència es redueix significativament i, a 4,9 GPa, la birrefringència es redueix significativament. La desaparició completa de la birrefringència indica que és superior a 3, 7 GPa. L'alta temperatura i l'alta pressió col·lapsaran els nanoporus dins de la reixeta, destruiran l'estructura de modulació de densitat periòdica i el canvi de retard de fase de la reixeta és reversible en ambdues seqüències de processament, confirmant que la nano reixeta té la característica de reconstrucció esborrable a alta pressió.
La figura 2 mostra els espectres de fotoluminescència de la microscòpia confocal de vidre de sílice obtinguts mitjançant dos tipus de llum d'excitació, 325 nm i 532 nm, respectivament. Es van comparar les diferències en la luminescència del defecte entre cinc grups de mostres: el vidre original, només escriptura directa amb làser de femtosegon (FLDW), només alta temperatura i alta pressió (HPHT), alta pressió abans del làser i làser abans de l'alta pressió; Les mostres tractades amb FLDW van mostrar tant un pic d'emissió verda de 530 nm com un pic d'emissió vermella de 650 nm. La llum verda es va originar a partir dels excitons auto atrapats, mentre que la llum vermella corresponia a defectes aïllats d'oxigen no pont. Tanmateix, totes les mostres tractades amb HPHT només van poder observar la luminescència verda i la desaparició completa del pic de llum vermella, cosa que indica que hi ha una diferència fonamental entre els tipus de defectes induïts pel làser de femtosegons i la modificació d'alta pressió-. El tractament d'alta pressió afavoreix la interacció entre l'oxigen no pont i les xarxes de vidre, eliminant el senyal de llum vermella corresponent a l'oxigen no pont aïllat.
La figura 3 utilitza l'espectroscòpia Raman confocal per analitzar l'estructura de microxarxes d'alta temperatura i alta pressió (HPHT), escriptura directa làser de femtosegons (FLDW) i vidre de sílice modificat per procés compost. La figura A mostra l'espectre Raman complet de quatre grups de mostres: vidre original, només làser, 4,9 GPa d'alta pressió i 4,9 GPa d'alta pressió després del làser. El pic principal de la vibració de flexió de l'anell hexagonal Si-O{-Si a 440 cm ⁻¹ és l'objecte d'anàlisi del nucli; La figura B mostra la corba de variació de la posició del pic principal Raman de la mostra HPHT amb pressió. El pic principal es desplaça cap a un nombre d'ona més alt i s'estreny en l'amplada de banda amb l'augment de la pressió, corresponent a una disminució de l'angle d'enllaç Si-O-Si i una distribució de l'angle d'enllaç més uniforme. L'eix vertical dret es calibra de manera sincrònica amb la temperatura virtual corresponent; La figura C compara el desplaçament màxim principal i la temperatura virtual equivalent del vidre prepremsat original, 3,7 GPa i 4,9 GPa després de la irradiació làser a diferents energies. La irradiació làser fa que totes les estructures de la mostra convergin de manera asimptòtica cap a una temperatura virtual uniforme de 1600-2000 K. El desplaçament màxim principal del vidre prepremsat baix es satura amb energia làser, mentre que el pic principal de 4,9 GPa de vidre d'alta densitat-desplaça cap a uns nombres d'ona més baixos i pot relaxar la xarxa làser. Això reflecteix de manera intuïtiva les lleis de regulació diferencial dels camins de modificació HPHT i FLDW sobre l'angle d'enllaç d'oxigen de silici i la temperatura virtual equivalent.
04
resum
Aquest article revela sistemàticament les similituds i les diferències entre la compressió física d'alta-pressió i l'escriptura directa làser de femtosegons en vidre de quars densificat. Tot i que ambdós poden aconseguir una densificació permanent i una millora de l'índex de refracció, a nivell microscòpic, el làser ultraràpid induït per l'excitació electromagnètica condueix de manera única la xarxa de vidre a evolucionar cap a un estat de temperatura virtual elevada i indueix localment defectes cristal·logràfics microscòpics únics com la ruptura de l'enllaç, NBO i tetraedres de vora comuns, que falten en un procés d'alta pressió (mode rígid). deformació. Aquest descobriment no només aclareix els límits de la deformació topològica en xarxes amorfes amb diferents mètodes d'injecció d'energia, sinó que també proporciona una base teòrica sòlida per dissenyar nous dispositius fotònics i components de comunicació òptica mitjançant la personalització de l'estructura local en el futur.
