01
Ръководство за дипломна работа
Кварцовото стъкло показва различни структурни конфигурации при различни условия на температура и налягане, придружени от постоянно обемно уплътняване, което значително влияе върху неговите макроскопични оптични свойства, като индекс на пречупване. Обаче фундаменталните механизми на микроскопична структурна еволюция зад уплътняването, предизвикано от висока-температура и високо-налягане (HPHT) физическа компресия и фемтосекундно лазерно директно писане (FLDW) фотоелектрическо възбуждане, все още не са напълно изяснени. По-задълбоченото разбиране на тези не-процеси на преструктуриране на стъклена мрежа при екстремни условия е от решаващо значение за гъвкавия дизайн и разработването на нови многоядрени влакна, квантови интегрирани устройства и усъвършенствани оптоелектронни хибридни устройства.
02
преглед на пълния текст
Това проучване систематично сравнява структурните фазови преходи и оптичните отговори, предизвикани от обработка с висока-температура и високо{1}}налягане (HPHT), фемтосекундно лазерно директно писане (FLDW) и техните комбинирани процеси в кварцово стъкло. Констатациите разкриват, че докато и двата метода постигат линейни увеличения на индекса на пречупване и макроскопското уплътняване, те се различават фундаментално в пътищата на микроскопично преструктуриране. Най-критичното разграничение се крие във факта, че стъклената структура в лазерно-облъчената област еволюира до характерно състояние с висока виртуална температура (1600–2000 K) при екстремни фототермични ефекти, придружено от генериране на не-мостови кислородни (NBO) дефекти, тясно свързани със -споделящите ръбове SiO4 тетраедри. Това води до поведение на фотолуминесценция (PL), което е значително различно от това, постигнато чрез обикновено физическо третиране под високо{11}}налягане.
03
Анализ на текст и изображение
Фигура 1 показва характеристиката на толерантност към високо-налягане на фемтосекундни лазерни -индуцирани нанорешетки тип II от силициево стъкло, включително предавателни оптични микроснимки (A-F, M-P) и поляризационни микроснимки (G-L, Q-T). Първоначалното стъкло, само загрята контролна група и четири нива на 673 K висока температура и градиенти на високо налягане от 1,4, 2,5, 3,7 и 4,9 GPa бяха създадени и процесите бяха сравнени в две групи: „първо лазер, високо налягане“ и „първо високо налягане, лазер“. Енергията на лазерния импулс беше фиксирана на 0,8 µJ. Цветният сигнал на поляризационното изображение представлява интензитета на двойното пречупване на формата на нанорешетката. Резултатите показват, че обикновеното отгряване при 673 K не уврежда решетката и структурата и двойното пречупване на нанорешетката могат да бъдат стабилно запазени, когато налягането е по-малко или равно на 2,5 GPa. След достигане на 3,7 GPa двойното пречупване е значително намалено, а при 4,9 GPa двойното пречупване е значително намалено. Пълното изчезване на двойното пречупване показва, че то е по-високо от 3,7 GPa. Високата температура и високото налягане ще свият нано порите вътре в решетката, ще разрушат структурата на периодичната модулация на плътността и промяната на фазовото забавяне на решетката е обратима и при двете последователности на обработка, потвърждавайки, че нано решетката има характеристиката на изтриваема реконструкция при високо налягане.
Фигура 2 показва фотолуминесцентните спектри на конфокална микроскопия от силициево стъкло, получени с помощта на два вида възбуждаща светлина, съответно 325 nm и 532 nm. Разликите в луминесценцията на дефекта бяха сравнени между пет групи проби: оригиналното стъкло, само фемтосекундно лазерно директно писане (FLDW), само висока температура и високо налягане (HPHT), високо налягане преди лазер и лазер преди високо налягане; Обработените с FLDW проби показват както 530 nm пик на зелена емисия, така и 650 nm пик на червена емисия. Зелената светлина произхожда от самозахванати екситони, докато червената светлина съответства на изолирани несвързани кислородни дефекти. Въпреки това, всички проби, третирани с HPHT, могат да наблюдават само зелена луминесценция и пълно изчезване на червения светлинен пик, което показва, че има фундаментална разлика между типовете дефекти, предизвикани от фемтосекунден лазер и модифициране под високо-налягане. Обработката с високо налягане насърчава взаимодействието между несвързващ кислород и стъклени мрежи, елиминирайки червения светлинен сигнал, съответстващ на изолиран несмостов кислород.
Фигура 3 използва конфокална Раманова спектроскопия за анализ на микромрежовата структура на висока температура и високо налягане (HPHT), фемтосекундно лазерно директно писане (FLDW) и композитно модифицирано силициево стъкло. Фигура A показва пълните Raman спектри на четири групи проби: оригинално стъкло, само лазер, 4,9 GPa високо налягане и 4,9 GPa високо налягане след лазер. Основният пик на Si-O-Si шестоъгълна пръстеновидна вибрация при огъване при 440 cm ⁻¹ е основният обект на анализ; Фигура B показва кривата на изменение на позицията на основния пик на Raman на пробата HPHT с налягане. Основният пик се измества към по-високи вълнови числа и стеснява широчината на честотната лента с увеличаване на налягането, съответстващо на намаляване на свързващия ъгъл на Si-O-Si и по-равномерно разпределение на ъглите на свързване. Дясната вертикална ос е синхронно калибрирана със съответната виртуална температура; Фигура C сравнява основното пиково изместване и еквивалентната виртуална температура на оригиналното, 3,7 GPa и 4,9 GPa предварително пресовано стъкло след лазерно облъчване при различни енергии. Лазерното облъчване кара всички структури на пробите да се сближават асимптотично до еднаква виртуална температура от 1600-2000 K. Основното пиково изместване на ниско предварително пресовано стъкло се насища с лазерна енергия, докато главният пик на 4,9 GPa стъкло с висока{19}}плътност се измества към по-ниски вълнови числа, разкривайки, че лазерът може да отпусне и регулира мрежата от уплътняващо стъкло под високо налягане. Това интуитивно отразява диференциалните закони за регулиране на пътищата за модификация на HPHT и FLDW върху ъгъла на силициева кислородна връзка и еквивалентната виртуална температура.
04
резюме
Тази статия систематично разкрива приликите и разликите между физическата компресия под високо{0}}налягане и фемтосекундното лазерно директно писане в уплътнено кварцово стъкло. Въпреки че и двете могат да постигнат постоянно уплътняване и повишаване на индекса на пречупване, на микроскопично ниво ултрабързият лазер, индуциран от електромагнитно възбуждане, уникално кара стъклената мрежа да еволюира към високо виртуално температурно състояние и локално индуцира уникални микроскопични кристалографски дефекти като скъсване на връзка, NBO и тетраедри с общ ръб, които липсват при обработка с високо-налягане, разчитаща на режим на твърд елемент (RUM) деформация. Това откритие не само изяснява границите на топологичната деформация в аморфни мрежи при различни методи за инжектиране на енергия, но също така осигурява солидна теоретична основа за проектиране на нови фотонни устройства и оптични комуникационни компоненти чрез локална структурна персонализация в бъдеще.
