В РХТУ вырастили нелинейно-оптические кристаллы внутри стекла с помощью лазера

Главная/ Новости/ В РХТУ вырастили нелинейно-оптические кристаллы внутри стекла с помощью лазера
24.03.2021

С помощью нелинейно-оптических кристаллов можно гибко управлять свойствами проходящего через них света — например, превращать невидимое инфракрасное излучение в видимое. Они должны стать важными элементами будущих чипов оптических компьютеров, но для этого их нужно создавать прямо в стекле. Учёные РХТУ им. Д. И. Менделеева показали, что нелинейно-оптические кристаллы германата свинца можно получать с помощью прямой лазерной записи, то есть локально обрабатывая стекло интенсивными лазерными импульсами.

«Обычно при термообработке с целью кристаллизации нагрев стекла происходит по всему объёму — образец помещают в печь и поднимают температуру. Но тогда материал закристаллизуется целиком, а нам нужно, чтобы в нелинейно-оптический кристалл превратились только отдельные области микронного размера. Для этого мы используем метод прямой лазерной записи: с помощью мощного фемтосекундного лазера нагреваем стекло до высоких температур, но делаем это очень аккуратно — зона нагрева ограничена всего несколькими микронами», — рассказывает Сергей Лотарев, доцент кафедры стекла и ситаллов РХТУ.

В этой работе учёные выделяли в стекле кристаллическую фазу гептагерманата свинца. Чтобы сформировать кристаллические треки, исследователи сначала синтезировали стекло, состоящее из оксидов германия и свинца в соотношении, близком к такому в кристалле. Затем методом спектроскопии комбинационного рассеяния они исследовали структуру стекла до и после нагрева в печи.

После этого учёные закристаллизовали стекло с помощью лазерного излучения: для этого в нём фокусировали лазерный пучок и медленно перемещали стекло перпендикулярно направлению пучка. В зоне облучения стекло плавилось, а при последующем охлаждении — кристаллизовалось.

«На данном этапе наши исследования поисковые. Мы изучаем различные возможности кристаллизации стекла, выясняем, какие фазы можно вырастить лазером эффективнее и как получить в них наилучшую микроструктуру. <…> В будущем такой интегральный электрооптический модулятор может стать элементом архитектуры оптического компьютера, на базе которой будут с высочайшим быстродействием решаться сложные вычислительные задачи».

Источник: Коммерсант