在玻璃中爆破微小的隕石坑 創造材料以使電信設備小型化

現代通信系統通常使用光纖在設備之間或設備之間傳送信號。這些設備中的集成光學器件將多個功能組合到一個電路中。然而，信號傳輸需要長光纖，這使得難以使器件小型化。科學家們開始測試平面波導，而不是長光纖。

在AIP出版社的應用物理雜志上，利茲大學的研究人員報告了一種玻璃的激光輔助研究，該研究顯示了作為寬帶平面波導放大器材料的前景。這種材料是通過摻雜一種由鋅，鈉和碲制成的玻璃和稀土元素鉺制成的。摻鉺波導放大器引起了人們的注意，因為鉺的電子躍遷發生在1.5微米的相同波長，這是電信技術的標準。

雖然平面波導沿著單個幾何平面引導光，但研究人員使用了一種稱為超快激光等離子體摻雜的技術，該技術利用超快激光將鉺離子作為薄膜結合在二氧化硅襯底中。研究人員將高強度激光瞄準了摻鉺玻璃的表面，該玻璃噴射出一個微小的凹坑，并從噴出的材料羽流中產生薄膜。

它們在成膜過程中的測量集中在玻璃的燒蝕閾值上。該量描述了通過強激光照射分離原子或分子所需的最小能量。研究人員確定了他們系統中的消融閾值如何受到激光束半徑，激光脈沖數和鉺離子摻雜劑濃度的影響。

他們發現燒蝕閾值不依賴于設計任何器件所需的鉺離子的低摻雜濃度。雖然這項研究專注于鉺離子作為摻雜劑，但“這一結果可能適用于使用超快激光加工的其他介電材料，”該報的作者托馬斯曼說。

調查人員還研究了噴在玻璃上的微小隕石坑的形狀和特征。了解制造過程中產生的凹坑的形態對于控制諸如孔隙率，表面積和材料散射或吸收光的能力等性質是重要的。

“對于光催化，傳感，燃料和太陽能電池中的表面積要求以及LED中的光提取，這些特性對于設計其他介電材料非常重要，”Mann說。他們研究的下一階段將涉及更精確的放大器，傳感器和其他設備的薄膜和波導工程。