01
Vodič za diplomski rad
Kvarcno staklo pokazuje različite strukturne konfiguracije pod različitim uvjetima temperature i tlaka, popraćeno stalnim zgušnjavanjem volumena, što značajno utječe na njegova makroskopska optička svojstva kao što je indeks loma. Međutim, osnovni mehanizmi mikroskopske strukturne evolucije koji stoje iza zgušnjavanja izazvanog fizičkom kompresijom pri visokoj-temperaturi i visokom{2}}tlaku (HPHT) i femtosekundnim laserskim izravnim pisanjem (FLDW) fotoelektričnim pobuđivanjem još nisu u potpunosti razjašnjeni. Dublje razumijevanje ovih ne-procesa restrukturiranja staklene mreže u ekstremnim uvjetima presudno je za fleksibilan dizajn i razvoj novih višejezgrenih vlakana, kvantnih integriranih i naprednih optoelektroničkih hibridnih uređaja.
02
pregled cijelog teksta
Ova studija sustavno uspoređuje strukturne fazne prijelaze i optičke reakcije izazvane visoko{0}}temperaturnim-tretmanom pod visokim tlakom (HPHT), femtosekundnim laserskim izravnim pisanjem (FLDW) i njihovim kombiniranim procesima u kvarcnom staklu. Nalazi otkrivaju da, iako obje metode postižu linearna povećanja indeksa loma i makroskopsko zgušnjavanje, bitno se razlikuju u putevima mikroskopskog restrukturiranja. Najkritičnija razlika leži u činjenici da staklena struktura u području-ozračenom laserom evoluira do karakterističnog stanja visoke virtualne temperature (1600-2000 K) pod ekstremnim fototermalnim učincima, popraćena stvaranjem ne-premošćivajućih kisikovih (NBO) defekata koji su usko povezani sa-SiO4 tetraedrima koji dijele rubove. To dovodi do ponašanja fotoluminiscencije (PL) koje se znatno razlikuje od onog koje se postiže jednostavnim-fizičkim tretmanom pod visokim tlakom.
03
Analiza teksta i slike
Slika 1 prikazuje karakterizaciju tolerancije visokog{1}}tlaka femtosekundnog lasera-nanorešetaka tipa II od silikatnog stakla, uključujući prijenosne optičke mikrografije (A-F, M-P) i polarizacijske mikrografije (G-L, Q-T). Postavljeno je izvorno staklo, samo žarena kontrolna skupina i četiri razine gradijenata visoke temperature i visokog tlaka od 673 K od 1,4, 2,5, 3,7 i 4,9 GPa, a procesi su uspoređeni u dvije skupine: "prvo laser, visoki tlak" i "prvo visoki tlak, laser". Energija laserskog pulsa bila je fiksirana na 0,8 µJ. Signal boje polarizacijske slike predstavlja intenzitet dvoloma oblika nanogrešetke. Rezultati pokazuju da jednostavno žarenje na 673 K ne oštećuje rešetku, a struktura i dvolomnost nanogrešetke mogu se stabilno zadržati kada je tlak manji ili jednak 2,5 GPa. Nakon postizanja 3,7 GPa dvolom je značajno smanjen, a kod 4,9 GPa dvolom je značajno smanjen. Potpuni nestanak dvoloma ukazuje na to da je viši od 3,7 GPa. Visoka temperatura i visoki tlak će skupiti nano pore unutar rešetke, uništiti strukturu periodične modulacije gustoće, a promjena kašnjenja faze rešetke je reverzibilna u oba slijeda obrade, potvrđujući da nano rešetka ima karakteristike brisive rekonstrukcije visokog tlaka.
Slika 2 prikazuje spektre fotoluminiscencije konfokalne mikroskopije od silicijevog stakla dobivene korištenjem dvije vrste pobudnog svjetla, 325 nm odnosno 532 nm. Razlike u luminiscenciji defekta uspoređivane su između pet skupina uzoraka: izvorno staklo, samo izravno pisanje femtosekundnim laserom (FLDW), samo visoka temperatura i visoki tlak (HPHT), visoki tlak prije lasera i laser prije visokog tlaka; Uzorci tretirani FLDW-om pokazali su pik zelene emisije od 530 nm i pik crvene emisije od 650 nm. Zeleno svjetlo potječe od samozarobljenih ekscitona, dok crveno svjetlo odgovara izoliranim nepremošćujućim defektima kisika. Međutim, svi uzorci tretirani HPHT-om mogli su primijetiti samo zelenu luminiscenciju i potpuni nestanak vrha crvene svjetlosti, što ukazuje da postoji temeljna razlika između tipova defekata induciranih femtosekundnim laserom i modifikacijom visokog-tlaka. Tretman pod visokim tlakom potiče interakciju između nepremošćujućeg kisika i staklenih mreža, eliminirajući signal crvenog svjetla koji odgovara izoliranom nepremošćujućem kisiku.
Slika 3 koristi konfokalnu Ramanovu spektroskopiju za analizu mikromrežne strukture visoke temperature i visokog tlaka (HPHT), femtosekundnog laserskog izravnog pisanja (FLDW) i kompozitnog procesa modificiranog silika stakla. Slika A prikazuje kompletan Ramanov spektar četiriju skupina uzoraka: izvorno staklo, samo laser, visoki tlak od 4,9 GPa i visoki tlak od 4,9 GPa nakon lasera. Glavni vrh Si-O-Si heksagonalne prstenaste vibracije savijanja na 440 cm ⁻¹ je osnovni objekt analize; Slika B prikazuje krivulju varijacije položaja glavnog Ramanovog vrha HPHT uzorka s tlakom. Glavni vrh se pomiče prema višim valnim brojevima i sužava širinu pojasa s povećanjem tlaka, što odgovara smanjenju kuta veze Si-O-Si i ravnomjernijoj distribuciji kuta veze. Desna okomita os je sinkrono kalibrirana s odgovarajućom virtualnom temperaturom; Slika C uspoređuje glavni vršni pomak i ekvivalentnu virtualnu temperaturu izvornog, 3,7 GPa i 4,9 GPa prethodno prešanog stakla nakon laserskog zračenja pri različitim energijama. Lasersko zračenje uzrokuje asimptotičku konvergenciju svih struktura uzorka na jednoliku virtualnu temperaturu od 1600-2000 K. Glavni pomak niskoprešanog stakla zasićuje laserskom energijom, dok se glavni vršni pomak stakla visoke{19}}gustoće od 4,9 GPa pomiče prema nižim valnim brojevima, otkrivajući da laser može opustiti i regulirati staklenu mrežu densifikacije pod visokim pritiskom. Ovo intuitivno odražava zakone diferencijalne regulacije HPHT i FLDW modifikacijskih staza na kut veze silicij kisik i ekvivalentnu virtualnu temperaturu.
04
sažetak
Ovaj članak sustavno otkriva sličnosti i razlike između visoko{0}}tlačne fizičke kompresije i femtosekundnog laserskog izravnog pisanja u zgusnutom kvarcnom staklu. Iako oba mogu postići trajno zgušnjavanje i povećanje indeksa loma, na mikroskopskoj razini, ultrabrzi laser induciran elektromagnetskom pobudom jedinstveno pokreće staklenu mrežu da se razvije prema stanju visoke virtualne temperature i lokalno izaziva jedinstvene mikroskopske kristalografske defekte kao što su lom veze, NBO i tetraedri zajedničkog ruba, koji nedostaju u obradi pod visokim-tlakom koja se oslanja na način krutog elementa (RUM) deformacija. Ovo otkriće ne samo da pojašnjava granice topološke deformacije u amorfnim mrežama pod različitim metodama ubrizgavanja energije, već također pruža čvrstu teorijsku osnovu za projektiranje novih fotonskih uređaja i optičkih komunikacijskih komponenti kroz prilagodbu lokalne strukture u budućnosti.
