在玻璃中爆破微小的陨石坑 创造材料以使电信设备小型化

现代通信系统通常使用光纤在设备之间或设备之间传送信号。这些设备中的集成光学器件将多个功能组合到一个电路中。然而，信号传输需要长光纤，这使得难以使器件小型化。科学家们开始测试平面波导，而不是长光纤。

在AIP出版社的应用物理杂志上，利兹大学的研究人员报告了一种玻璃的激光辅助研究，该研究显示了作为宽带平面波导放大器材料的前景。这种材料是通过掺杂一种由锌，钠和碲制成的玻璃和稀土元素铒制成的。掺铒波导放大器引起了人们的注意，因为铒的电子跃迁发生在1.5微米的相同波长，这是电信技术的标准。

虽然平面波导沿着单个几何平面引导光，但研究人员使用了一种称为超快激光等离子体掺杂的技术，该技术利用超快激光将铒离子作为薄膜结合在二氧化硅衬底中。研究人员将高强度激光瞄准了掺铒玻璃的表面，该玻璃喷射出一个微小的凹坑，并从喷出的材料羽流中产生薄膜。

它们在成膜过程中的测量集中在玻璃的烧蚀阈值上。该量描述了通过强激光照射分离原子或分子所需的最小能量。研究人员确定了他们系统中的消融阈值如何受到激光束半径，激光脉冲数和铒离子掺杂剂浓度的影响。

他们发现烧蚀阈值不依赖于设计任何器件所需的铒离子的低掺杂浓度。虽然这项研究专注于铒离子作为掺杂剂，但“这一结果可能适用于使用超快激光加工的其他介电材料，”该报的作者托马斯曼说。

调查人员还研究了喷在玻璃上的微小陨石坑的形状和特征。了解制造过程中产生的凹坑的形态对于控制诸如孔隙率，表面积和材料散射或吸收光的能力等性质是重要的。

“对于光催化，传感，燃料和太阳能电池中的表面积要求以及LED中的光提取，这些特性对于设计其他介电材料非常重要，”Mann说。他们研究的下一阶段将涉及更精确的放大器，传感器和其他设备的薄膜和波导工程。