手性光学特性定制的二氧化硅飞秒激光直写技术
发布时间：2023-02-28 08:00:00 阅读数： 97
飞秒（fs）激光器在激光制造中发挥着至关重要的作用--从光与物质相互作用的基础物理学到高度复杂的光学工程中目标光学特性的制造。
超短的光脉冲可以通过可管理的聚焦条件在所提供的透明材料体积中准确地沉积光能。高密度光子能量的非线性吸收导致在晶格的电子-声子能量转移之前，在几fs内形成自由电子等离子体。
在受到低重复率的影响时，玻璃网络的加热已经与光照和等离子体本身脱钩，允许在没有周围损害的情况下进行局部修改或分解。这些非线性过程根据激光参数的不同而增加了几种改变。
在非线性科学的主要分支中，从等离子体物理学和纳米光子学到材料科学、生物光子学和量子信息科学的一些应用都可以通过fs激光诱导的修改来实现。
在《光科学与应用》杂志上报道的一项新研究中，由巴黎萨克雷大学的Matthieu Lancry教授领导的研究小组开发了一种新方法来定制手性光学特性。他们的新程序在眼镜上实现了fs激光3D直写。
新的进展强调，fs激光束（轴向对称强度分布，正交入射的线性偏振）可以通过激光直写在非手性材料中产生光学手性。
这一想法为定制三维光学特性的新方法奠定了基础，为激光制造提供了广阔的前景。利用这种新潜力的一个先决条件是明确人们如何能够操纵这种手性光学特性。
在这项工作中，研究人员建议，对称性的破坏来自于应力场和形式双折射的联合作用，这是因为纳米光栅的形成与非平行的非正交中性轴有关。
这种外在的手性组合被认为是见证的光学手性的来源，即圆二色性和光学旋转。
科学家们试图 "拆解 "与激光偏振方向有关的形式双折射和应力贡献的依赖性。在一个简单的观点中，形式双折射的慢轴或快轴由激光偏振方向调节，相关的振幅由激光通量调节。
扫描几何学对应力诱导双折射的方向有很大的指导作用。基于Mueller形式主义，建立了一个两层模型。它定量地描述了圆形和线性各向异性光学特性的形成。
最终，科学家们用他们的模型在两种不同的设计后制造了手性光学特性：多层 "基于纳米光栅的波板 "和取决于 "应力工程波板 "的超低损耗设计。
研究结果证明，fs激光诱导的圆形特性的起源包括两种贡献，并提出了通过fs激光直接写入定制玻璃中手性光学特性的计划。
期刊参考
Lu, J., et al. (2023) 通过飞秒激光直接写入二氧化硅中定制手性光学特性。Light Science & Applications. doi.org/10.1038/s41377-023-01080-y
