高频飞秒激光在铌酸锂中刻写低损光波导的研究

"高重复频率飞秒激光刻写铌酸锂光波导的研究，通过25 MHz的飞秒激光在铌酸锂晶体中制造出埋入式光波导，研究了激光作用的不同区域对物质结构的影响，特别是波导的形成和传输特性。实验发现，在热影响区形成了低损耗的单模光波导，而在激光作用中心则没有形成有效的波导结构。拉曼分析揭示了激光处理导致的结构变化，包括致密化波导和大尺度缺陷的形成。" 本文探讨了利用高重复频率（25 MHz）的飞秒激光技术在铌酸锂（LiNbO3）晶体中制备光波导的过程和效果。飞秒激光因其极短的脉冲持续时间（1飞秒等于10^-15秒）和高能量密度，能够在材料中实现精细的微加工，这对于光通信、光子集成电路等领域的微型光学器件制造至关重要。 研究者将激光作用区域分为两部分：内部相互作用区域和热影响区域。在热影响区域，观察到了两个传输损耗低于1.5 dB/cm的单模光波导。这表明，高重复频率的飞秒激光能够有效诱导材料结构改变，形成稳定的光传播路径。单模波导的低损耗特性对于光信号传输具有重要意义，因为它可以保持信号的质量并降低信号损失。 然而，在激光作用的中心区域，没有观察到明显的波导结构，且光传输性能较弱。这可能是由于激光在这个区域的热效应不充分或产生了不利于波导形成的结构变化。这一现象提示了激光参数优化的必要性，以确保在整个刻写区域内都能形成稳定的波导结构。 通过拉曼散射分析，研究人员进一步揭示了激光处理后材料的微观结构变化。拉曼光谱是一种非破坏性的光谱分析方法，能够提供关于材料晶格振动信息的详细图像。结果显示，热影响区域的光导结构呈现致密化，这是由于激光的热效应使材料局部重组，增强了光传播的能力。而在内部相互作用区域，激光引起了大尺度的缺陷，这可能是导致该区域无法形成有效波导的原因。 这项工作为理解高重复频率飞秒激光在铌酸锂晶体中的微结构改性提供了新的见解，同时也为优化飞秒激光刻写工艺以获得高性能的光波导设计提供了实验基础。未来的研究可能需要更深入地探究激光参数、晶体性质和加工过程之间的关系，以期开发出更高性能的集成光学器件。