利用飞秒激光在BK-7玻璃中形成低密度等离子体诱导的光学衍射光栅

本文报道了一项利用高强度飞秒激光（130飞秒，波长790纳米）在 BK-7 玻璃中形成低密度等离子体，实现嵌入式光栅衍射的研究。这项实验由韩国机械材料研究所的纳米加工实验室以及浦项国家大学的混合材料解决方案国家核心研究中心进行。研究于2010年4月21日接收，同年9月10日被接受。 研究人员通过飞秒激光脉冲激发玻璃中的物质，创造出了一种光学内嵌衍射光栅。这种光栅的形成依赖于当激光峰值强度超过1×10^13瓦/平方厘米时，产生的低密度等离子体。光栅的内部折射率变化范围从400纳米到4微米，是通过光诱导的方式实现的。设计的折射率梯度在等离子体形成点周围对称分布，确保了光的高效控制和定向传播。 最大的折射率变化（Δn）达到了1.5×10^-2，这是一个显著的数值，表明光的传播路径在玻璃内部发生了微小但关键的改变。实验展示了在 BK-7 玻璃板中制备出多条光学嵌入光栅的能力，这些光栅可以应用于各种光学系统中，如光学分束器、光波导或者精密的光学传感器，由于其小型化和精确的结构，对于光通信、光学存储和光学计算等领域具有潜在应用价值。 这项工作不仅展示了飞秒激光技术在微纳尺度材料加工中的高精度，还为利用等离子体物理原理在传统玻璃材料中创建新型光学元件开辟了新的途径。未来的研究可能进一步优化工艺参数，提高光栅的稳定性和效率，以满足更高级别的光学系统需求。这是一篇具有创新性和实践意义的工程技术论文，对于理解飞秒激光在微纳光学制造中的作用及其潜在应用具有重要参考价值。