Введение
Глава 1. Обзор литературы 12
1.1 Механизмы лазерно-индуцированного изменения показателя преломления 12
1.1.1 Линейное распространение лазерного излучения 12
1.1.2 Нелинейное распространение лазерного излучения 13
1.1.3 Процессы, приводящие к перманентному изменению показателя преломления 21
1.1.4 Эффекты, определяющие геометрию записанных треков 27
1.2 Методики формирования записанных лазерным пучком волноводов 29
1.2.1 Продольная и ортогональная схемы записи 29
1.2.2 Типы лазерно-записываемых волноводов 32
1.2.3 Методики уменьшения аспектного отношения записываемых структур 34
1.2.4 Тепловой кумулятивный режим создания волноводов 35
1.3 Сравнение прямой фемтосекундной записи волноводов с ультрафиолетовыми и
литографическими методами 37
Выводы по главе 1 38
Глава 2. Техника и методы исследования 40
2.1 Лазерная система микрообработки 40
2.2 Образцы и материалы для исследований 44
2.3 Методы исследования записанных структур
2.3.1 Микроскопия размеров и структуры записанных треков 44
2.3.2 Методика измерения величины индуцированного показателя преломления 45
2.3.3 Численный расчет температуры в фокальной области при записи структур 50
2.4 Методы исследования основных характеристик лазерно-записанных волноводов 51
2.4.1 Численные методы расчета распределения излучения, поддерживаемого записанными
волноводами 51
2.4.2 Экспериментальное исследование излучения, поддерживаемого записанными волноводами 52
2.4.3 Измерение потерь при распространении излучения 54
2.4.5 Методика исследования гибридного интегрально-объемного усилителя 55
Выводы по главе 2 56
Глава 3. Формирование протяженных структур с измененным показателем преломления 57
3.1 Исследование величины индуцированного показателя преломления 58
3.1.1 Критерии определения границ рабочего диапазона эффекта 58
3.1.2 Диаграмма рабочего диапазона 60
3.1.3 Влияние кумулятивного режима на аспектное отношение создаваемых структур 64
3.1.4 Влияние теплового кумулятивного режима на сдвиг границ рабочего диапазона 66
3.1.5 Влияние процессов, зависящих от количества аккумулированных импульсов, на изменение показателя преломления 68
3.1.6 Влияние плазменной дефокусировки на эллиптичность структур 69
3.2 Исследование коэффициента поглощения лазерного излучения 71
3.2.1 Экспериментальная установка по измерению коэффициента поглощения 72
3.2.2 Зависимость коэффициента поглощения от параметров лазерных импульсов 72
3.2.3 Микроскопия записанных структур 74
3.2.4 Границы рабочего диапазона и диаграмма величины коэффициента поглощения 74
3.3 Моделирование температурного распределения в фокальной области 76
3.3.1 Математическая формулировка задачи 76
3.3.2 Эволюция температуры в центре фокального пятна 78
3.3.3 Эволюция температуры на удалении от центра фокального пятна 79
3.4 Сравнение результатов, полученных различными методами 82
Выводы по главе 3 86
Глава 4. Экспериментальная запись волноводов 88
4.1 Волноводы с депрессированной оболочкой в ниобате лития и Nd:фосфатном стекле 88
Сравнение с записью на больших энергиях и меньшей числовой апертуре 90
4.2 Волноводы с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле 91
4.2.1 Методика записи депрессированной оболочки в кварцевом стекле 92
4.2.2 Сравнение волноводов с записанной сердцевиной и оболочкой на основе влияния экспериментально возникающих нестабильностей 94
Выводы по главе 4 96
Глава 5. Лазерная фемтосекундная запись на различающихся глубинах под поверхностью образца 98
5.1 Расширение рабочего диапазона глубин записи в тепловом кумулятивном режиме 99
5.1.1 Зависимость пороговой энергии в импульсе от глубины записи 102
5.1.2 Результат записи большого LMA волновода 105
5.2 Гибридный интегрально-объемный усилитель 108
5.2.1 Принцип работы гибридного интегрально-объемного усилителя 108
5.2.2 Методики исследования параметров гибридного усилителя 109
5.2.3 Численные результаты усиления 111
5.2.4 Экспериментальные результаты усиления 112
Выводы по главе 5 113
Глава 6. Ограничения использования теплового кумулятивного режима и приповерхностная запись волноводов 115
6.1 Приповерхностная запись в ниобате лития 116
6.2 Перспективы использования приповерхностной записи 120
Выводы по главе 6 122
Заключение 123
Список цитируемой литературы 125
Список публикаций автора по теме диссертационной работы 141
Список докладов на конференциях по теме диссертационной работы 144
Благодарности 147
