01
راهنمای پایان نامه
شیشه کوارتز پیکربندیهای ساختاری متنوعی را تحت شرایط دما و فشار مختلف نشان میدهد، همراه با تراکم حجم دائمی، که به طور قابلتوجهی بر خواص نوری ماکروسکوپی آن مانند ضریب شکست تأثیر میگذارد. با این حال، مکانیسمهای بنیادی تکامل ساختاری میکروسکوپی در پشت تراکم ناشی از فشردهسازی فیزیکی فشار بالا و فشار بالا (HPHT) و نوشتن مستقیم لیزر فمتوثانیه (FLDW) هنوز به طور کامل مشخص نشدهاند. درک عمیقتر این فرآیندهای بازسازی شبکه شیشهای غیرتعادلی تحت شرایط شدید برای طراحی انعطافپذیر و توسعه فیبرهای چند هستهای جدید، ادغامهای کوانتومی، و دستگاههای هیبریدی اپتوالکترونیک پیشرفته بسیار مهم است.
02
نمای کلی متن
این مطالعه به طور سیستماتیک انتقال فاز ساختاری و پاسخهای نوری ناشی از درمان با فشار بالا (HPHT)، نوشتن مستقیم لیزر فمتوثانیه (FLDW) و فرآیندهای ترکیبی آنها در شیشه کوارتز را مقایسه میکند. یافتهها نشان میدهند که در حالی که هر دو روش به افزایش خطی در ضریب شکست و تراکم ماکروسکوپی دست مییابند، آنها اساساً در مسیرهای بازسازی میکروسکوپی تفاوت دارند. مهمترین تمایز در این واقعیت نهفته است که ساختار شیشهای در ناحیه تابششده لیزری به یک وضعیت دمای مجازی بالا (1600-2000 K) تحت تأثیرات گرمازایی شدید، همراه با تولید نقصهای اکسیژن غیر پل زدنی (NBO) که نزدیک به Siderahering لبه است، تکامل مییابد.{4} این منجر به رفتار فوتولومینسانس (PL) می شود که به طور مشخص با رفتاری که با درمان فیزیکی ساده با فشار بالا{11}به دست می آید متفاوت است.
03
تجزیه و تحلیل متن و تصویر
شکل 1 مشخصههای تحمل فشار بالا نانوگرههای لیزر فمتوثانیه شیشه سیلیکا{2}}القایی نوع II را نشان میدهد، از جمله میکروگرافهای نوری انتقالی (A-F, M-P) و میکروگرافهای پلاریزاسیون (G-L, Q{6}). شیشه اصلی، فقط گروه کنترل آنیل شده، و چهار سطح شیب دمای بالا و فشار بالا 673 K 1.4، 2.5، 3.7 و 4.9 گیگا پاسکال راه اندازی شد و فرآیندها در دو گروه "اول لیزر، فشار بالا" و "اول فشار بالا، لیزر" مقایسه شدند. انرژی پالس لیزر در 0.8 میکروژول ثابت شد. سیگنال رنگی تصویر پلاریزاسیون شدت انکسار شکل نانوگرم را نشان می دهد. نتایج نشان میدهد که بازپخت ساده 673 K به گریتینگ آسیب نمیرساند، و ساختار و انکسار دوگانه نانوگریتینگ را میتوان زمانی که فشار کمتر یا مساوی 2.5 گیگا پاسکال باشد، بهطور پایدار حفظ کرد. پس از رسیدن به 3.7 گیگا پاسکال، انکسار مضاعف به طور قابل توجهی کاهش می یابد و در 4.9 گیگا پاسکال، دوشکستگی به طور قابل توجهی کاهش می یابد. ناپدید شدن کامل شکست مضاعف نشان میدهد که بالاتر از 3.7 گیگا پاسکال است. دمای بالا و فشار بالا باعث فروپاشی منافذ نانو در داخل گریتینگ میشود، ساختار مدولاسیون چگالی دورهای را از بین میبرد و تغییر تاخیر فاز گریتینگ تحت هر دو توالی پردازش برگشتپذیر است و تایید میکند که گریتینگ نانو دارای ویژگی پاکشدنی مجدد با فشار بالا است.
شکل 2 طیف فوتولومینسانس میکروسکوپ کانفوکال شیشه سیلیکا را نشان می دهد که با استفاده از دو نوع نور تحریک به ترتیب 325 و 532 نانومتر به دست آمده است. تفاوت در لومینسانس نقص بین پنج گروه نمونه مقایسه شد: شیشه اصلی، فقط نوشتن مستقیم لیزر فمتوثانیه (FLDW)، فقط دمای بالا و فشار بالا (HPHT)، فشار بالا قبل از لیزر، و لیزر قبل از فشار بالا. نمونههای تیمار شده با FLDW هر دو پیک انتشار سبز 530 نانومتری و اوج انتشار قرمز 650 نانومتری را نشان دادند. نور سبز از اکسیتون های خود به دام افتاده سرچشمه می گیرد، در حالی که نور قرمز مربوط به نقص های جدا شده اکسیژن غیر پل زدنی است. با این حال، تمام نمونههای تیمار شده با HPHT فقط میتوانند لومینسانس سبز و ناپدید شدن کامل پیک نور قرمز را مشاهده کنند، که نشان میدهد تفاوت اساسی بین انواع نقصهای ناشی از لیزر فمتوثانیه و اصلاح فشار بالا وجود دارد. درمان فشار بالا تعامل بین اکسیژن غیر پل زدنی و شبکه های شیشه ای را ارتقا می دهد و سیگنال نور قرمز مربوط به اکسیژن غیر پل زدن ایزوله را حذف می کند.
شکل 3 از طیف سنجی رامان کانفوکال برای تجزیه و تحلیل ساختار میکرو شبکه دمای بالا و فشار بالا (HPHT)، نوشتن مستقیم لیزر فمتوثانیه (FLDW) و شیشه سیلیکا اصلاح شده با فرآیند کامپوزیت استفاده می کند. شکل A طیف کامل رامان چهار گروه نمونه را نشان می دهد: شیشه اصلی، فقط لیزر، فشار بالا 4.9 گیگا پاسکال، و فشار بالا 4.9 گیگا پاسکال پس از لیزر. اوج اصلی ارتعاش خمشی حلقه شش ضلعی Si-O-Si در 440 سانتیمتر ⁻1، شی تجزیه و تحلیل هسته است. شکل B منحنی تغییرات موقعیت پیک اصلی رامان نمونه HPHT را با فشار نشان می دهد. پیک اصلی به سمت اعداد موج بالاتر جابهجا میشود و با افزایش فشار، پهنای باند را باریک میکند، که مربوط به کاهش زاویه پیوند Si-O{10}}Si و توزیع زاویه پیوند یکنواختتر است. محور عمودی سمت راست به طور همزمان با دمای مجازی مربوطه کالیبره می شود. شکل C تغییر پیک اصلی و دمای مجازی معادل شیشه اولیه، 3.7 گیگا پاسکال و 4.9 گیگا پاسکال پیش فشرده شده را پس از تابش لیزر در انرژی های مختلف مقایسه می کند. تابش لیزر باعث می شود که تمام ساختارهای نمونه به طور مجانبی به دمای مجازی یکنواخت 1600-2000 کلوین همگرا شوند. شیفت اوج اصلی شیشه های پیش فشرده کم با انرژی لیزر اشباع می شود، در حالی که پیک اصلی 4.9 گیگا پاسکال با چگالی بالا{19}}شیشه های شیشه ای با چگالی بالا{19}}به سمت شیشه های کم فشار می روند و می توانند اعداد کاهش موج های پایین تر را نشان دهند. شبکه این به طور مستقیم قوانین تنظیم دیفرانسیل مسیرهای اصلاح HPHT و FLDW را در زاویه پیوند اکسیژن سیلیکونی و دمای مجازی معادل منعکس می کند.
04
خلاصه
این مقاله به طور سیستماتیک شباهتها و تفاوتهای بین فشردهسازی فیزیکی فشار بالا-و نوشتن مستقیم لیزر فمتوثانیه در شیشه کوارتز متراکمشده را نشان میدهد. اگرچه هر دو می توانند به تراکم دائمی و افزایش ضریب شکست دست یابند، در سطح میکروسکوپی، لیزر فوق سریع القا شده توسط تحریک الکترومغناطیسی به طور منحصر به فردی شبکه شیشه ای را به سمت یک حالت دمای مجازی بالا سوق می دهد و به صورت محلی باعث ایجاد نقص های کریستالوگرافی میکروسکوپی منحصر به فرد مانند شکستگی باند، NBO، و غیرفعال شدن لبه ها می شود. در تغییر شکل حالت عنصر صلب (RUM). این کشف نه تنها مرزهای تغییر شکل توپولوژیکی در شبکههای آمورف را تحت روشهای مختلف تزریق انرژی روشن میکند، بلکه یک مبنای نظری محکم برای طراحی دستگاههای فوتونیک جدید و اجزای ارتباط نوری از طریق سفارشیسازی ساختار محلی در آینده فراهم میکند.
