01
Panduan Tesis
Kaca kuarza mempamerkan konfigurasi struktur yang pelbagai di bawah keadaan suhu dan tekanan yang berbeza-beza, disertai dengan ketumpatan isipadu kekal, yang memberi kesan ketara kepada sifat optik makroskopiknya seperti indeks biasan. Walau bagaimanapun, mekanisme evolusi struktur mikroskopik asas di sebalik ketumpatan yang disebabkan oleh pemampatan fizikal-suhu tinggi dan tekanan tinggi (HPHT) dan pengujaan fotoelektrik tulisan langsung laser femtosecond (FLDW) masih belum dijelaskan sepenuhnya. Pemahaman yang lebih mendalam tentang proses penstrukturan semula rangkaian kaca bukan keseimbangan ini dalam keadaan yang melampau adalah penting untuk reka bentuk fleksibel dan pembangunan gentian berbilang teras baharu, penyepaduan kuantum dan peranti hibrid optoelektronik termaju.
02
gambaran keseluruhan teks
Kajian ini secara sistematik membandingkan peralihan fasa struktur dan tindak balas optik yang disebabkan oleh rawatan-suhu tinggi-tinggi (HPHT), penulisan langsung laser femtosaat (FLDW) dan proses gabungannya dalam kaca kuarza. Penemuan mendedahkan bahawa walaupun kedua-dua kaedah mencapai peningkatan linear dalam indeks biasan dan ketumpatan makroskopik, ia berbeza secara asas dalam laluan penstrukturan semula mikroskopik. Perbezaan yang paling kritikal terletak pada hakikat bahawa struktur kaca dalam kawasan sinaran laser-berkembang kepada keadaan suhu maya yang tinggi (1600–2000 K) ciri di bawah kesan fototerma yang melampau, disertai dengan penjanaan kecacatan bukan-oksigen penghubung (NBO) yang berkait rapat dengan perkongsian tetrahering tepi- Ini membawa kepada tingkah laku photoluminescence (PL) yang jelas berbeza daripada yang dicapai oleh{11}}rawatan fizikal tekanan tinggi yang mudah.
03
Analisis teks dan imej
Rajah 1 menunjukkan pencirian toleransi tekanan tinggi-tinggi bagi laser femtosaat kaca silika-induksi nanograting Jenis II, termasuk mikrograf optik penghantaran (A-F, M-P) dan mikrograf polarisasi (G-L, Q-T). Kaca asal, hanya kumpulan kawalan anil, dan empat tahap suhu tinggi 673 K dan kecerunan tekanan tinggi 1.4, 2.5, 3.7, dan 4.9 GPa telah disediakan, dan prosesnya dibandingkan dalam dua kumpulan: "laser pertama, tekanan tinggi" dan "tekanan tinggi dahulu, laser". Tenaga nadi laser telah ditetapkan pada 0.8 µ J. Isyarat warna imej polarisasi mewakili keamatan birefringence bentuk nanograting. Keputusan menunjukkan bahawa penyepuhlindapan mudah 673 K tidak merosakkan parut, dan struktur dan birefringence nanograting boleh dikekalkan secara stabil apabila tekanan Kurang daripada atau sama dengan 2.5 GPa. Selepas mencapai 3.7 GPa, birefringence berkurangan dengan ketara, dan pada 4.9 GPa, birefringence berkurangan dengan ketara. Kehilangan lengkap birefringence menunjukkan bahawa ia lebih tinggi daripada 3.7 GPa Suhu tinggi dan tekanan tinggi akan meruntuhkan liang nano di dalam parut, memusnahkan struktur modulasi ketumpatan berkala, dan perubahan kelewatan fasa parut boleh diterbalikkan di bawah kedua-dua urutan pemprosesan, mengesahkan bahawa parut nano mempunyai ciri pembinaan semula boleh dipadam tekanan tinggi.
Rajah 2 menunjukkan spektrum photoluminescence mikroskop confocal kaca silika yang diperoleh menggunakan dua jenis cahaya pengujaan, masing-masing 325 nm dan 532 nm. Perbezaan dalam pendaran kecacatan telah dibandingkan antara lima kumpulan sampel: kaca asal, tulisan langsung laser femtosaat sahaja (FLDW), suhu tinggi dan tekanan tinggi sahaja (HPHT), tekanan tinggi sebelum laser, dan laser sebelum tekanan tinggi; Sampel yang dirawat FLDW mempamerkan kedua-dua puncak pelepasan hijau 530 nm dan puncak pelepasan merah 650 nm. Lampu hijau berasal daripada exciton yang terperangkap sendiri, manakala lampu merah sepadan dengan kecacatan oksigen bukan penjembatan terpencil. Walau bagaimanapun, semua sampel yang dirawat dengan HPHT hanya dapat memerhatikan pencahayaan hijau dan kehilangan sepenuhnya puncak cahaya merah, menunjukkan bahawa terdapat perbezaan asas antara jenis kecacatan yang disebabkan oleh laser femtosaat dan pengubahsuaian tekanan tinggi-tinggi. Rawatan tekanan tinggi menggalakkan interaksi antara oksigen bukan penghubung dan rangkaian kaca, menghapuskan isyarat lampu merah yang sepadan dengan oksigen bukan penghubung terpencil.
Rajah 3 menggunakan spektroskopi Raman confocal untuk menganalisis struktur rangkaian mikro suhu tinggi dan tekanan tinggi (HPHT), penulisan langsung laser femtosecond (FLDW), dan kaca silika diubah suai proses komposit. Rajah A menunjukkan spektrum Raman lengkap empat kumpulan sampel: kaca asal, laser sahaja, tekanan tinggi 4.9 GPa dan tekanan tinggi 4.9 GPa selepas laser. Puncak utama getaran lentur gelang heksagon Si-O-Si pada 440 cm ⁻¹ ialah objek analisis teras; Rajah B menunjukkan lengkung variasi kedudukan puncak utama Raman bagi sampel HPHT dengan tekanan. Puncak utama beralih ke arah nombor gelombang yang lebih tinggi dan mengecil dalam lebar jalur dengan peningkatan tekanan, sepadan dengan pengurangan sudut ikatan Si-O-Si dan taburan sudut ikatan yang lebih seragam. Paksi menegak kanan ditentukur serentak dengan suhu maya yang sepadan; Rajah C membandingkan anjakan puncak utama dan suhu maya setara bagi kaca pratekan asal, 3.7 GPa dan 4.9 GPa selepas penyinaran laser pada tenaga yang berbeza. Penyinaran laser menyebabkan semua struktur sampel menumpu secara asymptotically kepada suhu maya seragam 1600-2000 K. Anjakan puncak utama kaca pratekan rendah tepu dengan tenaga laser, manakala puncak utama kaca berketumpatan tinggi 4.9 GPa-beralih ke arah nombor gelombang yang lebih rendah, mendedahkan bahawa rangkaian tekanan tinggi boleh mengendur dan mengawal laser. Ini secara intuitif mencerminkan undang-undang peraturan pembezaan laluan pengubahsuaian HPHT dan FLDW pada sudut ikatan oksigen silikon dan suhu maya yang setara.
04
ringkasan
Artikel ini secara sistematik mendedahkan persamaan dan perbezaan antara-mampatan fizikal tekanan tinggi dan tulisan langsung laser femtosaat dalam kaca kuarza padat. Walaupun kedua-duanya boleh mencapai ketumpatan kekal dan peningkatan indeks biasan, pada tahap mikroskopik, laser ultrapantas yang disebabkan oleh pengujaan elektromagnet secara unik memacu rangkaian kaca untuk berkembang ke arah keadaan suhu maya yang tinggi, dan secara tempatan mendorong kecacatan kristalografi mikroskopik unik seperti pemecahan ikatan, NBO dan tetrahedra tepi sepunya, yang tiada tekanan semula pada mod rigid tinggi- ubah bentuk. Penemuan ini bukan sahaja menjelaskan sempadan ubah bentuk topologi dalam rangkaian amorfus di bawah kaedah suntikan tenaga yang berbeza, tetapi juga menyediakan asas teori yang kukuh untuk mereka bentuk peranti fotonik baharu dan komponen komunikasi optik melalui penyesuaian struktur tempatan pada masa hadapan.
