01
Lõputöö juhend
Kvartsklaasil on erinevatel temperatuuri- ja rõhutingimustel erinevad struktuursed konfiguratsioonid, millega kaasneb püsiv mahu tihenemine, mis mõjutab oluliselt selle makroskoopilisi optilisi omadusi, nagu murdumisnäitaja. Siiski ei ole veel täielikult välja selgitatud põhilisi mikroskoopilisi struktuurseid evolutsioonimehhanisme, mis tagavad kõrgtemperatuuri ja kõrgrõhu (HPHT) füüsilise kokkusurumise ja femtosekundilise laseriga otsekirjutamise (FLDW) fotoelektrilise ergastuse põhjustatud tihenemise. Nende mitte-tasakaaluliste klaasvõrkude ümberstruktureerimisprotsesside äärmuslikes tingimustes sügavam mõistmine on uudsete mitmetuumaliste kiudude, kvantintegraatide ja täiustatud optoelektrooniliste hübriidseadmete paindliku kavandamise ja arendamise jaoks ülioluline.
02
täisteksti ülevaade
Selles uuringus võrreldakse süstemaatiliselt struktuurseid faasisiirdeid ja optilisi reaktsioone, mis on põhjustatud kõrg-temperatuuri kõrgrõhu-töötlusest (HPHT), femtosekundilise laseriga otsekirjutamisest (FLDW) ja nende kombineeritud protsessidest kvartsklaasis. Tulemused näitavad, et kuigi mõlemad meetodid saavutavad murdumisnäitaja ja makroskoopilise tihenemise lineaarse suurenemise, erinevad need mikroskoopiliste ümberstruktureerimise radade osas põhimõtteliselt. Kõige olulisem erinevus seisneb selles, et klaasi struktuur laseriga kiiritatud piirkonnas areneb äärmuslike fototermiliste mõjude korral iseloomuliku kõrge virtuaalse temperatuuri (1600–2000 K) olekusse, millega kaasnevad mitte-sildava hapniku (NBO) defektid, mis on tihedalt seotud serva-jagamise SiO4 tetraeedriga. See põhjustab fotoluminestsentsi (PL) käitumist, mis erineb selgelt lihtsa kõrgsurve füüsilise töötlemisega saavutatavast.
03
Teksti- ja pildianalüüs
Joonisel 1 on kujutatud ränidioksiidklaasist femtosekundilise laser-indutseeritud II tüüpi nanovõrede kõrge -rõhu taluvuse iseloomustus, sealhulgas ülekande optilised mikropildid (A-F, M-P) ja polarisatsioonimikrograafid (G-L, Q-T). Seadistati algne klaas, ainult lõõmutatud kontrollrühm ja neli taset 673 K kõrge temperatuuri ja kõrgrõhu gradientidega 1,4, 2,5, 3,7 ja 4,9 GPa ning protsesse võrreldi kahes rühmas: "laser kõigepealt, kõrge rõhk" ja "kõrge rõhk kõigepealt, laser". Laserimpulsi energiaks fikseeriti 0,8 µJ. Polarisatsioonikujutise värvisignaal tähistab nanovõre kuju kaksikmurdmise intensiivsust. Tulemused näitavad, et lihtne 673 K lõõmutamine ei kahjusta võre ning nanovõre struktuur ja kaksikmurduvus säilivad stabiilselt, kui rõhk on 2,5 GPa või väiksem. Pärast 3,7 GPa saavutamist on kahekordne murdumine oluliselt vähenenud ja 4,9 GPa juures väheneb kahekordne murdumine oluliselt. Kahekordse murdumise täielik kadumine näitab, et see on kõrgem kui 3,7 GPa. Kõrge temperatuur ja kõrge rõhk suruvad nanopoorid võre sees kokku, hävitavad perioodilise tiheduse modulatsiooni struktuuri ja võre faasiviivituse muutus on mõlema töötlemisjärjestuse korral pöörduv, kinnitades, et nanorestil on kõrgsurve kustutatava rekonstrueerimise omadus.
Joonisel 2 on kujutatud silikaatklaasist konfokaalse mikroskoopia fotoluminestsentsspektrid, mis saadi kasutades kahte tüüpi ergastusvalgust, vastavalt 325 nm ja 532 nm. Vigade luminestsentsi erinevusi võrreldi viie proovirühma vahel: originaalklaas, ainult femtosekundiline laseriga otsekirjutus (FLDW), ainult kõrge temperatuur ja kõrgrõhkkond (HPHT), kõrge rõhk enne laserit ja laser enne kõrgrõhku; FLDW-ga töödeldud proovidel oli nii 530 nm rohelise emissiooni piik kui ka 650 nm punase emissiooni piik. Roheline tuli pärines iselõksudest eksitonitest, samas kui punane tuli vastas isoleeritud mittesillatavatele hapnikudefektidele. Kuid kõik HPHT-ga töödeldud proovid võisid täheldada ainult rohelist luminestsentsi ja punase valguse piigi täielikku kadumist, mis näitab, et femtosekundilise laseri ja kõrgrõhu modifikatsiooni põhjustatud defektide tüüpide vahel on põhimõtteline erinevus. Kõrgsurvetöötlus soodustab mittesillatava hapniku ja klaasivõrkude vahelist koostoimet, kõrvaldades punase valgussignaali, mis vastab eraldatud mittesillatavale hapnikule.
Joonisel 3 kasutatakse konfokaalset Ramani spektroskoopiat, et analüüsida kõrgtemperatuurse ja kõrgsurve (HPHT), femtosekundilise laseriga otsekirjutamise (FLDW) ja komposiitprotsessiga modifitseeritud ränidioksiidi klaasi mikrovõrgu struktuuri. Joonisel A on näidatud nelja proovirühma täielikud Ramani spektrid: originaalklaas, ainult laser, 4,9 GPa kõrge rõhk ja 4,9 GPa kõrge rõhk pärast laserit. Si{5}}O-Si kuusnurkse rõnga paindevibratsiooni põhipiik 440 cm⁻¹ juures on tuuma analüüsi objekt; Joonisel B on kujutatud HPHT proovi Ramani peamise piigi positsiooni variatsioonikõverat rõhuga. Peamine tipp nihkub suuremate lainete arvu suunas ja kitseneb ribalaiusega koos rõhu suurenemisega, mis vastab Si-O-Si sidenurga vähenemisele ja sidenurga ühtlasemale jaotusele. Parempoolne vertikaaltelg kalibreeritakse sünkroonselt vastava virtuaalse temperatuuriga; Joonisel C võrreldakse algse, 3,7 GPa ja 4,9 GPa eelpressitud klaasi peamist piigi nihet ja samaväärset virtuaalset temperatuuri pärast laserkiirgust erinevatel energiatel. Laserkiirgus põhjustab kõigi näidisstruktuuride asümptootilist lähenemist ühtlasele virtuaalsele temperatuurile 1600{18}}2000 K. Madala eelpressimise klaasi peamine piigi nihe küllastub laserenergiaga, samal ajal kui 4,9 GPa suure tihedusega klaasi põhipiik nihkub madalamate lainearvude suunas, mis näitab, et laseri suure survega võrgustik võib lõdvestada. See peegeldab intuitiivselt HPHT ja FLDW modifikatsiooniteede diferentsiaalregulatsiooni seadusi räni hapnikusideme nurga ja samaväärse virtuaalse temperatuuri kohta.
04
kokkuvõte
See artikkel paljastab süstemaatiliselt sarnasused ja erinevused kõrgrõhuga füüsilise kokkusurumise ja femtosekundilise laseriga tihendatud kvartsklaasi kirjutamise vahel. Kuigi mõlemad suudavad saavutada püsiva tiheduse ja murdumisnäitaja suurenemise, suunab elektromagnetilise ergastuse poolt indutseeritud ülikiire laser mikroskoopilisel tasemel klaasivõrgu ainulaadselt kõrge virtuaalse temperatuuri olekusse ja kutsub lokaalselt esile ainulaadseid mikroskoopilisi kristallograafilisi defekte, nagu sideme katkemine, NBO ja tavaliste servade töötlemine kõrgsurve elemendi režiimis. (RUM) deformatsioon. See avastus mitte ainult ei selgita topoloogilise deformatsiooni piire amorfsetes võrkudes erinevate energiasüstimise meetodite korral, vaid annab ka kindla teoreetilise aluse uute fotooniliste seadmete ja optiliste sidekomponentide kavandamiseks tulevikus kohaliku struktuuri kohandamise kaudu.
