Moderne communicatiesystemen maken vaak gebruik van optische vezels om signalen over of tussen apparaten te transporteren. De geïntegreerde optica in deze apparaten combineert meer dan één functie in één circuit. Echter, signaaloverdracht vereist lange optische vezels, waardoor het moeilijk is om het apparaat te miniaturiseren. In plaats van lange optische vezels, wetenschappers zijn begonnen met het testen van vlakke golfgeleiders.

In de Tijdschrift voor Toegepaste Natuurkunde , onderzoekers van de Universiteit van Leeds rapporteren over een laser-geassisteerde studie van een type glas dat veelbelovend is als materiaal voor breedbandige vlakke golfgeleiderversterkers. Dit materiaal wordt gemaakt door doping van een glassoort gemaakt van zink, natrium en tellurium met het zeldzame aardelement erbium. Erbium-gedoteerde golfgeleiderversterkers hebben de aandacht getrokken omdat elektronische overgang voor erbium plaatsvindt op dezelfde golflengte, 1,5 micron, dat is een standaard in telecommunicatietechnologieën.

Terwijl een vlakke golfgeleider licht langs een enkel geometrisch vlak geleidt, de onderzoekers gebruikten een techniek die bekend staat als ultrasnelle laserplasmadoping, waarbij ultrasnelle lasers worden gebruikt om erbiumionen als dunne films in een silicasubstraat op te nemen. De onderzoekers richtten een laser met hoge intensiteit op het oppervlak van het met erbium gedoteerde glas, die een kleine krater ontplofte en een dunne film produceerde van de pluim van uitgeworpen materiaal.

Hun metingen tijdens het filmvormingsproces waren gericht op de ablatiedrempel van het glas. Deze hoeveelheid beschrijft de minimale energie die nodig is om atomen of moleculen te scheiden door intense laserbestraling. De onderzoekers bepaalden hoe de ablatiedrempel in hun systeem werd beïnvloed door de straal van de laserstraal, het aantal laserpulsen en de concentratie van het erbium-iondoteringsmiddel.

Ze ontdekten dat de ablatiedrempel niet afhangt van de lage dopingconcentratie van erbiumionen die nodig is om een ​​apparaat te bouwen. Hoewel deze studie zich uitsluitend richtte op erbium-ionen als doteerstof, "Dit resultaat zou van toepassing kunnen zijn op andere diëlektrische materialen die zijn verwerkt met ultrasnelle lasers, " zei Thomas Mann, een auteur op papier.

De onderzoekers keken ook naar de vorm en kenmerken van de kleine kraters die in het glas werden gestraald. Het begrijpen van de morfologie van kraters die tijdens het fabricageproces worden geproduceerd, is belangrijk voor het beheersen van eigenschappen zoals de porositeit, de oppervlakte, en het vermogen van het materiaal om licht te verstrooien of te absorberen.

"Deze eigenschappen zijn belangrijk voor het ontwerpen van andere diëlektrische materialen voor oppervlakte-eisende toepassingen in fotokatalyse, voelen, brandstof en zonnecellen, en lichtafzuiging in leds, "Zei Mann. De volgende fase in hun onderzoek zal een nauwkeurigere engineering van dunne films en golfgeleiders voor versterkers omvatten, sensoren en andere apparaten.