Femtoseconde laserbewerking is naar voren gekomen als een aantrekkelijke technologie die toepassingen mogelijk maakt van oogchirurgie tot direct schrijven op het grootste deel van transparante materialen. Wetenschappers van de Universiteit van Southampton, VK, demonstreerde een nieuw regime van ultrasnel laserschrijven in silicaglas, die anisotrope nanostructuren en gerelateerde dubbele koeling produceert met verwaarloosbaar transmissieverlies. De technologie maakt praktische golffrontvorming mogelijk met platte optica en polarisatiestraalvorming van krachtige lasers van ultraviolet tot infrarood, evenals optische gegevensopslag met hoge capaciteit.

Conventionele optica (bijv. lenzen of spiegels) manipuleren de fase via optisch padverschil door de dikte of brekingsindex van materiaal te regelen. Onlangs, onderzoekers meldden dat willekeurige golffronten van licht kunnen worden bereikt met platte optica door ruimtelijk variërende anisotropie, met behulp van geometrische of Pancharatnam-Berry-fase. Echter, ondanks verschillende methoden die worden gebruikt voor anisotropiepatronen, het produceren van ruimtelijk variërende dubbele breking met weinig verlies, hoge schadedrempel en duurzaamheid blijft een uitdaging.

In aanvulling, de technologieën van dubbelbrekingspatronen zijn ook gebruikt voor het genereren van lichtbundels met ruimtelijk variante polarisatie die bekend staat als vectorbundels, in het bijzonder bij radiale of azimutale polarisatie. Radiaal gepolariseerde vectorbundels zijn vooral interessant vanwege de niet-verdwijnende longitudinale elektrische veldcomponent wanneer sterk gefocust, waardoor beeldvorming met superresolutie mogelijk is. Radiale polarisatie is ook de optimale keuze voor materiaalverwerking. Anderzijds, azimutale vectorbundels kunnen longitudinale magnetische velden induceren met mogelijke toepassingen in spectroscopie en microscopie. Niettemin, het genereren van dergelijke bundels met een hoog rendement is geen triviale zaak.

In een artikel gepubliceerd in Lichtwetenschap en toepassingen , wetenschappers van het Optoelectronics Research Centre, Universiteit van Southampton, VK, demonstreerde een nieuw type dubbelbrekende modificatie met ultralaag verlies door ultrasnel laser direct schrijven in silicaglas. De ontdekte dubbelbrekende modificatie die volledig verschilt van de conventionele, afkomstig van nanoroosters of nanobloedplaatjes, bevat willekeurig verdeelde nanoporiën met langwerpige anisotrope vormen, loodrecht uitgelijnd op de schrijfpolarisatie, die verantwoordelijk zijn voor de hoge transparantie en controleerbare dubbele breking.

Deze dubbelbrekende modificatie maakte de fabricage mogelijk van ruimtelijk variante dubbelbrekende optische elementen met ultralaag verlies, waaronder een vlak prisma en lens met geometrische fase, vectorbundelconverters en nulde-ordevertragers, die kan worden gebruikt voor lasers met een hoog vermogen. De hoge doorlaatbaarheid van UV naar nabij-infrarood en de hoge duurzaamheid van de gedemonstreerde dubbelbrekende optische elementen in silicaglas overwinnen de beperkingen van geometrische fase- en polarisatievorming met behulp van conventionele materialen en fabricagemethoden, waaronder foto-uitgelijnde vloeibare kristallen en meta-oppervlakken.

De onderzoekers rapporteren:"We observeerden ultrasnelle laser-geïnduceerde modificatie in silicaglas met het bewijs van anisotrope vorming van nanoporiën die een nieuw type nanoporeus materiaal vertegenwoordigen. De technologie van polarisatie met weinig verlies en geometrische fasepatronen verbreedt de toepassingen van optische fase-elementen en vectorbundel converters voor krachtige lasers en zichtbare en UV-lichtbronnen. De ruimteselectieve dubbelbrekende modificatie met hoge transparantie maakt ook multiplexgegevensopslag met hoge capaciteit in silicaglas mogelijk."