研究目的
研究在透明介质中利用飞秒激光制备嵌入式光栅及其产生高对比度塔尔博特效应的能力。
研究成果
该研究展示了利用飞秒激光刻写技术在透明介质中成功制备嵌入式光栅，能够产生高对比度的塔尔博特效应。优化激光加工条件对于实现自成像中所需的相位差和对比度至关重要。
研究不足
该研究聚焦于特定材料（熔融石英和掺杂纳米晶的玻璃）及光栅周期（10微米），未探讨其他材料与光栅参数对塔尔博特效应的影响。
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 透明介质中飞秒激光刻写嵌入式光栅的塔尔博特效应
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[2019年IEEE欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 德国慕尼黑（2019.6.23-2019.6.27）] 2019年欧洲激光与电光会议暨欧洲量子电子学会议（CLEO/Europe-EQEC）- 透明介质中飞秒激光刻写嵌入式光栅的塔尔博特效应
DOI：10.1109/cleoe-eqec.2019.8872288
出版年份：2019
更新时间：2025-09-12 10:27:22
摘要：
自首次通过飞秒激光微加工实现透明材料折射率改性以来，体刻三维光学元件的制备技术一直备受关注。该方法已广泛应用于制造波导、耦合器或放大器等多种光子器件，推动了大量技术突破。特别是玻璃嵌入式体积相位光栅（VPG）的制备，众多学者对此进行了深入研究。目前VPG的制造主要采用重铬酸盐明胶全息记录技术，需将明胶密封于两层玻璃之间。而飞秒激光刻写技术能以更直接、稳健且环保的方式制备VPG。关于飞秒激光制备VPG的近场衍射特性，目前仅有少量研究报道。
在光微尺度传播的诸多特性中，塔尔博特效应（又称自成像现象）是被重点研究的课题之一。当光栅被准直单色光照射时，由于具有二次相对相位的波干涉作用，会在距离L=p2/λ处形成精确的光栅像（p为光栅周期）。本报告将展示能产生高对比度塔尔博特效应的嵌入式光栅制备过程。我们使用波长1030nm、500kHz二极管泵浦超快光纤放大器Satsuma系统，在熔融石英和纳米晶体掺杂玻璃（OG530）中制备了周期10μm、不同Q参数的VPG。研究发现，改性区的宽度、厚度及折射率分布取决于脉冲能量、重复频率或加工深度等激光参数。通过远场衍射测量和截面显微图像对光栅进行表征，并测量VPG产生的近场强度分布以可视化塔尔博特效应（图1a）。近场实验装置包含准直633nm激光束和可5μm精度位移的20×显微物镜，塔尔博特平面形成于约100μm量级距离处。分析表明：当VPG产生的相位差优化时（图1b），可获得高对比度塔尔博特效应。
作者：
Julen J. Azkona，Miguel Martínez-Calderon，Mikel Gómez，Ainara Rodríguez，Santiago M. Olaizola
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