現(xiàn)代通信系統(tǒng)通常使用光纖在設(shè)備之間或設(shè)備之間傳送信號。這些設(shè)備中的集成光學(xué)器件將多個功能組合到一個電路中。然而，信號傳輸需要長光纖，這使得難以使器件小型化?？茖W(xué)家們開始測試平面波導(dǎo)，而不是長光纖。

在AIP出版社的應(yīng)用物理雜志上，利茲大學(xué)的研究人員報告了一種玻璃的激光輔助研究，該研究顯示了作為寬帶平面波導(dǎo)放大器材料的前景。這種材料是通過摻雜一種由鋅，鈉和碲制成的玻璃和稀土元素鉺制成的。摻鉺波導(dǎo)放大器引起了人們的注意，因為鉺的電子躍遷發(fā)生在1.5微米的相同波長，這是電信技術(shù)的標(biāo)準。

雖然平面波導(dǎo)沿著單個幾何平面引導(dǎo)光，但研究人員使用了一種稱為超快激光等離子體摻雜的技術(shù)，該技術(shù)利用超快激光將鉺離子作為薄膜結(jié)合在二氧化硅襯底中。研究人員將高強度激光瞄準了摻鉺玻璃的表面，該玻璃噴射出一個微小的凹坑，并從噴出的材料羽流中產(chǎn)生薄膜。

它們在成膜過程中的測量集中在玻璃的燒蝕閾值上。該量描述了通過強激光照射分離原子或分子所需的最小能量。研究人員確定了他們系統(tǒng)中的消融閾值如何受到激光束半徑，激光脈沖數(shù)和鉺離子摻雜劑濃度的影響。

他們發(fā)現(xiàn)燒蝕閾值不依賴于設(shè)計任何器件所需的鉺離子的低摻雜濃度。雖然這項研究專注于鉺離子作為摻雜劑，但“這一結(jié)果可能適用于使用超快激光加工的其他介電材料，”該報的作者托馬斯曼說。

調(diào)查人員還研究了噴在玻璃上的微小隕石坑的形狀和特征。了解制造過程中產(chǎn)生的凹坑的形態(tài)對于控制諸如孔隙率，表面積和材料散射或吸收光的能力等性質(zhì)是重要的。

“對于光催化，傳感，燃料和太陽能電池中的表面積要求以及LED中的光提取，這些特性對于設(shè)計其他介電材料非常重要，”Mann說。他們研究的下一階段將涉及更精確的放大器，傳感器和其他設(shè)備的薄膜和波導(dǎo)工程。