RU2640603C1 - Method of obtaining polarization converter - Google Patents

Method of obtaining polarization converter Download PDF

Info

Publication number
RU2640603C1
RU2640603C1 RU2016144660A RU2016144660A RU2640603C1 RU 2640603 C1 RU2640603 C1 RU 2640603C1 RU 2016144660 A RU2016144660 A RU 2016144660A RU 2016144660 A RU2016144660 A RU 2016144660A RU 2640603 C1 RU2640603 C1 RU 2640603C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
polarization
glass
converter
light
phase shift
Prior art date
Application number
RU2016144660A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Николаевич Сигаев
Сергей Викторович Лотарев
Алексей Сергеевич Липатьев
Сергей Сергеевич Федотов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования - Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования - Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева) filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования - Российский химико-технологический университет имени Д.И. Менделеева (РХТУ им. Д.И. Менделеева)
Priority to RU2016144660A priority Critical patent/RU2640603C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640603C1 publication Critical patent/RU2640603C1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3083—Birefringent or phase retarding elements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/28—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising
    • G02B27/286—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for polarising for controlling or changing the state of polarisation, e.g. transforming one polarisation state into another
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/0009—Materials therefor
    • G02F1/0063—Optical properties, e.g. absorption, reflection or birefringence
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

FIELD: physics.
SUBSTANCE: oxide glass is treated with a focused laser beam. The glass melting is performed at temperatures from 1650 to 1700°C. The composition of the glass is as follows, in mol. %: MgO 5-10, CaO 5-10, B2O3 5-10, Al2O3 15-20, SiO2 55-65.
EFFECT: simplification of the technology, reduction of the standard deviation of the value of the phase shift of the nanogrid.
2 ex, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области оптического материаловедения, в частности к способу получения конвертера поляризации лазерного излучения на основе многокомпонентного оксидного стекла, и может быть использовано для преобразования поляризации лазерного излучения.The invention relates to the field of optical material science, in particular to a method for producing a laser polarization converter based on multicomponent oxide glass, and can be used to convert laser radiation polarization.

Световые пучки с радиальной и азимутальной поляризацией представляют значительный интерес во многих областях науки и техники благодаря их уникальным оптическим свойствам, связанным с симметрией поляризации. Фокусировка таких пучков позволяет преодолевать дифракционный предел и избегать нежелательной анизотропии свойств, неизбежной при использовании линейно поляризованного света. Световые пучки с радиальной и азимутальной поляризацией могут найти свое применение для ускорения электронов [S.G. Bochkarev "Vacuum electron acceleration by a tightly focused, radially polarized, relativistically strong laser pulse" Plasma Physics Reports v. 37, 603, 2011].Light beams with radial and azimuthal polarization are of significant interest in many fields of science and technology due to their unique optical properties associated with polarization symmetry. The focusing of such beams makes it possible to overcome the diffraction limit and to avoid the undesirable anisotropy of properties that is inevitable when using linearly polarized light. Light beams with radial and azimuthal polarization can find their application for electron acceleration [S.G. Bochkarev "Vacuum electron acceleration by a tightly focused, radially polarized, relativistically strong laser pulse" Plasma Physics Reports v. 37, 603, 2011].

Известно несколько методов получения пространственно-модулируемого света, включая контроль двулучепреломления с помощью жидких кристаллов [Zhizhong, Zhuang, et al. "Polarization controller using nematic liquid crystals" Optics Letters v. 24, 694, 1999] и селекцию поляризации внутри резонатора лазера [Ram Oron "The formation of laser beams with pure azimuthal or radial polarization" Applied Physics Letters v. 77, 3322, 2000], однако жидкие кристаллы имеют низкий порог разрушения, что существенно ограничивает область их применения. Показана также возможность управления поляризацией с помощью субдлинноволновых периодических решеток, обладающих двулучепреломлением [Ze'ev Bomzon "Formation of radially and azimuthally polarized light using space-variant subwavelength metal stripe gratings" Applied Physics Letters v. 79, 1587, 2001]. Пространственно-модулируемая фаза, получаемая такими конвертерами, может создавать поляризационные вихри - свет с орбитальным угловым моментом, знак которого зависит от того, в какую сторону закручена круговая поляризация падающего света. Традиционным методом получения подобных решеток является фотолитография, которая, однако, имеет ограничения, связанные с пространственным разрешением, которые не позволяют получать решетки для управления поляризацией в дальнем ИК диапазоне спектра.Several methods are known for producing spatially modulated light, including controlling birefringence using liquid crystals [Zhizhong, Zhuang, et al. "Polarization controller using nematic liquid crystals" Optics Letters v. 24, 694, 1999] and polarization selection inside a laser cavity [Ram Oron "The formation of laser beams with pure azimuthal or radial polarization" Applied Physics Letters v. 77, 3322, 2000], however, liquid crystals have a low threshold of destruction, which significantly limits the scope of their application. Also shown is the ability to control polarization using sub-long wavelength periodic gratings with birefringence [Ze'ev Bomzon "Formation of radially and azimuthally polarized light using space-variant subwavelength metal stripe gratings" Applied Physics Letters v. 79, 1587, 2001]. The spatially modulated phase obtained by such converters can create polarization vortices — light with an orbital angular momentum, the sign of which depends on which direction the circular polarization of the incident light is twisted. A traditional method for producing such gratings is photolithography, which, however, has limitations associated with spatial resolution, which do not allow obtaining gratings for controlling polarization in the far infrared range of the spectrum.

Известен конвертер поляризации на базе матрицы полуволновых пластин [патент ЕР 0764858], который преобразует падающий свет с линейной поляризацией в свет с радиальной поляризацией. Конвертер поляризации представляет собой матрицу полуволновых пластин, расположенных таким образом, что каждая пластина поворачивает поляризацию падающего пучка так, что на выходе получается радиально поляризованный свет.Known polarization converter based on a matrix of half-wave plates [patent EP 0764858], which converts incident light with linear polarization into light with radial polarization. The polarization converter is a matrix of half-wave plates arranged in such a way that each plate rotates the polarization of the incident beam so that radially polarized light is output.

Известен конвертер поляризации, основанный на использовании механического или термического воздействия на оптический элемент конвертера [US 2007115551]. Данное устройство позволяет преобразовывать однородно поляризованный свет в пространственно неоднородно поляризованный свет, ориентация быстрой оси которого плавно и непрерывно меняется в плоскости, перпендикулярной распространению света. Действие конвертера основано на двулучепреломлении, возникающем из-за напряжений в результате механического или термического воздействия. Конвертер представляет собой оптически прозрачное окно, заключенное в оправу. Таким образом, механически сжимая оправу, можно навести двулучепреломление, величина которого будет зависеть от силы, прикладываемой к оправе. С другой стороны, термическое воздействие на оправу, например нагревание, также приводит к двулучепреломлению стекла за счет расширения материала оправы и, как следствие, давления на стекло. Применение подобной системы позволяет получать радиально и азимутально поляризованные световые волны из линейно поляризованного света, проходящего через конвертер поляризации.A known polarization converter based on the use of mechanical or thermal effects on the optical element of the converter [US 2007115551]. This device allows you to convert uniformly polarized light into spatially inhomogeneous polarized light, the orientation of the fast axis of which smoothly and continuously changes in a plane perpendicular to the propagation of light. The converter is based on birefringence due to stresses due to mechanical or thermal stress. The converter is an optically transparent window enclosed in a frame. Thus, by mechanically compressing the frame, birefringence can be induced, the magnitude of which will depend on the force applied to the frame. On the other hand, thermal effects on the frame, such as heating, also lead to birefringence of the glass due to the expansion of the material of the frame and, as a result, pressure on the glass. The use of such a system makes it possible to obtain radially and azimuthally polarized light waves from linearly polarized light passing through a polarization converter.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения конвертера поляризации [US 20140153097 05.06.2014 G02B 5/30], состоящий в получении конвертера поляризации для конвертирования падающего светового пучка с линейной или циркулярной поляризацией в выходной пучок с радиальной или азимутальной поляризацией. В основе конвертера лежат двулучепреломляющие структуры. Способ получения конвертера состоит в модифицировании кварцевого стекла сфокусированным пучком фемтосекундного лазера, которое приводит к образованию периодический наноструктур, называемых «нанорешетками». Нанорешетки обладают анизотропными свойствами, их двулучепреломление зависит от параметров лазерного пучка. При прохождении через нанорешетку луч света разделяется на дву взаимно ортогонально-поляризованные компоненты - обыкновенную и необыкновенную, между которыми возникает фазовый сдвиг, выражаемый в нм. Нанорешетка имеет «медленную» ось, т.е. направление, вдоль которого показатель преломления для необыкновенного луча максимален. В работах [Shimotsuma, Yasuhio, et al. "Self-organized nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses." Physical review letters 91.24 (2003): 247405, Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.] отмечено, что ориентация «медленной» оси пита перпендикулярна плоскости поляризации пучка лазера, т.е. двулучепреломление является поляризационно-зависимым. Также установлено, что фазовый сдвиг пита можно повысить путем увеличения количества или энергии лазерных импульсов. За счет возникновения фазового сдвига между "обыкновенной" и "необыкновенной" волнами, поляризация прошедшего через нанорешетку света меняется. Таким образом, контролируя величину фазового сдвига, можно управлять поляризацией света.The closest in technical essence and the achieved result is a method of obtaining a polarization converter [US 20140153097 06/05/2014 G02B 5/30], which consists in obtaining a polarization converter for converting an incident light beam with linear or circular polarization into an output beam with radial or azimuthal polarization. The converter is based on birefringent structures. The method for producing the converter consists in modifying quartz glass with a focused beam of a femtosecond laser, which leads to the formation of periodic nanostructures, called "nanogrids". Nanolattices have anisotropic properties; their birefringence depends on the parameters of the laser beam. When passing through a nanogrid, the light beam is divided into two mutually orthogonal-polarized components - ordinary and extraordinary, between which a phase shift occurs, expressed in nm. The nanogrid has a “slow” axis, i.e. the direction along which the refractive index for the extraordinary ray is maximum. In [Shimotsuma, Yasuhio, et al. "Self-organized nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses." Physical review letters 91.24 (2003): 247405, Beresna, Martynas, et al. "Exciton mediated self-organization in glass driven by ultrashort light pulses." Applied Physics Letters 101.5 (2012): 053120.] it is noted that the orientation of the “slow” axis of the pit is perpendicular to the plane of polarization of the laser beam, ie birefringence is polarization dependent. It was also found that the phase shift of the pit can be increased by increasing the number or energy of laser pulses. Due to the appearance of a phase shift between the "ordinary" and "extraordinary" waves, the polarization of the light transmitted through the nanogrid changes. Thus, by controlling the magnitude of the phase shift, it is possible to control the polarization of light.

Указанный прототип изобретения обладает рядом достоинств. Использование кварцевого стекла в качестве среды для записи конвертера позволяет получать стабильное преобразование поляризации падающего излучения. За счет полосы пропускания в широкой области спектра, свет при прохождении через такой конвертер практически не претерпевает потерь, связанных с собственным поглощением стекла. Также за счет высокой термической стабильности, кварцевое стекло почти не расширяется в широком интервале температур, что могло бы негативно сказаться на качестве получаемой на выходе из конвертера поляризации.The specified prototype of the invention has several advantages. The use of quartz glass as a medium for recording a converter allows one to obtain a stable polarization conversion of incident radiation. Due to the bandwidth in a wide region of the spectrum, light passing through such a converter practically does not undergo losses associated with its own absorption of glass. Also, due to the high thermal stability, quartz glass almost does not expand in a wide temperature range, which could adversely affect the quality of the polarization obtained at the output of the converter.

В то же время использование кварцевого стекла имеет существенные недостатки. Производство кварцевого стекла является более дорогостоящим и технически сложным по сравнению с производством многокомпонентных стекол силикатной и боросиликатной систем, так как синтез проводится при температурах более 2000°C при использовании специального дорогостоящего оборудования, а также в силу сложности механической обработки готового стекла: шлифовки и полировки. Температура стеклования многокомпонентных стекол боросиликатной системы лежит в диапазоне 700-800°C, что также обеспечивает термическую стабильность в широком интервале температур и другие эксплуатационные характеристики. Также необходимо отметить, что в силу особенностей технологии получения кварцевого стекла, его высокой вязкости, отдельную проблему представляет достижение однородности стекла в частности, минимизация флуктуаций плотности материала по объему стекла, которая является критически важным параметром для получения хорошо воспроизводимого фазового сдвига в нанорешетках, то есть предельно малого разброса данной величины. Так стандартное отклонение от средней величины фазового сдвига в нанорешетках, записанных в кварцевом стекле, составляет 20-25 нм. В то же время, за счет более низких значений вязкости при синтез алюмоборосиликатных стекол оказывается возможным применение различных технологических приемов, направленных на интенсифицирование процессов гомогенизации и осветления расплава: использование различных осветлителей платиновых или кварцевых мешалок и пр. Благодаря этому, удается минимизировать колебания плотности по объему материала с гораздо меньшими энергозатратами, что приводит к снижению разброса величины фазового сдвига нанорешеток и, как следствие, получения более качественной и чистой поляризации света, прошедшего через конвертер.At the same time, the use of quartz glass has significant disadvantages. The production of quartz glass is more expensive and technically difficult compared to the production of multicomponent glasses of silicate and borosilicate systems, since the synthesis is carried out at temperatures above 2000 ° C using special expensive equipment, as well as due to the complexity of the mechanical processing of finished glass: grinding and polishing. The glass transition temperature of multicomponent glasses of the borosilicate system lies in the range of 700-800 ° C, which also provides thermal stability in a wide temperature range and other operational characteristics. It should also be noted that, due to the peculiarities of the technology for producing quartz glass, its high viscosity, achieving a uniformity of the glass, in particular, minimizing fluctuations in the density of the material over the volume of glass, which is a critically important parameter for obtaining a well reproducible phase shift in nanogratings, is a separate problem extremely small scatter of this value. So, the standard deviation from the average value of the phase shift in the nanogratings recorded in quartz glass is 20–25 nm. At the same time, due to lower viscosity values during the synthesis of aluminoborosilicate glasses, it is possible to use various technological methods aimed at intensifying the processes of homogenization and clarification of the melt: the use of various clarifiers of platinum or quartz mixers, etc. Due to this, it is possible to minimize the density fluctuations in volume material with much lower energy consumption, which leads to a decrease in the spread of the phase shift of the nanogrids and, as a result, e qualitative and net polarization of the light passing through the converter.

Задачей настоящего изобретения является удешевление и упрощение процесса изготовления конвертера, а также улучшение его эксплуатационных характеристик за счет уменьшения стандартного отклонения от средней величины фазового сдвига нанорешетки.The objective of the present invention is to reduce the cost and simplify the manufacturing process of the converter, as well as improving its operational characteristics by reducing the standard deviation from the average phase shift of the nanogrid.

Поставленная задача решается способом получения конвертера поляризации, включающего обработку сфокусированным лазерным пучком оксидного стекла, при этом проводят варку стекла при температурах от 1650 до 1700°C с получением оксидного стекла состава, в мол.%: SiO2 от 55 до 65, Al2O3 от 15 до 20, B2O3 от 5 до 10, СаО от 5 до 10, MgO от 5 до 10.The problem is solved by the method of obtaining a polarization converter, comprising processing a focused laser beam of oxide glass, while conducting glass melting at temperatures from 1650 to 1700 ° C to obtain oxide glass composition, in mol.%: SiO 2 from 55 to 65, Al 2 O 3 from 15 to 20, B 2 O 3 from 5 to 10, CaO from 5 to 10, MgO from 5 to 10.

Для записи конвертера в объеме боросиликатного стекла применялась установка (Фиг. 1) на основе фемтосекундного лазера (1) с рабочей длиной волны 1030 нм. Лазерные импульсы длительностью 600 фс и энергией 0,75 мкДж фокусировались в объем стекла (образец) (5) объективом (3) с числовой апертурой 0,16 на глубину 100 мкм. Предварительно свет проходил через фазовую пластину λ/2 (2), угол поворота которой определяет ориентацию линейной поляризации лазерного пучка. Конвертер кольцевидной формы записывался по спирали от центра к периферии, скорость перемещения образца составила 1 мкм/с. Перемещение образца стекла осуществлялось с помощью моторизованного трехкоординатного стола (5). При лазерном воздействии на боросиликатное стекло образовывались линии, обладающие поляризационно-зависимым двулучепреломлением. Для регистрации фазового сдвига и ориентации «медленной» оси двулучепреломляющих питов применялась система Abrio Microbirefringence [Retardance measurement system and method US 7372567 B2] на базе оптического поляризационного микроскопа Olympus ВХ51.To record the converter in the volume of borosilicate glass, a setup (Fig. 1) based on a femtosecond laser (1) with a working wavelength of 1030 nm was used. Laser pulses with a duration of 600 fs and an energy of 0.75 μJ were focused into the glass volume (sample) (5) by an objective (3) with a numerical aperture of 0.16 to a depth of 100 μm. Previously, the light passed through a λ / 2 phase plate (2), the rotation angle of which determines the orientation of the linear polarization of the laser beam. The ring-shaped converter was recorded in a spiral from the center to the periphery, the speed of movement of the sample was 1 μm / s. The movement of the glass sample was carried out using a motorized three-coordinate table (5). During laser irradiation on borosilicate glass, lines were formed with polarization-dependent birefringence. To record the phase shift and orientation of the “slow” axis of the birefringent pits, the Abrio Microbirefringence system [Retardance measurement system and method US 7372567 B2] was used based on an Olympus BX51 optical polarizing microscope.

Достижение заявляемого технического результата подтверждается следующими примерами.The achievement of the claimed technical result is confirmed by the following examples.

Пример 1Example 1

Получено многокомпонентное алюмоборосиликатное стекло состава 5MgO-5CaO-10B2O3-15Al2O3-65SiO2, варка которого проводилась в электрической печи при температуре 1700°C. Далее на глубине 100 мкм сфокусированными фемтосекундными лазерными импульсами длительностью 600 фс с частотой повторения 200 кГц и энергией 0,75 мкДж записана пространственно-модулирующая четверть волновая пластина диаметром 100 мкм, позволяющая преобразовывать падающий свет с линейной поляризацией в свет с радиальной поляризацией (Рис. 2). Средний фазовый сдвиг записанных нанорешеток составил 205 нм, стандартное отклонение 10 нм.Received multicomponent aluminoborosilicate glass composition 5MgO-5CaO-10B 2 O 3 -15Al 2 O 3 -65SiO 2 , the cooking of which was carried out in an electric furnace at a temperature of 1700 ° C. Then, at a depth of 100 μm, focused femtosecond laser pulses of 600 fs duration with a repetition rate of 200 kHz and an energy of 0.75 μJ recorded a spatially modulating quarter wave plate with a diameter of 100 μm, which makes it possible to convert incident light with linear polarization to light with radial polarization (Fig. 2 ) The average phase shift of the recorded nanogratings was 205 nm, and the standard deviation was 10 nm.

Пример 2Example 2

Получено многокомпонентное алюмоборосиликатное стекло состава 10MgO-10CaO-5B2O3-20Al2O3-55SiO2, варка которого проводилась в электрической печи при температуре 1650°C. Далее на глубине 100 мкм сфокусированными фемтосекундными лазерными импульсами длительностью 600 фс с частотой повторения 200 кГц и энергией 0,75 мкДж записан пространственно-модулирующая четверть волновая пластина диаметром 100 мкм, позволяющая преобразовывать падающий свет с линейной поляризацией в свет с радиальной поляризацией (Рис. 2). Средний фазовый сдвиг записанных нанорешеток составил 201 нм, стандартное отклонение 13 нм.A multicomponent aluminoborosilicate glass of the composition 10MgO-10CaO-5B 2 O 3 -20Al 2 O 3 -55SiO 2 was obtained, the cooking of which was carried out in an electric furnace at a temperature of 1650 ° C. Then, at a depth of 100 μm, focused femtosecond laser pulses of 600 fs duration with a repetition rate of 200 kHz and an energy of 0.75 μJ recorded a spatially modulating quarter wave plate with a diameter of 100 μm, which makes it possible to convert incident light with linear polarization into light with radial polarization (Fig. 2 ) The average phase shift of the recorded nanogratings was 201 nm; the standard deviation was 13 nm.

Выводыfindings

Как видно из приведенных выше примеров, следует, что использование приведенного состава позволяет значительно упростить технологический процесс изготовления материала конвертера за счет снижения температур синтеза (варки), которые в случае материала прототипа выше 2000°C, а для материала предлагаемого в данном патенте составляет 1650-1700°C. Применение оптических методов стекловарения позволило снизить величину стандартного отклонения величины фазового сдвига от среднего значения в два раза по сравнению с кварцевым стеклом, таким образом значительно улучшив качество поляризации света, прошедшего через конвертер.As can be seen from the above examples, it follows that the use of the above composition can significantly simplify the manufacturing process of the converter material by reducing the synthesis temperature (cooking), which in the case of the prototype material is higher than 2000 ° C, and for the material proposed in this patent is 1650- 1700 ° C. The use of optical glass melting methods made it possible to reduce the standard deviation of the phase shift from the average value by half compared to quartz glass, thereby significantly improving the quality of polarization of the light transmitted through the converter.

Claims (2)

Способ получения конвертера поляризации, включающий обработку сфокусированным лазерным пучком оксидного стекла, отличающийся тем, что проводят варку стекла при температурах от 1650 до 1700°C с получением оксидного стекла состава, мол.%:A method of obtaining a polarization converter, including processing a focused laser beam of oxide glass, characterized in that the glass is melted at temperatures from 1650 to 1700 ° C to obtain oxide glass composition, mol.%: MgO в количествеMgO in quantity 5-105-10 СаО в количествеCaO in quantity 5-105-10 В2О3 в количествеIn 2 About 3 in the amount 5-105-10 Al2O3 в количествеAl 2 O 3 in an amount 15-2015-20 SiO2 в количествеSiO 2 in the amount 55-6555-65
RU2016144660A 2016-11-15 2016-11-15 Method of obtaining polarization converter RU2640603C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144660A RU2640603C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method of obtaining polarization converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016144660A RU2640603C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method of obtaining polarization converter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2640603C1 true RU2640603C1 (en) 2018-01-10

Family

ID=60965465

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016144660A RU2640603C1 (en) 2016-11-15 2016-11-15 Method of obtaining polarization converter

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2640603C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6700B (en) * 2018-06-22 2020-02-10 Uab "Altechna R&D" Method for manufacturing of spatially variant waveplates

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU174777A1 (en) * 1964-08-03 1965-10-25 В. В. Варгин, Т. И. Вейнберг , С. А. Степанов
DE2363747A1 (en) * 1972-12-27 1974-07-04 Owens Illinois Inc DEVICE FOR CREATING A MAGNETO-OPTICAL EFFECT, INCLUDING LITHIUM SILICATE GLASS OBJECTS WITH TB LOW 2 0 LOW 3 CONTENT, AND METHOD OF USING THE SAME
EP0658524A1 (en) * 1993-12-15 1995-06-21 Corning Incorporated Glass polarizer for visible light
SU1826458A1 (en) * 1990-03-22 1996-03-10 Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова Method for making planar waveguiding light polarizer
US20140153097A1 (en) * 2011-05-03 2014-06-05 University Of Southampton Space variant polarization converter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU174777A1 (en) * 1964-08-03 1965-10-25 В. В. Варгин, Т. И. Вейнберг , С. А. Степанов
DE2363747A1 (en) * 1972-12-27 1974-07-04 Owens Illinois Inc DEVICE FOR CREATING A MAGNETO-OPTICAL EFFECT, INCLUDING LITHIUM SILICATE GLASS OBJECTS WITH TB LOW 2 0 LOW 3 CONTENT, AND METHOD OF USING THE SAME
SU1826458A1 (en) * 1990-03-22 1996-03-10 Государственный оптический институт им.С.И.Вавилова Method for making planar waveguiding light polarizer
EP0658524A1 (en) * 1993-12-15 1995-06-21 Corning Incorporated Glass polarizer for visible light
US20140153097A1 (en) * 2011-05-03 2014-06-05 University Of Southampton Space variant polarization converter

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
LT6700B (en) * 2018-06-22 2020-02-10 Uab "Altechna R&D" Method for manufacturing of spatially variant waveplates
WO2019244120A3 (en) * 2018-06-22 2020-02-13 Uab Altechna R&D Method of manufacturing of spatially modulated waveplates
US20210268600A1 (en) * 2018-06-22 2021-09-02 Uab Altechna R&D Manufacturing method of spatially modulated waveplates
JP2021528253A (en) * 2018-06-22 2021-10-21 ユーエービー アルテクナ アールアンドディー Manufacturing method of space-modulated wave plate
JP7335473B2 (en) 2018-06-22 2023-08-30 ユーエービー アルテクナ アールアンドディー Manufacturing method of spatially modulated wave plate

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yonesaki et al. Space-selective precipitation of non-linear optical crystals inside silicate glasses using near-infrared femtosecond laser
Kao et al. Second harmonic generation in transparent barium borate glass-ceramics
US7262144B2 (en) Photostructurable body and process for treating a glass and/or a glass-ceramic
EP2705393B1 (en) Space variant polarization converter
EP2987011B1 (en) Method for realizing an optical waveguide in a substrate by means of a femtosecond laser
Yang et al. Femtosecond laser-pulse-induced birefringence in optically isotropic glass
US20100033817A1 (en) Wave plate and its manufacturing method
Zhang et al. Self‐organized periodic crystallization in unconventional glass created by an ultrafast laser for optical attenuation in the broadband near‐infrared region
US20220009028A1 (en) Method for fabricating nanostructured optical elements using polarised light
Lu et al. Fiber nanogratings induced by femtosecond pulse laser direct writing for in-line polarizer
Beresna et al. Twisting light with micro-spheres produced by ultrashort light pulses
US20220111470A1 (en) Method for fabricating nanostructured optical elements
RU2640603C1 (en) Method of obtaining polarization converter
CN110171801B (en) Preparation method of self-organized periodic micro-nano structure with alternately arranged glass and crystals
Wang et al. Analysis of defects patterned by femtosecond pulses inside KBr and SiO 2 glass
Tan et al. Blue phase LC/polymer Fresnel lens fabricated by holographics
JP7335473B2 (en) Manufacturing method of spatially modulated wave plate
JP2000047046A (en) Manufacture of refractive index distribution type optical formed body
Fedotov et al. Local formation of birefringent structures in alkali-silicate glass by femtosecond laser beam
Sigaev et al. Local crystallization of glasses in the La 2 O 3-B 2 O 3-GeO 2 system under laser irradiation
RU2640836C1 (en) Method of laser glass modifying
Li et al. Fabrication of magneto-optical microstructure by femtosecond laser pulses
Dharmadhikari et al. Control of the onset of filamentation in condensed media
JP2007086556A (en) Method for manufacturing anisotropic glass, anisotropic glass, and polarizing element using the same
Qian et al. Self-induced birefringence of white-light continuum generated by interaction of focused femtosecond laser pulses with fused silica

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201116