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थीसिस गाइड
क्वार्ट्ज ग्लास अलग-अलग तापमान और दबाव की स्थिति के तहत स्थायी मात्रा घनत्व के साथ विविध संरचनात्मक विन्यास प्रदर्शित करता है, जो अपवर्तक सूचकांक जैसे इसके मैक्रोस्कोपिक ऑप्टिकल गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है। हालाँकि, उच्च {{1} तापमान और उच्च {{2} दबाव (एचपीएचटी) भौतिक संपीड़न और फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट राइटिंग (एफएलडीडब्ल्यू) फोटोइलेक्ट्रिक उत्तेजना से प्रेरित घनत्व के पीछे मौलिक सूक्ष्म संरचनात्मक विकास तंत्र अभी तक पूरी तरह से स्पष्ट नहीं किया गया है। अत्यधिक परिस्थितियों में इन गैर-संतुलन ग्लास नेटवर्क पुनर्गठन प्रक्रियाओं की गहरी समझ नए मल्टीकोर फाइबर, क्वांटम इंटीग्रेटेड और उन्नत ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक हाइब्रिड उपकरणों के लचीले डिजाइन और विकास के लिए महत्वपूर्ण है।
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पूर्ण पाठ अवलोकन
यह अध्ययन उच्च तापमान उच्च दबाव (एचपीएचटी) उपचार, फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट राइटिंग (एफएलडीडब्ल्यू) और क्वार्ट्ज ग्लास में उनकी संयुक्त प्रक्रियाओं से प्रेरित संरचनात्मक चरण संक्रमण और ऑप्टिकल प्रतिक्रियाओं की व्यवस्थित रूप से तुलना करता है। निष्कर्षों से पता चलता है कि जबकि दोनों विधियां अपवर्तक सूचकांक और मैक्रोस्कोपिक घनत्व में रैखिक वृद्धि प्राप्त करती हैं, वे सूक्ष्म पुनर्गठन मार्गों में मौलिक रूप से भिन्न होती हैं। सबसे महत्वपूर्ण अंतर इस तथ्य में निहित है कि लेजर विकिरणित क्षेत्र में कांच की संरचना अत्यधिक फोटोथर्मल प्रभाव के तहत एक विशिष्ट उच्च आभासी तापमान (1600-2000 K) की स्थिति में विकसित होती है, साथ ही गैर-ब्रिजिंग ऑक्सीजन (एनबीओ) दोषों की उत्पत्ति भी होती है जो कि SiO4 टेट्राहेड्रा को साझा करने वाले किनारे से संबंधित होते हैं। इससे फोटोल्यूमिनसेंस (पीएल) व्यवहार होता है जो साधारण उच्च दबाव वाले शारीरिक उपचार से प्राप्त व्यवहार से स्पष्ट रूप से भिन्न होता है।
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पाठ और छवि विश्लेषण
चित्र 1 सिलिका ग्लास फेमटोसेकंड लेजर प्रेरित प्रकार II नैनोग्रेटिंग के उच्च {{1}दबाव सहनशीलता लक्षण वर्णन को दर्शाता है, जिसमें ट्रांसमिशन ऑप्टिकल माइक्रोग्राफ (ए {{3}एफ, एम -पी) और ध्रुवीकरण माइक्रोग्राफ (जी{{5}एल, क्यू{6}टी) शामिल हैं। मूल ग्लास, केवल एनील्ड नियंत्रण समूह, और 673 K उच्च तापमान और 1.4, 2.5, 3.7, और 4.9 GPa के उच्च दबाव ग्रेडिएंट के चार स्तर स्थापित किए गए थे, और प्रक्रियाओं की तुलना दो समूहों में की गई थी: "लेजर पहले, उच्च दबाव" और "उच्च दबाव पहले, लेजर"। लेज़र पल्स ऊर्जा 0.8 µ J पर तय की गई थी। ध्रुवीकरण छवि का रंग संकेत नैनोग्रेटिंग की आकृति द्विअपवर्तन तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है। नतीजे बताते हैं कि साधारण 673 K एनीलिंग ग्रेटिंग को नुकसान नहीं पहुंचाती है, और जब दबाव 2.5 GPa से कम या उसके बराबर होता है, तो नैनोग्रेटिंग की संरचना और बाइरफ्रिंजेंस को स्थिर रूप से बनाए रखा जा सकता है। 3.7 GPa तक पहुंचने के बाद, birefringence काफी कम हो जाता है, और 4.9 GPa पर, birefringence काफी कम हो जाता है। बाइरफ्रिंजेंस का पूरी तरह से गायब होना इंगित करता है कि यह 3.7 GPa से अधिक है। उच्च तापमान और उच्च दबाव झंझरी के अंदर नैनो छिद्रों को ध्वस्त कर देगा, आवधिक घनत्व मॉड्यूलेशन संरचना को नष्ट कर देगा, और झंझरी का चरण विलंब परिवर्तन दोनों प्रसंस्करण अनुक्रमों के तहत प्रतिवर्ती है, यह पुष्टि करता है कि नैनो झंझरी में उच्च दबाव मिटाने योग्य पुनर्निर्माण की विशेषता है।
चित्र 2 क्रमशः दो प्रकार के उत्तेजना प्रकाश, 325 एनएम और 532 एनएम का उपयोग करके प्राप्त सिलिका ग्लास कॉन्फोकल माइक्रोस्कोपी के फोटोल्यूमिनेशन स्पेक्ट्रा को दर्शाता है। दोषपूर्ण ल्यूमिनसेंस में अंतर की तुलना नमूनों के पांच समूहों के बीच की गई: मूल ग्लास, फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट राइटिंग ओनली (एफएलडीडब्ल्यू), केवल उच्च तापमान और उच्च दबाव (एचपीएचटी), लेजर से पहले उच्च दबाव, और उच्च दबाव से पहले लेजर; FLDW उपचारित नमूनों में 530 एनएम हरित उत्सर्जन शिखर और 650 एनएम लाल उत्सर्जन शिखर दोनों प्रदर्शित हुए। हरे रंग की रोशनी स्व-फंसे हुए एक्सिटॉन से उत्पन्न हुई, जबकि लाल रोशनी पृथक गैर-ब्रिजिंग ऑक्सीजन दोषों के अनुरूप थी। हालाँकि, एचपीएचटी से उपचारित सभी नमूनों में केवल हरे रंग की चमक और लाल प्रकाश शिखर का पूरी तरह से गायब होना देखा जा सका, जो दर्शाता है कि फेमटोसेकंड लेजर और उच्च दबाव संशोधन द्वारा प्रेरित दोष प्रकारों के बीच एक बुनियादी अंतर है। उच्च दबाव उपचार गैर-ब्रिजिंग ऑक्सीजन और ग्लास नेटवर्क के बीच बातचीत को बढ़ावा देता है, जिससे पृथक गैर-ब्रिजिंग ऑक्सीजन के अनुरूप लाल बत्ती संकेत समाप्त हो जाता है।
चित्र 3 उच्च तापमान और उच्च दबाव (एचपीएचटी), फेमटोसेकंड लेजर डायरेक्ट राइटिंग (एफएलडीडब्ल्यू), और समग्र प्रक्रिया संशोधित सिलिका ग्लास की सूक्ष्म नेटवर्क संरचना का विश्लेषण करने के लिए कन्फोकल रमन स्पेक्ट्रोस्कोपी का उपयोग करता है। चित्र A नमूनों के चार समूहों का पूरा रमन स्पेक्ट्रा दिखाता है: मूल ग्लास, केवल लेजर, 4.9 GPa उच्च दबाव, और लेजर के बाद 4.9 GPa उच्च दबाव। 440 सेमी ⁻¹ पर सी हेक्सागोनल रिंग झुकने वाला कंपन का मुख्य शिखर मुख्य विश्लेषण वस्तु है; चित्र बी दबाव के साथ एचपीएचटी नमूने की रमन मुख्य शिखर स्थिति के भिन्नता वक्र को दर्शाता है। मुख्य शिखर उच्च तरंग संख्याओं की ओर स्थानांतरित हो जाता है और बढ़ते दबाव के साथ बैंडविड्थ में संकीर्ण हो जाता है, जो Si{9}}O-Si बॉन्ड कोण में कमी और अधिक समान बॉन्ड कोण वितरण के अनुरूप होता है। सही ऊर्ध्वाधर अक्ष को संबंधित आभासी तापमान के साथ समकालिक रूप से अंशांकित किया जाता है; चित्रा सी विभिन्न ऊर्जाओं पर लेजर विकिरण के बाद मूल, 3.7 जीपीए और 4.9 जीपीए पूर्व दबाए गए ग्लास के मुख्य शिखर बदलाव और समकक्ष आभासी तापमान की तुलना करता है। लेज़र विकिरण के कारण सभी नमूना संरचनाएं असममित रूप से 1600 - 2000 K के एक समान आभासी तापमान पर एकत्रित हो जाती हैं। कम पूर्व दबाए गए ग्लास का मुख्य शिखर बदलाव लेजर ऊर्जा से संतृप्त होता है, जबकि 4.9 GPa उच्च - घनत्व ग्लास का मुख्य शिखर निचली तरंग संख्या की ओर स्थानांतरित हो जाता है, जिससे पता चलता है कि लेजर उच्च दबाव घनत्व ग्लास नेटवर्क को आराम और विनियमित कर सकता है। यह सिलिकॉन ऑक्सीजन बॉन्ड कोण और समकक्ष आभासी तापमान पर एचपीएचटी और एफएलडीडब्ल्यू संशोधन पथों के अंतर विनियमन कानूनों को सहजता से दर्शाता है।
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सारांश
यह लेख व्यवस्थित रूप से उच्च दबाव वाले भौतिक संपीड़न और सघन क्वार्ट्ज ग्लास में फेमटोसेकंड लेजर प्रत्यक्ष लेखन के बीच समानता और अंतर को प्रकट करता है। यद्यपि दोनों सूक्ष्म स्तर पर स्थायी घनत्व और अपवर्तक सूचकांक वृद्धि प्राप्त कर सकते हैं, विद्युत चुम्बकीय उत्तेजना से प्रेरित अल्ट्राफास्ट लेजर विशिष्ट रूप से ग्लास नेटवर्क को उच्च आभासी तापमान स्थिति की ओर विकसित करने के लिए प्रेरित करता है, और स्थानीय रूप से बंधन टूटना, एनबीओ और सामान्य किनारे टेट्राहेड्रा जैसे अद्वितीय सूक्ष्म क्रिस्टलोग्राफिक दोषों को प्रेरित करता है, जो कठोर तत्व मोड (आरयूएम) विरूपण पर निर्भर उच्च दबाव प्रसंस्करण में गायब हैं। यह खोज न केवल विभिन्न ऊर्जा इंजेक्शन विधियों के तहत अनाकार नेटवर्क में टोपोलॉजिकल विरूपण की सीमाओं को स्पष्ट करती है, बल्कि भविष्य में स्थानीय संरचना अनुकूलन के माध्यम से नए फोटोनिक उपकरणों और ऑप्टिकल संचार घटकों को डिजाइन करने के लिए एक ठोस सैद्धांतिक आधार भी प्रदान करती है।
