Optical components made by blasting craters into glass / Componenti ottici prodotti dai crateri esplosivi nel vetro
Method for making planar waveguides has potential for miniaturising telecommunications devices
The trend for making electronics and computing components smaller reaches a roadblock when it comes to some telecommunications devices. The need to carry signal means that optical fibres must be used, and these need to be long to work effectively. To avoid this problem, engineers are now using planar waveguides, which conduct light waves across a two-dimensional surface rather. Researchers at Leeds University have now developed a new way to make planar waveguides by bombarding a specific type of glass with powerful laser pulses.
The glass in question is made from compounds of zinc, sodium and tellurium, and is doped with erbium, a rare earth metal. Erbium is useful in these technologies because one of its electrons shifts orbital when it absorbs a photon of 1.5µm wavelength, a standard light wavelength used in telecommunications technologies. To make the waveguide, the researchers had to coat the glass with a thin layer of erbium, and to achieve this they fired a high-intensity laser at the surface of the doped glass. This blasted a minute crater into the material, producing a plume of ejected material that fell back to the glass surface and coated it with the metal. Using an ultrafast pulsed laser, they repeated the process many times to make a large area coating.
An important part of the research was determining the minimum energy required to separate particles in the glass surface with laser energy, known as the ablation threshold. They found that threshold does not depend on the concentration of erbium in the glass. According to Thomas Mann, an author on the paper the team published in the Journal of Applied Physics, this means the technique could be used with other dopant’s that could create waveguides with different properties.
Another aspect of the study looked at the shape of the craters made by the laser blast. The paper details how the shape is important for determining the properties of the dopant coating, such as its porosity, surface area, and ability to scatter or absorb light. “These properties are important for engineering other dielectric materials for surface area-demanding applications in photocatalysis, sensing, fuel and solar cells, and light.
ITALIANO
Il metodo per realizzare guide d'onda planari ha il potenziale per miniaturizzare i dispositivi di telecomunicazione
Quando si tratta di dispositivi di telecomunicazione, la tendenza a rendere più piccoli componenti elettronici e di calcolo raggiunge un ostacolo. La necessità di trasportare il segnale significa che devono essere utilizzate fibre ottiche, e queste devono essere lunghe per funzionare efficacemente. Per evitare questo problema, gli ingegneri utilizzano ora guide d'onda planari, che conducono invece le onde luminose su una superficie bidimensionale. I ricercatori della Leeds University hanno ora sviluppato un nuovo modo di realizzare guide d'onda planari bombardando uno specifico tipo di vetro con potenti impulsi laser.
Il vetro in questione è composto da composti di zinco, sodio e tellurio ed è drogato con erbio, un metallo di terre rare. L'erbio è utile in queste tecnologie perché uno dei suoi elettroni si sposta di orbitale quando assorbe un fotone di lunghezza d'onda di 1,5 μm, una lunghezza d'onda della luce standard utilizzata nelle tecnologie di telecomunicazione. Per realizzare la guida d'onda, i ricercatori hanno dovuto rivestire il vetro con un sottile strato di erbio, e per ottenere ciò hanno sparato un laser ad alta intensità sulla superficie del vetro drogato. Questo fece esplodere un minuto cratere nel materiale, producendo un pennacchio di materiale espulso che ricadde sulla superficie del vetro e lo rivestì con il metallo. Usando un laser a impulsi ultraveloci, hanno ripetuto il processo molte volte per creare un rivestimento ad ampia area.
Una parte importante della ricerca è stata determinare l'energia minima richiesta per separare le particelle nella superficie del vetro con energia laser, nota come soglia di ablazione. Hanno scoperto che la soglia non dipende dalla concentrazione di erbio nel vetro. Secondo Thomas Mann, un autore sul giornale pubblicato dal Journal of Applied Physics, questo significa che la tecnica potrebbe essere utilizzata con altri droganti che potrebbero creare guide d'onda con proprietà diverse.
Un altro aspetto dello studio ha esaminato la forma dei crateri prodotti dall'esplosione laser. La carta descrive in dettaglio come la forma sia importante per determinare le proprietà del rivestimento drogante, come la sua porosità, la superficie e la capacità di disperdere o assorbire la luce. "Queste proprietà sono importanti per la progettazione di altri materiali dielettrici per applicazioni che richiedono superfici in fotocatalisi, sensori, celle a combustibile, solari e luce.
Da:
https://www.theengineer.co.uk/optical-components-craters-glass/?cmpid=tenews_5772519&utm_medium=email&utm_source=newsletter&utm_campaign=tenews&adg=B69ABBDE-DA23-4BA2-B8C3-86E1E1A9FA79
extraction in LEDs,” Mann said.
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