Формирование четвертьволновой фазовой пластинки в объеме плавленого кварца методом фемотосекундной лазерной записи
Министерство науки и высшего образования Российской Федерации, Государственное задание, FSFN-2025-0009
Данилов П.А.
1,2, Красин Г.К.
1, Рупасов А.Е.
1, Горевой А.В.
1, Ковалев М.С.
1,2, Мушкарина И.Н.
1,2, Комшин А.С.
2, Кудряшов С.И.
1,21Физический институт им. П.Н. Лебедева Российской академии наук, Москва, Россия
2Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, Москва, Россия

Email: danilovpa@lebedev.ru, kovalevms@lebedev.ru
Поступила в редакцию: 22 октября 2025 г.
В окончательной редакции: 12 декабря 2025 г.
Принята к печати: 21 февраля 2026 г.
Выставление онлайн: 16 марта 2026 г.
Методом прямой лазерной записи фемтосекундными импульсами внутри пластины плавленого кварца сформирован трехмерный микрооптический элемент, работающий как четвертьволновая фазовая пластинка на длине волны 633 nm. Показано, что индуцированное двулучепреломление (Δ n~3·10-4) обусловлено формированием анизотропной модификации, сопровождающейся генерацией кислородно-дефицитных и немостиковых кислородно-дырочных дефектных центров. Спектроскопия фотолюминесценции и комбинационного рассеяния света подтвердила равномерное распределение дефектов по модифицированной области и локальную перестройку аморфной матрицы SiO2. Установлено высокое пропускание (60-80%) в диапазоне 600-1100 nm и высокие потери в УФ видимом диапазоне, обусловленные рассеянием света. Показано, что положение области максимальной модификации смещено относительно геометрической фокальной плоскости вследствие нелинейного эффекта самофокусировки, что подтверждено количественной оценкой положения нелинейного фокуса. Полученные результаты демонстрируют возможность создания функциональных поляризационных элементов в объеме диэлектриков с контролируемыми оптическими и структурными свойствами. Ключевые слова: плавленый кварц, трехмерные микрооптические элементы, филаментация, ультракороткие лазерные импульсы, волновая пластинка.
- K. Sugioka, Y. Cheng. Appl. Phys. Rev., 1 (4), (2014). DOI: 10.1063/1.4904320
- S.M. Eaton, J.P. Hadden, V. Bharadwaj, J. Forneris, F. Picollo, F. Bosia, B. Sotillo, A.N. Giakoumaki, O. Jedrkiewicz, A. Chiappini, M. Ferrari, R. Osellame, P.E. Barclay, P. Olivero, R. Ramponi. Adv. Quantum Technol., 2 (5,6), 1900006 (2019). DOI: 10.1002/qute.201900006
- K.C. Phillips, H.H. Gandhi, E. Mazur, S.K. Sundaram. Adv. Opt. Photonics, 7 (4), 684 (2015). DOI: 10.1364/AOP.7.000684
- S.I. Stopkin, A.S. Lipatiev, Yu.V. Mikhailov, S.S. Fedotov, T.O. Lipateva, V.N. Sigaev. Glass Ceram., 82 (5), 177 (2025). DOI: 10.1007/s10717-025-00768-4
- N.N. Skryabin, S.A. Zhuravitskii, I.V. Dyakonov, S.S. Straupe, A.A. Kalinkin, S.P. Kulik. Phys. Rev. Appl., 22 (6), 064079 (2024). DOI: 10.1103/PhysRevApplied.22.064079
- R. Drevinskas, P.G. Kazansky. APL Photonics, 2 (6), 066104 (2017). DOI: 10.1063/1.4984066
- M. Watanabe, H. Sun, S. Joudkazis, T. Takahashi, S. Matsuo, Y. Suzuki, J. Nishii, H. Misawa. Jpn. J. Appl. Phys., 37 (12B), L1527 (1998). DOI: 10.1143/JJAP.37.L1527
- Y. Shimotsuma, K. Hirao, J. Qiu, P.G. Kazansky. Mod. Phys. Lett. B, 19 (5), 225 (2005). DOI: 10.1142/S0217984905008281
- K.M. Davis, K. Miura, N. Sugimoto, K. Hirao. Opt. Lett., 21 (21), 1729 (1996). DOI: 10.1364/OL.21.001729
- W. Yang, E. Bricchi, P.G. Kazansky, J. Bovatsek, A.Y. Arai. Opt. Express, 14 (21), 10117 (2006). DOI: 10.1364/OE.14.010117
- H. Wang, Y. Lei, L. Wang, M. Sakakura, Y. Yu, G. Shayeganrad, P.G. Kazansky. Laser Photonics Rev., 16 (4), 2100563 (2022). DOI: 10.1002/lpor.202100563
- R. Stoian. Appl. Phys. A, 126 (6), 438 (2020). DOI: 10.1007/s00339-020-03516-3
- N.M. Bulgakova, V.P. Zhukov, Y.P. Meshcheryakov. Appl. Phys. B, 113(3), 437 (2013). DOI: 10.1007/s00340-013-5488-0
- S.I. Kudryashov, P.A. Danilov, A.E. Rupasov, M.P. Smayev, A.N. Kirichenko, N.A. Smirnov, A.A. Ionin, A.S. Zolot'ko, R.A. Zakoldaev. Appl. Surf. Sci., 568, 150877 (2021). DOI: 10.1016/j.apsusc.2021.150877
- A. Rudenko, J.P. Colombier, T.E. Itina. Phys. Rev. B, 93 (7), 075427 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.075427
- M. Beresna, M. Geceviv cius, P.G. Kazansky, T. Taylor, A.V. Kavokin. Appl. Phys. Lett., 101 (5), 053120 (2012). DOI: 10.1063/1.4742899
- Ю.С. Гулина, А.Е. Рупасов, Г.К. Красин, Н.И. Буслеев, И.В. Гриценко, А.В. Богацкая, С.И. Кудряшов. Письма в ЖЭТФ, 119 (9), 638 (2024). DOI: 10.31857/S1234567824090027 [Y.S. Gulina, A.E. Rupasov, G.K. Krasin, N.I. Busleev, I.V. Gritsenko, A.V. Bogatskaya, S.I. Kudryashov. JETP Lett., 119 (9), 652 (2024). DOI: 10.1134/S0021364024601003]
- A.V. Bogatskaya, E.A. Volkova, A.M. Popov. Appl. Phys. A, 131 (1), 79 (2025). DOI: 10.1007/s00339-024-08192-1
- S.I. Kudryashov, A.E. Rupasov, M.S. Kosobokov, A.R. Akhmatkhanov, G.K. Krasin, P.A. Danilov, B.I. Lisjikh, A. Abramov, E.D. Greshnyakov, E.V. Kuzmin, M.S. Kovalev, V.Y. Shur. Nanomaterials, 12 (23), 4303 (2022). DOI: 10.3390/nano12234303
- K. Mishchik, C. D'Amico, P.K. Velpula, C. Mauclair, A. Boukenter, Y. Ouerdane, R. Stoian. J. Appl. Phys., 114 (13), 133502 (2013). DOI: 10.1063/1.4822313
- G. Shayeganrad, X. Chang, H. Wang, C. Deng, Y. Lei, P.G. Kazansky. Opt. Express, 30 (22), 41002 (2022). DOI: 10.1364/OE.473469
- S.I. Kudryashov, P.A. Danilov, A.E. Rupasov, M.P. Smayev, N.A. Smirnov, V.V. Kesaev, A.N. Putilin, M.S. Kovalev, R.A. Zakoldaev, S.A. Gonchukov. Laser Phys. Lett., 19 (6), 065602 (2022). DOI: 10.1088/1612-202X/ac6806
- Y. Shimotsuma, M. Sakakura, P.G. Kazansky, M. Beresna, J. Qiu, K. Miura, K. Hirao. Adv. Mater., 22 (36), 4039 (2010). DOI: 10.1002/adma.201000921
- M. Beresna, M. Geceviv cius, P.G. Kazansky, T. Gertus. Appl. Phys. Lett., 98 (20), 201101 (2011). DOI: 10.1063/1.3590716
- R. Osellame, H.J.W.M. Hoekstra, G. Cerullo, M. Polinau. Laser Photon. Rev., 5 (3), 442 (2011). DOI: 10.1002/lpor.201000031
- N. Varkentina, M. Dussauze, A. Royon, M. Ramme, Y. Petit, L. Canioni. Opt. Mater. Express, 6 (1), 79 (2015). DOI: 10.1364/OME.6.000079
- N. Vermeulen, D. Espinosa, A. Ball, J. Ballato, P. Boucaud, G. Boudebs, C.L.A.V. Campos, P. Dragic, A.S.L. Gomes, M.J. Huttunen, N. Kinsey, R. Mildren, D. Neshev, L.A. Padilha, M. Pu, R. Secondo, E. Tokunaga, D. Turchinovich, J. Yan, K. Yvind, K. Dolgaleva, E.W. Van Stryland. J. Phys. Photon., 5 (3), 035001 (2023). DOI: 10.1088/2515-7647/ac9e2f
- Ю.С. Гулина, Ц. Чжу, А.В. Горевой, Н.И. Долженко, П.А. Данилов, Е.Н. Римская, С.И. Кудряшов. Письма в ЖЭТФ, 122 (1), 36 (2025). DOI: 10.31857/S0370274X25070054 [Yu.S. Gulina, J. Zhu, A.V. Gorevoy, N.I. Dolzhenko, P.A. Danilov, E.N. Rimskaya, S.I. Kudryashov. JETP Lett., 122 (1), 32 (2025). DOI: 10.1134/S0021364025607055]