Вышедшие номера
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.1,2
1Физический 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.
  1. K. Sugioka, Y. Cheng. Appl. Phys. Rev., 1 (4), (2014). DOI: 10.1063/1.4904320
  2. 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
  3. K.C. Phillips, H.H. Gandhi, E. Mazur, S.K. Sundaram. Adv. Opt. Photonics, 7 (4), 684 (2015). DOI: 10.1364/AOP.7.000684
  4. 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
  5. 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
  6. R. Drevinskas, P.G. Kazansky. APL Photonics, 2 (6), 066104 (2017). DOI: 10.1063/1.4984066
  7. 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
  8. Y. Shimotsuma, K. Hirao, J. Qiu, P.G. Kazansky. Mod. Phys. Lett. B, 19 (5), 225 (2005). DOI: 10.1142/S0217984905008281
  9. K.M. Davis, K. Miura, N. Sugimoto, K. Hirao. Opt. Lett., 21 (21), 1729 (1996). DOI: 10.1364/OL.21.001729
  10. W. Yang, E. Bricchi, P.G. Kazansky, J. Bovatsek, A.Y. Arai. Opt. Express, 14 (21), 10117 (2006). DOI: 10.1364/OE.14.010117
  11. 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
  12. R. Stoian. Appl. Phys. A, 126 (6), 438 (2020). DOI: 10.1007/s00339-020-03516-3
  13. N.M. Bulgakova, V.P. Zhukov, Y.P. Meshcheryakov. Appl. Phys. B, 113(3), 437 (2013). DOI: 10.1007/s00340-013-5488-0
  14. 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
  15. A. Rudenko, J.P. Colombier, T.E. Itina. Phys. Rev. B, 93 (7), 075427 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevB.93.075427
  16. 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
  17. 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]
  18. A.V. Bogatskaya, E.A. Volkova, A.M. Popov. Appl. Phys. A, 131 (1), 79 (2025). DOI: 10.1007/s00339-024-08192-1
  19. 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
  20. 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
  21. G. Shayeganrad, X. Chang, H. Wang, C. Deng, Y. Lei, P.G. Kazansky. Opt. Express, 30 (22), 41002 (2022). DOI: 10.1364/OE.473469
  22. 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
  23. 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
  24. M. Beresna, M. Geceviv cius, P.G. Kazansky, T. Gertus. Appl. Phys. Lett., 98 (20), 201101 (2011). DOI: 10.1063/1.3590716
  25. R. Osellame, H.J.W.M. Hoekstra, G. Cerullo, M. Polinau. Laser Photon. Rev., 5 (3), 442 (2011). DOI: 10.1002/lpor.201000031
  26. 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
  27. 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
  28. 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]