ИСТИНА

Микро- и наноструктурирование на поверхности и в объеме прозрачных материалов востребовано в современных технологиях таких, как оптоэлектроника, биомеханика, микрофлюидика, тканевая инженерия, обработка материалов и т.д. В каждой из этих технологий важной задачей является минимизация энергозатрат [5]. В стандартных системах микрообработки приповерхностной области материала используются лазерные установки фемтосекундной длительности, работающие на килогерцовых частотах на длине волны в УФ диапазоне и с энергией, не превышающей 1-2 мкДж. Использование лазерных импульсов УФ диапазона в сочетании с использованием фокусирующей оптики с высокими числовыми апертурами позволяет минимизировать размер фокального пятна, и, как следствие, размер создаваемого дефекта [4]. В последнее время получило распространение методика двухцветного воздействия на вещество, сочетающее в себе преимущества, связанные с работой в коротковолновом (малый размер микромодификация, малая степень фотонности) и в длинноволновом диапазоне (эффективная лавинная ионизация) длин волн [2, 5]. В данной работе, результаты которой опубликованы в [1], были проведены экспериментальные исследования формирования сверхкритической (ne > ncr=1.5×1021 см-3) микроплазмы при одноимпульсном и двухимпульсном двухцветном воздействии низкоэнергетичных (менее 1 мкДж) остросфокусированных (NA=0.5, f=8 мм) фемтосекундных лазерных импульсов на объём широкозоннного диэлектрика, на примере плавленого кварца. Экспериментально установлено, что главным критерием создания лазерно-индуцированной объёмной микромодификации может служить объёмная плотность поглощённой энергии. В наших экспериментальных условиях её значение для образования микромодификации в объёме плавленого кварца составило 4,5 кДж/см3. При этом область модификации определяется размером перетяжки более коротковолнового импульса и имеет цилиндрическую форму с поперечным размером менее 500 нм. В результате тандемного видимого («слабого») - ИК воздействия на объём плавленого кварца удалось обеспечить объёмную плотность поглощенной энергии ИК импульса ~6 кДж/см2 (рис 1), а соответствующая концентрация электронов плазмы составила 3.3×1021 см-3, что в 2.5 раз превышает её критическое значение для ИК импульса (1.5×1021 см-3). Также, в эксперименте было зарегистрировано немонотонное поведение сигнала третьей гармоники, генерируемой на создаваемой тандемной микроплазме в объёме плавленого кварца импульсом ИК излучения [3], в зависимости от задержки между ИК импульсом и «слабым» импульсом видимого излучения (рис 2), что связано с наличием двух процессов, один из них – генерация «затравочных» свободных электронов при воздействии импульса видимого излучения, а второй – лавинная «раскачка» этих «затравочных» электронов в поле ИК импульса, следующего с задержкой относительно импульса видимого излучения. Литература 1. F.V. Potemkin, B.G. Bravy, Yu.I. Bezsudnova, E.I. Mareev, V.M.Starostin, V.T.Platonenko, V.M. Gordienko, Overcritical plasma ignition and diagnostics from oncoming interaction of two color low energy tightly focused femtosecond laser pulses inside fused silica // to be published 2. S. Guizard, S. Klimentov, A. Mouskeftaras, N. Fedorov, G. Geoffroy, and G. Vilmart, Ultrafast Breakdown of dielectrics: Energy absorption mechanisms investigated by double pulse experiments // Appl. Surf. Sci., vol. 336, pp. 206–211, 2015. 3. V. M. Gordienko, N. G. Khodakovskij, P. M. Mikheev, F. V. Potemkin and K. Ju. Zubov, THG in dielectrics using low-energy tightly-focused IR femtosecond laser:third-order nonlinearity measurements and the evolution of laser-induced plasma // Journal of Russian Laser Research, 2009, vol. 30, 599 4. X. Yu, Q. Bian, Z. Chang, P. B. Corkum, and S. Lei, Femtosecond laser nanomachining initiated by ultraviolet multiphoton ionization // Opt. Express, vol. 21, no. 20, pp. 24185–90, 2013. 5. X. Yu, Z. Chang, P. B. Corkum, and S. Lei, Damage formation on fused silica illuminated with ultraviolet-infrared femtosecond pulse pairs// Proc. SPIE, vol. 9511, p. 95110C, 2015.