3分鐘了解飛秒雷射直寫光波導技術的前世今生

通過改變雷射照射條件來改變折射率和芯徑，實現了單模和多模的光波導，並且光通信波段的損耗小於0.5 dB/cm。相關論文被SCI引用730次。

由於一系列相關的研究成果，平尾一之教授、三浦清貴博士和我獲得了2007年德國Abbe基金頒發的國際Otto-Schott研究獎。

飛秒雷射直寫光波導技術是基於飛秒雷射誘導的材料內部局域的折射率變化。研究人員通過各種現代測試技術，分析了折射率變化的原因，提出了以下5種機理：

1）光誘導結構緻密化；

2）不同冷卻速度造成的假想溫度變化；

3）色心形成 ；

4）光折變 ；

5）離子重新分布。

根據雷射照射條件和材料類型會產生基於不同機制協同作用的結果，但尚沒有一種能完整定量描述飛秒雷射誘導折射率分布的物理模型。

飛秒雷射直寫光波導一般通過將雷射束通過物鏡聚焦到材料內部，通過計算機控制的三維平臺移動樣品將線型結構雕入材料內部形成光波導。根據雷射傳播方向和樣品移動方向是垂直還是平行，分為橫向直寫和縱向直寫方式。

橫向直寫法由於物鏡球差和自聚焦效應，一般得到的波導截面為橢圓型或條狀，需要選擇緊聚焦透鏡並進行光束整形和功率調控。縱向法也存在不同聚焦深度直徑產生變化等問題。也有通過軟體控制同時移動XYZ三維平臺直寫螺旋形波導結構的嘗試，但只局限於嘗試。