飞秒激光与ULE®玻璃的相互作用

《眼中的宠儿》|伊夫·贝卢瓦（Yves Bellouard）

摘要

超低膨胀（ULE®）玻璃是一种基于二氧化硅的玻璃，其中含有TiO${}_2$' role="presentation">${}_2$。这种玻璃的热膨胀系数低于10%，是高精度光学系统中的关键材料。尽管它在技术上非常重要，但其与超快激光辐照的相互作用仍不够清楚。在这里，我们研究了亚阿秒激光脉冲对ULE®玻璃结构和化学性质的影响，并评估了掺钛如何改变其能量吸收和弛豫过程与纯二氧化硅相比的情况。通过拉曼光谱、光学显微镜和双折射分析，我们发现TiO${}_2$' role="presentation">${}_2$的添加改变了非线性吸收阈值，促进了缺陷辅助的能量局域化，从而导致了不同的光致变暗、局部致密化和纳米结晶现象。Ti的存在还促进了光诱导的相分离和富Ti纳米团簇的形成，抑制了熔融二氧化硅中常见的明确纳米光栅周期性。这些结果揭示了Ti诱导的网络异质性和Ti-O键合化学性质如何控制超快能量沉积和结构演变，为超稳定低膨胀玻璃系统的可控激光加工提供了新的指导原则。