Фемтосекундная запись волноводов в оптических стеклах и кристаллах в тепловом кумулятивном режиме тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Бухарин, Михаил Андреевич

• Бухарин, Михаил Андреевич
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Бухарин, Михаил Андреевич

Оглавление

Оглавление

Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1 Механизмы лазерно-индуцированного изменения показателя преломления

1.1.1 Линейное распространение лазерного излучения

1.1.2 Нелинейное распространение лазерного излучения

1.1.3 Процессы, приводящие к перманентному изменению показателя преломления

1.1.4 Эффекты, определяющие геометрию записанных треков

1.2 Методики формирования записанных лазерным пучком волноводов

1.2.1 Продольная и ортогональная схемы записи

1.2.2 Типы лазерно-записываемых волноводов

1.2.3 Методики уменьшения аспектного отношения записываемых структур

1.2.4 Тепловой кумулятивный режим создания волноводов

1.3 Сравнение прямой фемтосекундной записи волноводов с ультрафиолетовыми и литографическими методами

Выводы по главе 1

Глава 2. Техника и методы исследования

2.1 Лазерная система микрообработки

2.2 Образцы и материалы для исследований

2.3 Методы исследования записанных структур

2.3.1 Микроскопия размеров и структуры записанных треков

2.3.2 Методика измерения величины индуцированного показателя преломления

2.3.3 Численный расчет температуры в фокальной области при записи структур

2.4 Методы исследования основных характеристик лазерно-записанных волноводов

2.4.1 Численные методы расчета распределения излучения, поддерживаемого записанными волноводами

2.4.2 Экспериментальное исследование излучения, поддерживаемого записанными волноводами

2.4.3 Измерение потерь при распространении излучения

2.4.5 Методика исследования гибридного интегрально-объемного усилителя

Выводы по главе 2

Глава 3. Формирование протяженных структур с измененным показателем преломления

3.1 Исследование величины индуцированного показателя преломления

3.1.1 Критерии определения границ рабочего диапазона эффекта

3.1.2 Диаграмма рабочего диапазона

3.1.3 Влияние кумулятивного режима на аспектное отношение создаваемых структур

3.1.4 Влияние теплового кумулятивного режима на сдвиг границ рабочего диапазона

3.1.5 Влияние процессов, зависящих от количества аккумулированных импульсов, на изменение показателя преломления

3.1.6 Влияние плазменной дефокусировки на эллиптичность структур

3.2 Исследование коэффициента поглощения лазерного излучения

3.2.1 Экспериментальная установка по измерению коэффициента поглощения

3.2.2 Зависимость коэффициента поглощения от параметров лазерных импульсов

3.2.3 Микроскопия записанных структур

3.2.4 Границы рабочего диапазона и диаграмма величины коэффициента поглощения

3.3 Моделирование температурного распределения в фокальной области

3.3.1 Математическая формулировка задачи

3.3.2 Эволюция температуры в центре фокального пятна

3.3.3 Эволюция температуры на удалении от центра фокального пятна

3.4 Сравнение результатов, полученных различными методами

Выводы по главе 3

Глава 4. Экспериментальная запись волноводов

4.1 Волноводы с депрессированной оболочкой в ниобате лития и Кё:фосфатном стекле

Сравнение с записью на больших энергиях и меньшей числовой апертуре

4.2 Волноводы с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле

4.2.1 Методика записи депрессированной оболочки в кварцевом стекле

4.2.2 Сравнение волноводов с записанной сердцевиной и оболочкой на основе влияния экспериментально возникающих нестабильностей

Выводы по главе 4

Глава 5. Лазерная фемтосекундная запись на различающихся глубинах под поверхностью образца

5.1 Расширение рабочего диапазона глубин записи в тепловом кумулятивном режиме

5.1.1 Зависимость пороговой энергии в импульсе от глубины записи

5.1.2 Результат записи большого LMA волновода

5.2 Гибридный интегрально-объемный усилитель

5.2.1 Принцип работы гибридного интегрально-объемного усилителя

5.2.2 Методики исследования параметров гибридного усилителя

5.2.3 Численные результаты усиления

5.2.4 Экспериментальные результаты усиления

Выводы по главе 5

Глава 6. Ограничения использования теплового кумулятивного режима и приповерхностная запись волноводов

6.1 Приповерхностная запись в ниобате лития

6.2 Перспективы использования приповерхностной записи

Выводы по главе 6

Заключение

Список цитируемой литературы

Список публикаций автора по теме диссертационной работы

Список докладов на конференциях по теме диссертационной работы

Благодарности

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фемтосекундная запись волноводов в оптических стеклах и кристаллах в тепловом кумулятивном режиме»

Введение

Актуальность темы работы

Прямая фемтосекундная лазерная запись является широко распространенной и развивающейся технологией формирования волноводов внутри оптических и лазерных материалов. Эта методика обеспечивает надежное и одностадийное производство различных оптических интегральных устройств [1] без дополнительного изготовления масок, в отличии от традиционных фотолитографических методов. Её суть заключается в перманентном изменении показателя преломления (п/п) под действием сфокусированных ультракоротких лазерных импульсов (УКИ), вызывающих ряд нелинейных процессов в фокальной области при взаимодействии с прозрачным материалом. До сегодняшнего дня различными научными группами были продемонстрированы волноводы как в оптических стеклах [2,3], так и в кристаллах [4-9]. На основе полученных волноводов созданы такие интегральные оптические схемы, как делители мощности и направленные ответвители [10-12], круговые резонаторы [13,14], лазерные усилители и лазеры [15-20], а также волоконные брэгговские решетки [21-25].

Для того чтобы проектировать, создавать и исследовать свойства указанных выше лазерных элементов необходимо точно знать пространственный профиль индуцированного показателя преломления, а также его зависимость от параметров эксперимента. Подробное экспериментальное исследование эффекта изменения п/п под действием УКИ актуально из-за сложности численного моделирования ряда нестационарных процессов, протекающих на существенно отличающихся временных масштабах (от фс до нс).

В ряде работ были исследованы зависимости оптических характеристик волноводов от таких экспериментальных параметров, как энергия и частота следования импульсов [26], скорость передвижения образца [27-29] и длительность импульса [30]. Однако данные работы были посвящены, в основном, волноводам с записанной сердцевиной, и не позволяют использовать полученные результаты для проектирования и записи волноводов с записанной оболочкой с пониженным п/п (с депрессированной оболочкой). Для решения этой задачи необходимо прямое измерение индуцированного п/п и выявление его зависимостей от параметров эксперимента для каждого материала отдельно.

Помимо этого, актуальной задачей в данной области является повышение величины индуцированного п/п и улучшение оптических характеристик волноводов (потери, качество моды излучения и числовая апертура). В настоящее время одним из перспективных способов решения данной проблемы является переход к лазерной фемтосекундной записи в тепловом

кумулятивном режиме [2,26,31-34]. Однако несмотря на ряд полученных успехов, основные механизмы эффекта изменения п/п все ещё недостаточно изучены.

Цели и задачи работы

Целями данной работы являются исследование теплового кумулятивного режима лазерной фемтосекундной записи на длине волны 1 мкм и разработка на его основе методики создания волноводов и лазерных усилителей с повышенными оптическими характеристиками.

Для достижения заявленных целей были поставлены и решены следующие задачи:

1. Исследование влияния энергии, частоты следования лазерных импульсов и скорости передвижения образца на величину и пространственный профиль индуцированного п/п, а также на коэффициент поглощения лазерного излучения в нетепловом и тепловом кумулятивном режимах лазерной фемтосекундной записи.

2. Разработка численной модели распределения и динамики температуры в фокальной области для определения основных процессов перманентного изменения п/п под действием фемтосекундных лазерных импульсов.

3. Разработка фундаментальных основ технологии формирования оптических волноводов с депрессированной оболочкой в тепловом кумулятивном режиме записи.

4. Поиск и исследование режимов лазерной фемтосекундной записи, при которых возможно расширение рабочего диапазона эффекта изменения п/п по глубинам записи под поверхностью образцов.

5. Разработка гибридных схем лазерных усилителей, совмещающих эффективность усиления волоконной технологии и высокие спектральные и тепловые характеристики объемной технологии, на основе результатов фемтосекундной записи в тепловом кумулятивном режиме.

Научная новизна

1. Впервые экспериментально и численно показано, что переход к тепловому кумулятивному режиму лазерной фемтосекундной записи в кварцевом и №:фосфатном стеклах сопровождается сужением рабочего диапазона эффекта изменения показателя преломления по энергии в лазерном импульсе. Границы рабочего диапазона эффекта при этом определяются максимальной температурой, достигаемой внутри фокальной области: верхняя граница рабочего диапазона эффекта определяется достижением температуры размягчения материала, а нижняя граница определяется достижением характерной для материала температуры, способствует протеканию процессов, приводящих к перманентному изменению показателя преломления.

2. Впервые разработан метод создания оптических волноводов с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле. Показано, что несмотря на увеличение показателя преломления в

центре фокальной области, на её периферии образуется кольцо с пониженным значением п/п. Для удержания оптического излучения в волноводе, образованном из параллельно записанных треков, расположенных вплотную друг к другу, изменения показателя преломления в периферических областях на уровне -1.5 • 10-3 достаточно, что было подтверждено экспериментально.

3. Впервые продемонстрирована лазерная фемтосекундная запись треков без оптического пробоя на существенно различающихся глубинах под поверхностью образца (ширина рабочего диапазона по глубинам записи >550 мкм) при фиксированной системе фокусировки (без динамической коррекции сферической аберрации). Показано, что необходимая для записи энергия в лазерном импульсе зависит квадратично от величины сдвига по глубине, а ширина рабочего диапазона по энергии в импульсе определяется величиной сферической аберрации.

4. Впервые предложена и исследована гибридная (интегрально-объемная) схема усиления лазерных импульсов, основанная на лазерной фемтосекундной записи волноводов длиной более 30 мм с большим диаметром моды (более 200 мкм) и позволяющая увеличить коэффициент усиления более чем в 2.5 раза за счет увеличения интеграла перекрытия между сигнальным и накачивающим излучением.

5. Впервые экспериментально показана зависимость минимальной глубины фемтосекундной записи треков с индуцированным показателем преломления под поверхностью кристаллов от частоты следования лазерных импульсов.

Положения, выносимые на защиту:

1. Переход к тепловому кумулятивному режиму лазерной фемтосекундной записи в кварцевом и Кё:фосфатном стеклах начинается при частотах следования импульсов 1 и 0.5 МГц соответственно. Он сопровождается существенным сужением рабочего диапазона эффекта изменения показателя преломления по энергии в лазерном импульсе и его сдвигом в область малых энергий в импульсе. Границы рабочего диапазона при этом определяются максимальной температурой, достигаемой внутри фокальной области: верхняя граница рабочего диапазона определяется достижением температуры размягчения материала (1600°С для кварцевого стекла), а нижняя граница определяется достижением характерной для материала температуры, способствующей протеканию процессов, приводящих к перманентному изменению показателя преломления (200-250°С для кварцевого стекла).

2. Тепловой кумулятивный режим лазерной фемтосекундной записи позволяет расширить рабочий диапазон глубин записи треков с индуцированным показателем преломления и волноводов на их основе при фиксированной системе фокусировки (без динамической коррекции сферической аберрации). Это обуславливается снижением рабочей энергии в импульсе,

необходимой для изменения показателя преломления, и, вследствие этого, предотвращением оптического пробоя материала.

3. Лазерная фемтосекундная запись в тепловом кумулятивном режиме позволяет создать оптические волноводы с большим диаметром моды. Основанные на них гибридные (интегрально-объемные) лазерные усилители, совмещающие распространение накачки в волноводном режиме и свободное распространение сигнального излучения внутри записанной структуры без взаимодействия с её стенками, обладают повышенной эффективностью усиления по сравнению с усилителями с продольной накачкой, но без волновода. Увеличение эффективности усилителя достигается за счет удержания излучения накачки от расходимости и увеличения интеграла перекрытия между накачивающим и сигнальным излучением.

4. Минимальная глубина фемтосекундной записи треков с индуцированным п/п под поверхностью кристаллов зависит от частоты следования лазерных импульсов. Для частот, обеспечивающих тепловой кумулятивный режим фемтосекундной записи, минимальная глубина записи больше, чем для малых частот, обеспечивающих нетепловой режим записи.

Теоретическая и практическая значимость работы

На основе проведенных исследований непосредственно в данной работе показано, что протяженные структуры с индуцированным показателем преломления под действием ультракоротких лазерных импульсов являются основой для создания волноводов в оптических стеклах и кристаллах. Созданные волноводы могут успешно применяться для создания трехмерных оптических интегральных схем и гибридных (интегрально-объемных) лазерных усилителей с повышенной эффективностью усиления. Обнаруженные особенности воздействия лазерного излучения в тепловом кумулятивном режиме позволят расширить рабочий диапазон глубин записи волноводов под поверхностью образцов и снизить оптические потери за счет повышения аксиальной симметрии волноводов и величины индуцированного показателя преломления. Помимо этого, предложенная гибридная (интегрально-объемная) схема позволит повысить оптическую эффективность лазерных усилителей.

Достоверность и методы исследования

Для изменения показателя преломления оптических материалов использовался серийно

выпускаемый фемтосекундный осциллятор HighQ FemtoTRAIN 1040 -3, характеристики

лазерных импульсов которого регулярно проверялись на приборах с актуальной калибровкой.

Состав и чистота обрабатываемых материалов подтверждается паспортами образцов,

составленных производителями. Величина индуцированного показателя преломления

измерялась экспериментально на основе методики количественной фазовой микроскопии.

Численный анализ лазерно-записываемых волноводов производился в математическом пакете

8

Lumerical MODE Solutions на основе конечно-разностного метода аппроксимации волновых уравнений и экспериментально полученных профилей индуцированного показателя преломления. Достоверность и надежность представленных в диссертационной работе результатов обеспечивается воспроизводимостью параметров записываемых структур, а также соответствием экспериментальных и численно полученных результатов.

Личный вклад автора

Все изложенные в диссертации оригинальные результаты получены лично автором, либо при его непосредственном участии. Автор принимал непосредственное участие в выборе объектов исследования, постановке задач, разработке теоретических подходов, численном моделировании, анализе экспериментальных данных и обсуждении полученных результатов. Автором создана установка для изучения перманентного изменения показателя преломления оптических стекол и кристаллов под действием ультракоротких лазерных импульсов. Экспериментальные исследования профиля показателя преломления записываемых структур и оптических характеристик волноводов на их основе выполнены автором лично или с его непосредственным участием. Непосредственно автором были выдвинуты гипотезы о возможности повышения величины индуцированного п/п и расширения рабочего диапазона по глубинам записи при переходе в тепловой кумулятивный режим воздействия, а также предложена схема гибридного (интегрально-объемного) лазерного усилителя. Поимо этого, автором проведено численное моделирование температуры в фокальной области и распределения излучения в создаваемых волноводах.

Апробация работы

Основные результаты проведенных в работе исследований докладывались автором лично на следующих конференциях:

1) 57 научная конференция МФТИ "Актуальные проблемы фундаментальных и прикладных наук в области физики" (24-29 ноября 2014, Долгопрудный, Россия)

2) научная сессия НИЯУ МИФИ (18-19 февраля 2015, Москва, Россия)

3) IV международная конференция по фотонике и информационной оптике (28-30 января 2015, Москва, Россия)

4) Конференция-конкурс молодых физиков ФИАН (2 марта 2015, Москва, Россия)

5) SPIE Optics+Optoelectronics 2015 (April 13-16 2015, Prague, Czech Republic)

6) 3rd International Conference on Quantum Technologies (July 13-17 2015, Moscow, Russia)

7) Шестая международная конференция "Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных материалов" (26-28 мая 2015, Москва, Россия)

8) 58 научная конференция МФТИ (23-28 ноября 2015, Долгопрудный, Россия)

9) V международная конференция по фотонике и информационной оптике (3-5 февраля 2016, Москва, Россия)

10) II международная конференция "Плазменные, лазерные исследования и технологии" (2527 января 2016, Москва, Россия)

11) SPIE Photonics Europe (April 4-7 2016, Brussels, Belgium)

12) International symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies FLAMN-2016 (June 27 - July 1 2016, St. Petersburg, Russia)

13) 1st international symposium Advanced photonic materials 2016 (27 June-01 Jule 2016, Sant Petersburg, Russia)

14) 59 научная конференция МФТИ "Проблемы современной физики" (21-26 ноября 2016, Долгопрудный, Россия)

15) VI международная конференция по фотонике и информационной оптике (1-3 февраля 2017, Москва, Россия)

Результаты, представленные в диссертационной работе, также докладывались автором на научных семинарах ИОФ РАН, Центра физического приборостроения ИОФ РАН и МФТИ. Также они отмечались наградами на конкурсах научных работ: SPIE Best student paper reward (2016, SPIE Photonics Europe), SPIE Student travel grant (2015, SPIE Optics+Optoelectronics), Диплом за первое место на конференции-конкурсе молодых физиков (Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, 2 марта 2015), диплом за 1 место (57 конференция МФТИ, 2014), сертификат суперфиналиста конкурса Intell ect2All в категории «Новые материалы и гетероструктуры для микро- и наноэлектроники» (Благотворительный фонд АФК «Система», 2015), диплом финалиста конкурса «Инновационная радиоэлектроника» (Министерство промышленности и торговли РФ, 2016), включение патента №2014152282 в базу данных «Перспективные изобретения» (ФГБУ «Федеральный институт промышленной собственности», 2016). Работа диссертанта была поддержана Фондом Содействия Развитию Малых Форм Предприятий в Научно-технической Сфере (программа «УМНИК», № 4806ГУ1/2014 и №9398ГУ2/2015).

Публикации

По результатам диссертации опубликована 21 работа, из которых 11 в трудах конференций, 9 в журналах из списка ВАК (выделены нижним подчеркиванием), а также получен 1 патент РФ на изобретение. Список публикаций приведён в отдельном списке на стр. 140.

Структура и объём работы

Диссертация состоит из введения, 6 глав и заключения. Список литературы содержит 205 наименований. Объем диссертации 147 страниц, в том числе 90 рисунков и 7 таблиц.

Во введении формируется цель и задачи работы, показана научная новизна и значимость полученных результатов, перечислены защищаемые положения и кратко рассматривается содержание диссертационной работы по главам.

В главе 1, являющейся обзором литературы, представлен анализ основных процессов, приводящих к перманентному изменению показателя преломления оптических стекол и кристаллов, а также проведен критический анализ работ, посвященных методам формирования лазерно-записанных волноводов, их классификации и описанию применений.

В главе 2 представлены описания экспериментальных установок для фемтосекундной записи волноводов и измерения их оптических характеристик. Детально описаны методики их работы. Помимо этого, в данной главе рассматривается численное моделирование температуры в фокальной области при записи структур и методы расчета распределения излучения, поддерживаемого записанными волноводами.

В главе 3 представлены экспериментальные результаты фемтосекундной записи уединенных треков с индуцированным показателем преломления: их пространственный профиль и диаграмма рабочего диапазона эффекта изменения п/п по энергии и частоте следования импульсов. Проанализировано влияние перехода в тепловой кумулятивный режим на рабочий диапазон эффекта изменения п/п по энергии в импульсе, эллиптичность треков и коэффициент поглощения лазерного излучения. Также в этой главе приводятся результаты численного моделирования температуры в фокальной области.

В главе 4 представлены экспериментальные результаты записи оптических волноводов с депрессированной оболочкой в кристалле ниобата лития и фосфатном стекле, а также впервые предложена и реализована методика фемтосекундной записи волноводов с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле.

В главе 5 впервые предложена и реализована методика расширения рабочего диапазона эффекта изменения п/п по глубинам записи под поверхностью образцов, основанная на фемтосекундной записи в тепловом кумулятивном режиме. Используя разработанную методику создан оптический волновод с большим диаметром моды (200 мкм), и на его основе предложена и реализована новая, гибридная (интегрально-объемная) схема лазерного усилителя с повышенной эффективностью усиления.

В главе 6 обсуждаются ограничения использования теплового кумулятивного режима и результаты фемтосекундной записи на малых глубинах (менее 15 мкм) под поверхностью кристалла ниобата лития.

В заключении сформулированы основные выводы диссертационной работы.

В конце работы представлен список цитируемой литературы, перечень работ автора, указатель часто используемых сокращений, а также благодарности автора диссертации.

В данной главе представлен краткий обзор состояния исследований в области фемтосекундной записи оптических волноводов. Рассмотрены теоретические и экспериментальные работы, интерпретирующие физические механизмы, обуславливающие перманентное изменение показателя преломления (п/п) под действием сфокусированного лазерного излучения ультракороткой длительности. Помимо этого, приведены примеры способов получения оптических волноводов внутри объемных образцов из оптических стекол и кристаллов, а также проведено сравнение данного метода с литографическими.

1.1 Механизмы лазерно-индуцированного изменения показателя преломления

При воздействии ультракоротких лазерных импульсов (10-14-10-12 с) на вещество происходит ряд фотохимических, термических и механических процессов, приводящих к изменению химических связей в материале, его плотности и образованию нано- и микроструктур внутри материала. В данном разделе будут рассмотрены линейные и нелинейные процессы, лежащие в основе эффекта перманентного изменения показателя преломления оптических стекол и кристаллов.

1.1.1 Линейное распространение лазерного излучения

Для достижения высокой интенсивности излучения (порядка 1013 Вт/см2), необходимой для протекания нелинейных процессов, требуется сильная фокусировка лазерных импульсов объективом или асферической линзой с высокой числовой апертурой (обычно, более 0.3). В отсутствии сферической аберрации и нелинейных эффектов пространственное распределение интенсивности гауссового пучка может быть описано в параксиальном приближении формулой:

Глава 1. Обзор литературы

(11)

где р = ^х2 + у2 - радиальная координата, а г - расстояние от перетяжки пучка. При этом радиус пучка выражается формулой:

= Wo.l1 + ( /

2

(12)

с радиусом фокального пятна wo (характерная величина на уровне нескольких микрометров), вычисляемого по формуле:

м2х (1 3) =-, (13)

0 п ЫА

где М2 - параметр качества пучка [35,36], NA - числовая апертура фокусирующего объектива и X - длина волны в вакууме. Длина Релея г 0 (на которой площадь пучка увеличивается вдвое) внутри прозрачного материала с показателем преломления п вычисляется по формуле:

_ (м2)2пХ (1.4)

^ п ЫА2 .

Указанное выше распределение интенсивности в фокальной области может быть искажено сферической и хроматической аберрациями. Влияние сферической аберрации будет рассмотрено далее в разделе 1.1.4. Влиянием же хроматической аберрации можно пренебречь вследствие узкой ширины спектра (3 нм) лазера, используемого в данной работе.

1.1.2 Нелинейное распространение лазерного излучения

Импульсы, большинства коммерчески доступных лазерных систем находятся в спектре видимого и ближнего инфракрасного (ИК) излучения (~500-1200 нм) и, вследствие этого, энергия излучаемых ими фотонов недостаточна для линейного поглощения в большинстве оптических стекол и кристаллов (Ь^ < Ед, где Ед - ширина запрещенной зоны материала). В случае же сильной фокусировки и коротких длительностей импульсов в перетяжке может достигаться высокая интенсивность лазерного излучения (порядка 1013 Вт/см2). Благодаря этому лазеры ультракоротких импульсов позволяют реализовать режим нелинейного поглощения, в котором происходит локализованная ионизация материала в области максимальной интенсивности излучения. При этом его взаимодействие со средой определяется нелинейными членами вектора поляризации среды [37]:

Р = £0(Х(1) • Е + х(2):ЕЕ + х(3) 1ЕЕЕ+ ■■■), (1.5)

где - диэлектрическая восприимчивость порядка ].

В данной работе преимущественно будет рассматриваться взаимодействие фемтосекундных импульсов с аморфными материалами, такими как плавленый кварц и фосфатное стекло. Вследствие их изотропии они являются центросимметричными средами, вследствие чего х(2 = 0, и нелинейное взаимодействие определяется третьим порядком диэлектрической восприимчивости х(3) В случае же кристаллических нецентросимметричных

13

сред, таких как кристалл ниобата лития, взаимодействие также может определяться кубическим членом диэлектрической восприимчивости /(3) вследствие высокой напряженности электрического поля в области фокусировки и, соответственно, большего значения /(3) : ЕЕЕ по сравнению с х(2) : ЕЕ.

Для описания такого широко распространенного нелинейного процесса, как самофокусировка, и обоснования его малого влияния при экспериментальных условиях, рассматриваемых в данной работе, нелинейная поляризация может быть записана в виде:

Р = ео[х(1)+3х(3)1Е12]Е, (1.6)

а показатель преломления в виде:

П = ^1+Х(1) + 3-Х(3)1Е12=П0+П21, (17) где интенсивность лазерного излучения

I = 0.5е0сп01Е12, (1.8)

п2 - нелинейный п/п:

п = Зх(3) (1.9)

2 ЬЕоС-По2'

Самофокусировка

Вследствие зависимости п/п от интенсивности лазерного излучения возникает эффект самофокусировки. Пространственный профиль интенсивности обуславливает пространственную зависимость п/п, выражающуюся в повышении п/п в центре пучка по сравнению с его периферическими областями (в случае П2>0). Это приводит к образованию положительной линзы и фокусировке лазерного луча. Оптическая сила линзы, однако, зависит не от интенсивности, а от пиковой мощности в лазерном импульсе [38]. При высокой пиковой мощности оптической силы линзы может хватить для компенсации дифракционной расходимости луча и дальнейшего его коллапсирования при пиковой мощности более Pcr, определяемой формулой:

р _ 3.77Х2 (1.10)

сг 8пп0п2'1

где X - длина волны.

Однако, как будет показано далее, в случае сильной фокусировки уже при интенсивностях менее критической для самофокусировки происходит нелинейная ионизация материала. Индуцированный электронный газ уменьшает п/п и формирует отрицательную линзу, предотвращающую дальнейшую самофокусировку [39].

Тем не менее, даже при пиковых мощностях, существенно меньших критической, самофокусировка уменьшает размер фокального пятна и повышает пиковую интенсивность [40] согласно формуле:

V = х-Р/Р^ ( )

В случае исследуемого в данной работе кварцевого стекла и длине волны лазерного излучения 1.04 мкм Рсг = 4 МВт, в то время как при максимальной энергии 300 нДж и длительности импульса 380 фс пиковая мощность в лазерных импульсах достигает лишь 0.8 МВт. Таким образом, при характерной числовой апертуре фокусирующего объектива 0.6 пиковая интенсивность будет повышена за счет самофокусировки на 20% и составит 3.8 • 1013 Вт/см2. Стоит при этом отметить, что эффект самофокусировки при такой малой пиковой мощности лазерного излучения происходит на длинах, существенно превышающих длину перетяжки при записи волноводов в данной работе (4-6 мкм), как это детально показано в работе [41].

Нелинейная фотоионизация

Ионизация под действием сильно сфокусированных лазерных импульсов высокой мощности делится на два типа в зависимости от частоты, интенсивности излучения и параметров среды: многофотонная и туннельная ионизация, как было показано в работах Келдыша [42].

Для сильных лазерных полей и невысокой частоты лазерного излучения нелинейная фотоионизация происходит за счет процесса туннелирования. Если напряженность электрического поля в области фокусировки будет сравнима или будет превышать внутриатомное в материале, то кулоновский потенциальный барьер для связанного электрона может быть существенно снижен, и электрон сможет через него туннелировать, став свободным, как показано на Рис. 1.1а.

Для более высоких частот лазерного излучения нелинейная ионизация описывается в терминах одновременного поглощения нескольких фотонов электроном, как показано на Рис. 1.1 в. При этом необходимое для ионизации количество одновременно поглощенных фотонов М определяется шириной запрещённой зоны в материале:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Бухарин, Михаил Андреевич, 2017 год

Список цитируемой литературы

1. Osellame R., Cerullo G., Ramponi R. Femtosecond laser micromachining: photonic and microfluidic devices in transparent materials: book. Springer Science & Business Media, 2012. Т. 123.

2. Osellame R. и др. Waveguide lasers in the C-band fabricated by laser inscription with a compact femtosecond oscillator // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2006. Т. 12, № 2. С. 277-285.

3. Chan J.W. и др. Waveguide Fabrication In Fused Silica Using Tightly Focused Femtosecond Laser Pulses // Proc. SPIE. 2002. Т. 4640. С. 129-136.

4. Burghoff J. и др. Efficient frequency doubling in femtosecond laser-written waveguides in lithium niobate // Appl. Phys. Lett. 2006. Т. 89, № 8. С. 14-17.

5. Nejadmalayeri A.H. и др. Inscription of optical waveguides in crystalline silicon by mid-infrared femtosecond laser pulses // Opt. Lett. Optical Society of America, 2005. Т. 30, № 9. С. 964.

6. Apostolopoulos V. и др. Femtosecond-irradiation-induced refractive-index changes and channel waveguiding in bulk Ti3+:Sapphire // Appl. Phys. Lett. American Institute of PhysicsAIP, 2004. Т. 85, № 7. С. 1122-1124.

7. Osellame R. и др. Femtosecond laser writing of waveguides in periodically poled lithium niobate preserving the nonlinear coefficient // Appl. Phys. Lett. 2007. Т. 90, № 24.

8. Nolte S. и др. Waveguides produced by ultrashort laser pulses inside glasses and crystals: inproceedings // High-Power Lasers and Applications. 2002. С. 188-196.

9. Streltsov A.M. Femtosecond-laser writing of tracks with depressed refractive index in crystals: inproceedings // Photonics Fabrication Europe. 2003. С. 51-57.

10. Pospiech M. и др. Double waveguide couplers produced by simultaneous femtosecond writing. // Opt. Express. 2009. Т. 17, № 5. С. 3555-3563.

11. Riesen N. и др. Femtosecond direct-written integrated mode couplers // Opt Express. 2014. Т. 22, № 24. С. 29855-29861.

12. Tran T.X., Nguyen X.N. Sharp switching in optical couplers with variable coupling coefficient // J. Light. Technol. 2014. Т. 32, № 8. С. 1565-1569.

13. Nolte S. и др. Femtosecond waveguide writing: A new avenue to three-dimensional integrated optics // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2003. Т. 77, № 1. С. 109-111.

14. Kowalevicz A.M. u gp. Three-dimensional photonic devices fabricated in glass by use of a femtosecond laser oscillator. // Opt. Lett. 2005. T. 30, № 9. C. 1060-1062.

15. Taccheo S. u gp. Er:Yb-doped waveguide laser fabricated by femtosecond laser pulses // Opt. Lett. 2004. T. 29, № 22. C. 2626-2628.

16. Qu X.L.S., Zhang Y.T.C. Buried channel waveguides in neodymium-doped KGd ( WO 4 ) 2 fabricated by low-repetition-rate femtosecond laser writing // Appl. Phys. 2011. C. 145-149.

17. Obraztsov P.A. u gp. Multi-gigahertz repetition rate ultrafast waveguide lasers mode-locked with graphene saturable absorbers // Laser Phys. IOP Publishing, 2016. T. 26, № 8. C. 84008.

18. Okhrimchuk a G. u gp. Depressed cladding, buried waveguide laser formed in a YAG:Nd3+ crystal by femtosecond laser writing. // Opt. Lett. 2005. T. 30, № 17. C. 2248-2250.

19. Ams M. u gp. Monolithic 100 mW Yb waveguide laser fabricated using the femtosecond-laser direct-write technique. // Opt. Lett. 2009. T. 34, № 3. C. 247-249.

20. Okhrimchuk A.G., Obraztsov P.A. 11-GHz waveguide Nd: YAG laser CW mode-locked with single-layer graphene: article // Sci. Rep. Nature Publishing Group, 2015. T. 5.

21. Geernaert T. u gp. Point-by-point fiber Bragg grating inscription in free-standing step-index and photonic crystal fibers using near-IR femtosecond laser // Opt. Lett. 2010. T. 35, № 10. C. 1647.

22. McMillen B. u gp. Ultrafast laser fabrication of Bragg waveguides in chalcogenide glass. // Opt. Lett. 2014. T. 39, № 12. C. 3579-3582.

23. Fuerbach A. u gp. Femtosecond direct-writing of low-loss fibre Bragg gratings with arbitrary reflection and dispersion profiles // Int. Conf. Transparent Opt. Networks. 2015. T. 2015-Aug. C. 2-5.

24. Zhou K. u gp. Line-by-line fiber bragg grating made by femtosecond laser // IEEE Photonics Technol. Lett. 2010. T. 22, № 16. C. 1190-1192.

25. Dekker P. u gp. Annealing dynamics of waveguide Bragg gratings: evidence of femtosecond laser induced colour centres. // Opt. Express. 2010. T. 18, № 4. C. 3274-3283.

26. Eaton S. u gp. Heat accumulation effects in femtosecond laser-written waveguides with variable repetition rate. // Opt. Express. 2005. T. 13, № 12. C. 4708-4716.

27. Gross S. u gp. Ultrafast Laser Inscription in Soft Glasses: A Comparative Study of Athermal and Thermal Processing Regimes for Guided Wave Optics // Int. J. Appl. Glas. Sci. 2012. T. 3, № 4.

C. 332-348.

28. Meany T. u gp. Towards low-loss lightwave circuits for non-classical optics at 800 and 1,550 nm // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2014. T. 114, № 1. C. 113-118.

29. Eaton S.M. u gp. Transition from thermal diffusion to heat accumulation in high repetition rate femtosecond laser writing of buried optical waveguides: article // Opt. Express. Optical Society of America, 2008. T. 16, № 13. C. 9443-9458.

30. Hnatovsky C. u gp. Pulse duration dependence of femtosecond-laser-fabricated nanogratings in fused silica // Appl. Phys. Lett. 2005. T. 87, № 1. C. 2005-2007.

31. Schaffer C.B., Garcia J.F., Mazur E. Bulk heating of transparent materials using a high-repetition-rate femtosecond laser // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2003. T. 76, № 3. C. 351-354.

32. Dubov M. u gp. Low-loss waveguides in borosilicate glass fabricated by high-repetition-rate femtosecond chirp-pulsed oscillator: inproceedings // Lasers and Electro-Optics 2009 and the European Quantum Electronics Conference. CLEO Europe-EQEC 2009. European Conference on. 2009. C. 1.

33. Allsop T. u gp. Inscription and characterization of waveguides written into borosilicate glass by a high-repetition-rate femtosecond laser at 800 nm: article // Appl. Opt. Optical Society of America, 2010. T. 49, № 10. C. 1938-1950.

34. Graf R. u gp. Pearl-chain waveguides written at megahertz repetition rate: article // Appl. Phys. B Lasers Opt. Springer, 2007. T. 87, № 1. C. 21-27.

35. Svelto O., Hanna D.C. Principles of lasers, 4-th ed. Springer, 1998.

36. Born M., Wolf E. Principles of optics. Cambrige: Camprige University Press, 1999.

37. Boyd R.W. Nonlinear Optics. Boston: Academic Press, 1992.

38. Marburger J.H. Self-focusing: theory: article // Prog. Quantum Electron. Elsevier, 1975. T. 4. C. 35-110.

39. Gaeta A.L. Catastrophic collapse of ultrashort pulses: article // Phys. Rev. Lett. APS, 2000. T. 84, № 16. C. 3582.

40. Soileau M.J. u gp. Laser-induced damage and the role of self-focusing: article // Opt. Eng. International Society for Optics and Photonics, 1989. T. 28, № 10. C. 281133.

41. Turitsyn S.K. u gp. Sub-critical regime of femtosecond inscription: article // Opt. Express. Optical

42

43

44

45

46

47

48

49

50

51

52

53

54

55

Society of America, 2007. T. 15, № 22. C. 14750-14764.

Keldysh L. V, others. Ionization in the field of a strong electromagnetic wave: article // Sov. Phys. JETP. 1965. T. 20, № 5. C. 1307-1314.

Schaffer C.B., Brodeur A., Mazur E. Laser-induced breakdown and damage in bulk transparent materials induced by tightly focused femtosecond laser pulses // Meas. Sci. Technol. 2001. T. 12, № 11. C.1784-1794.

Rethfeld B. Unified model for the free-electron avalanche in laser-irradiated dielectrics: article // Phys. Rev. Lett. APS, 2004. T. 92, № 18. C. 187401.

Liu X., Du D., Mourou G. Laser ablation and micromachining with ultrashort laser pulses: article // IEEE J. Quantum Electron. IEEE, 1997. T. 33, № 10. C. 1706-1716.

Du D. u gp. Laser-induced breakdown from 7 ns to 150 fs by impact ionization in Si02 with pulse widths // Appl. Phys. Lett. 2001. T. 64, № 23. C. 3071-3073.

Jia T.Q. u gp. Mechanisms in fs-laser ablation in fused silica: article // J. Appl. Phys. AIP, 2004. T. 95, № 9. C. 5166-5171.

Cardona M., Peter Y.Y. Fundamentals of semiconductors: book. Springer, 2005.

Yablonovitch E., Bloembergen N. Avalanche ionization and the limiting diameter of filaments induced by light pulses in transparent media: article // Phys. Rev. Lett. APS, 1972. T. 29, № 14. C. 907.

Mao S.S. u gp. Dynamics of femtosecond laser interactions with dielectrics: article // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer, 2004. T. 79, № 7. C. 1695-1709.

Stuart B. u gp. Nanosecond-to-femtosecond laser-induced breakdown in dielectrics // Phys. Rev. B. 1996. T. 53, № 4. C. 1749-1761.

Manenkov A. a. Fundamental mechanisms of laser-induced damage in optical materials: today's state of understanding and problems // Opt. Eng. 2014. T. 53, № 1. C. 10901.

Rudenko A., Colombier J.-P., Itina T.E. From random inhomogeneities to periodic nanostructures induced in bulk silica by ultrashort laser: article // Phys. Rev. B. APS, 2016. T. 93, № 7. C. 75427.

Vogel A. u gp. Mechanisms of femtosecond laser nanosurgery of cells and tissues // Appl. Phys. B Lasers Opt. 2005. T. 81, № 8. C. 1015-1047.

Couairon A., Mysyrowicz A. Femtosecond filamentation in transparent media: article // Phys.

Rep. Elsevier, 2007. T. 441, № 2. C. 47-189.

56. Okhrimchuk A.G. u gp. Femtosecond laser writing in the monoclinic RbPb2Cl5:Dy3+ crystal // Opt. Mater. (Amst). Elsevier B.V., 2015. T. 43. C. 1-5.

57. Guizard S. u gp. Contrasted behaviour of an electron gas in MgO, Al2O3 and SiO2: article // EPL (Europhysics Lett. IOP Publishing, 1995. T. 29, № 5. C. 401.

58. Schaffer C. u gp. Dynamics of femtosecond laser-induced breakdown in water from femtoseconds to microseconds. // Opt. Express. 2002. T. 10, № 3. C. 196-203.

59. Sakakura M. u gp. Heating and rapid cooling of bulk glass after photoexcitation by a focused femtosecond laser pulse. // Opt. Express. 2007. T. 15, № 25. C. 16800-16807.

60. Sundaram S.K., Mazur E. Inducing and probing non-thermal transitions in semiconductors using femtosecond laser pulses. // Nat. Mater. 2002. T. 1, № 4. C. 217-224.

61. Du D. u gp. Laser-induced breakdown by impact ionization in SiO2 with pulse widths from 7 ns to 150 fs: article // Appl. Phys. Lett. AIP, 1994. T. 64, № 23. C. 3071-3073.

62. Bauerle D. Laser processing and chemistry. Springer, 2000.

63. Schaffer C.B. u gp. Micromachining bulk glass by use of femtosecond laser pulses with nanojoule energy // Opt. Lett. 2001. T. 26, № 2. C. 93-95.

64. Osellame R. u gp. Optical properties of waveguides written by a 26 MHz stretched cavity Ti : sapphire femtosecond oscillator // Opt. Express. 2005. T. 13, № 2. C. 612-620.

65. Messaddeq S.H. u gp. Study of the photosensitivity of GeS binary glasses to 800nm femtosecond pulses: article // Opt. Express. Optical Society of America, 2012. T. 20, № 3. C. 2824-2831.

66. Streltsov A.M., Borrelli N.F. Study of femtosecond-laser-written waveguides in glasses // J. Opt. Soc. Am. B. 2002. T. 19, № 10. C. 2496.

67. Bernier M., Gagnon S., Vallée R. Role of the 1D optical filamentation process in the writing of first order fiber Bragg gratings with femtosecond pulses at 800nm [Invited] : article // Opt. Mater. Express. Optical Society of America, 2011. T. 1, № 5. C. 832-844.

68. Diez-Blanco V., Siegel J., Solis J. Waveguide structures written in SF57 glass with fs-laser pulses above the critical self-focusing threshold: article // Appl. Surf. Sci. Elsevier, 2006. T. 252, № 13. C. 4523-4526.

69. Haken U. u gp. Refractive index of silica glass: influence of fictive temperature: article // J. Non.

Cryst. Solids. Elsevier, 2000. T. 265, № 1. C. 9-18.

70. Geissberger A.E., Galeener F.L. Raman studies of vitreous Si O 2 versus fictive temperature: article // Phys. Rev. B. APS, 1983. T. 28, № 6. C. 3266.

71. Shimizu M. u gp. Three-dimensional temperature distribution and modification mechanism in glass during ultrafast laser irradiation at high repetition rates // Opt. Express. 2012. T. 20, № 2. C. 934.

72. Zimmermann F. u gp. Ultrastable bonding of glass with femtosecond laser bursts. 2013. T. 52, № 6. C. 1149-1154.

73. Chan J.W. u gp. Structural changes in fused silica after exposure to focused femtosecond laser pulses. // Opt. Lett. 2001. T. 26, № 21. C. 1726-1728.

74. Glezer E.N., Mazur E. Ultrafast-laser driven micro-explosions in transparent materials: article // Appl. Phys. Lett. AIP, 1997. T. 71, № 7. C. 882-884.

75. Ashkenasi D. u gp. Fundamentals and advantages of ultrafast micro-structuring of transparent materials: article // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer, 2003. T. 77, № 2. C. 223-228.

76. Schaffer C.B. u gp. Laser-induced microexplosions in transparent materials: microstructuring with nanojoules: inproceedings // Optoelectronics-Integrated Optoelectronic Devices. 1999. C. 143-147.

77. Juodkazis S. u gp. Laser-induced microexplosion confined in the bulk of a sapphire crystal: evidence of multimegabar pressures: article // Phys. Rev. Lett. APS, 2006. T. 96, № 16. C. 166101.

78. Chan J.W. u gp. Modification of the fused silica glass network associated with waveguide fabrication using femtosecond laser pulses: article // Appl. Phys. A. Springer, 2003. T. 76, № 3. C. 367-372.

79. Homoelle D. u gp. Infrared photosensitivity in silica glasses exposed to femtosecond laser pulses. // Opt. Lett. 1999. T. 24, № 18. C. 1311-1313.

80. Schaffer C.B., Jamison A.O., Mazur E. Morphology of femtosecond laser-induced structural changes in bulk transparent materials: article // Appl. Phys. Lett. AIP, 2004. T. 84, № 9. C. 14411443.

81. Hashimoto T., Juodkazis S., Misawa H. Void recording in silica: article // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer, 2006. T. 83, № 2. C. 337-340.

130

82. Davis K.M. u gp. Writing waveguides in glass with a femtosecond laser // Opt. Lett. 1996. T. 21, № 21. C. 1729.

83. Sen S., Dickinson J.E. Ab initio molecular dynamics simulation of femtosecond laser-induced structural modification in vitreous silica: article // Phys. Rev. B. APS, 2003. T. 68, № 21. C. 214204.

84. Kiyama S. u gp. Examination of etching agent and etching mechanism on femotosecond laser microfabrication of channels inside vitreous silica substrates: article // J. Phys. Chem. C. ACS Publications, 2009. T. 113, № 27. C. 11560-11566.

85. Drevinskas R. u gp. Tailored surface birefringence by femtosecond laser assisted wet etching: article // Opt. Express. Optical Society of America, 2015. T. 23, № 2. C. 1428-1437.

86. Will M. u gp. Optical properties of waveguides fabricated in fused silica by femtosecond laser pulses // Appl. Opt. 2002. T. 41, № 21. C. 4360-4364.

87. Saliminia A., Vallee R., Chin S.L. Waveguide writing in silica glass with femtosecond pulses from an optical parametric amplifier at 1.5 $p,$m: article // Opt. Commun. Elsevier, 2005. T. 256, № 4. C. 422-427.

88. Sudrie L. u gp. Writing of permanent birefringent microlayers in bulk fused silica with femtosecond laser pulses // Opt. Commun. 1999. T. 171, № 4. C. 279-284.

89. Bhardwaj V.R. u gp. Optically produced arrays of planar nanostructures inside fused silica: article // Phys. Rev. Lett. APS, 2006. T. 96, № 5. C. 57404.

90. Yang W. u gp. Self-assembled periodic sub-wavelength structures by femtosecond laser direct writing: article // Opt. Express. Optical Society of America, 2006. T. 14, № 21. C. 10117-10124.

91. Liao Y. u gp. Femtosecond laser nanostructuring in porous glass with sub-50 nm feature sizes: article // Opt. Lett. Optical Society of America, 2013. T. 38, № 2. C. 187-189.

92. Shimotsuma Y. u gp. Self-organized nanogratings in glass irradiated by ultrashort light pulses // Phys. Rev. Lett. 2003. T. 91, № 24. C. 247405 (4 pages).

93. Kazansky P.G. u gp. «Quill» writing with ultrashort light pulses in transparent optical materials // Conf. Lasers Electro-Optics, 2007, CLEO 2007. 2007. T. 151120. C. 12-15.

94. Simova E. u gp. Rewritable nanogratings in fused silica using a focused femtosecond laser beam // CLEO/QELS 2006. 2006. C. 3-4.

95. Poumellec B. и др. Modification thresholds in femtosecond laser processing of pure silica: review of dependencies on laser parameters [Invited] // Opt. Mater. Express. 2011. Т. 1, № 4. С. 766.

96. Richter S. и др. Formation of femtosecond laser-induced nanogratings at high repetition rates // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2011. Т. 104, № 2. С. 503-507.

97. Ramirez L.P.R. и др. Tuning the structural properties of femtosecond-laser-induced nanogratings: article // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer, 2010. Т. 100, № 1. С. 1-6.

98. Hnatovsky C. и др. Fabrication of microchannels in glass using focused femtosecond laser radiation and selective chemical etching: article // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. Springer, 2006. Т. 84, № 1. С. 47-61.

99. Ams M., Marshall G.D., Withford M. Study of the influence of femtosecond laser polarisation on direct writing of waveguides. // Opt. Express. 2006. Т. 14, № 26. С. 6.

100. Arabanian A. S., Massudi R. Study on effect of polarization and frequency chirp of incident pulse on femtosecond-laser-induced modification inside silica glass // J. Opt. Soc. Am. B. 2014. Т. 31, № 4. С. 748.

101. Bukharin M.A., Khudyakov D. V., Vartapetov S.K. Heat accumulation regime of femtosecond laser writing in fused silica and Nd:phosphate glass // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2015. Т. 119, № 1. С. 397-403.

102. Shah L. и др. Waveguide writing in fused silica with a femtosecond fiber laser at 522 nm and 1 MHz repetition rate. // Opt. Express. 2005. Т. 13, № 6. С. 1999-2006.

103. Salter P.S. и др. Structural analysis of direct laser written waveguides // SPIE Photonics West 2014-LASE Lasers Sources. 2014. Т. 8968. С. 896803.

104. Gretzinger T. и др. Ultrafast laser inscription in chalcogenide glass: thermal versus athermal fabrication // Opt. Mater. Express. 2015. Т. 5, № 12. С. 2862.

105. Sun Q. и др. Effect of spherical aberration on the propagation of a tightly focused femtosecond laser pulse inside fused silica // J. Opt. A Pure Appl. Opt. 2005. Т. 7. С. 655-659.

106. Huot N. и др. Analysis of the effects of spherical aberration on ultrafast laser-induced refractive index variation in glass. // Opt. Express. 2007. Т. 15, № 19. С. 12395-12408.

107. Mermillod-Blondin A. и др. Size correction in ultrafast laser processing of fused silica by temporal pulse shaping // Appl. Phys. Lett. 2008. Т. 93, № 2. С. 1-4.

108. Salter P.S. u gp. Exploring the depth range for three-dimensional laser machining with aberration correction // Opt. Express. 2014. T. 22, № 15. C. 17644.

109. Merchant C.A. u gp. High-Resolution Refractive Index and Micro-Raman Spectroscopy of Planar Waveguides in KGd ( WO 4 ) 2 Formed by Swift Heavy Ion Irradiation. 2009. T. 45, № 4. C. 373-379.

110. Cho S.-H. u gp. Fabrication of double cladding structure in optical multimode fibers using plasma channeling excited by a high-intensity femtosecond laser: article // Opt. Commun. Elsevier, 1999. T. 168, № 1. C. 287-295.

111. Liu W. u gp. Femtosecond laser pulse filamentation versus optical breakdown in H2O // Appl. Phys. B Lasers Opt. 2003. T. 76, № 3. C. 215-229.

112. Couairon A. u gp. Filamentation and damage in fused silica induced by tightly focused femtosecond laser pulses // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 2005. T. 71, № 12. C. 1-11.

113. Rodenas A., Kar A.K. High-contrast step-index waveguides in borate nonlinear laser crystals by 3D laser writing // Opt. Express. 2011. T. 19, № 18. C. 17820-17833.

114. Yamada K. u gp. In situ observation of photoinduced refractive-index changes in filaments formed in glasses by femtosecond laser pulses. // Opt. Lett. 2001. T. 26, № 1. C. 19-21.

115. Miura K. u gp. Photowritten optical waveguides in various glasses with ultrashort pulse laser // Appl. Phys. Lett. 1997. T. 71, № 23. C. 3329-3331.

116. Kamata M., Obara M. Control of the refractive index change in fused silica glasses induced by a loosely focused femtosecond laser // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2004. T. 78, № 1. C. 8588.

117. Ams M. u gp. Ultrafast laser-written dual-wavelength waveguide laser. 2012. T. 37, № 6. C. 993995.

118. Osellame R. u gp. Femtosecond laser writing of waveguides in periodically poled lithium niobate preserving the nonlinear coefficient // Appl. Phys. Lett. American Institute of PhysicsAIP, 2007. T. 90, № 24. C. 241107.

119. Chen F., de Aldana J.R.V. Optical waveguides in crystalline dielectric materials produced by femtosecond-laser micromachining // Laser Photonics Rev. 2014. T. 8, № 2. C. 251-275.

120. Choudhury D., Macdonald J.R., Kar A.K. Ultrafast laser inscription: perspectives on future

133

integrated applications // Laser Photon. Rev. 2014. T. 846, № 6. C. n/a-n/a.

121. Burakov I.M. u gp. Spatial distribution of refractive index variations induced in bulk fused silica by single ultrashort and short laser pulses: article // J. Appl. Phys. AIP, 2007. T. 101, № 4. C. 43506.

122. Zhang H. u gp. Heat accumulation during high repetition rate ultrafast laser interaction: Waveguide writing in borosilicate glass // 8th Int. Conf. Laser Ablation. 2007. T. 59. C. 682-686.

123. Li S.L., Ye Y.K., Wang M.W. Femtosecond laser written channel optical waveguide in Nd:YAG crystal // Opt. Laser Technol. Elsevier, 2014. T. 58. C. 89-93.

124. Gross S., Withford M.J., Fuerbach A. Direct femtosecond laser written waveguides in bulk Ti3+:Sapphire // Proc. SPIE 7589, Front. Ultrafast Opt. Biomed. Sci. Ind. Appl. X, 75890U. 2010. T. 0, № 1. C. 1-8.

125. Ehrt D. u gp. Femtosecond-laser-writing in various glasses // J. Non. Cryst. Solids. 2004. T. 345346. C. 332-337.

126. Kroesen S. u gp. Electro-optical tuning of waveguide embedded Bragg gratings in lithium niobate induced by direct femtosecond laser writing // 2013 Conf. Lasers Electro-Optics Eur. Int. Quantum Electron. Conf. CLEO/Europe-IQEC 2013. 2013. T. 22, № 19. C. 165-170.

127. Dubov M., Boscolo S., Webb D.J. Microstructured waveguides in z-cut LiNbO_3 by high-repetition rate direct femtosecond laser inscription // Opt. Mater. Express. 2014. T. 4, № 8. C. 1708.

128. Butt M.A. u gp. Low-repetition rate femtosecond laser writing of optical waveguides in KTP crystals : analysis of anisotropic refractive index changes // Opt. Express. 2015. T. 23, № 12. C. 15343-15355.

129. Dong M.-M. u gp. Waveguides fabricated by femtosecond laser exploiting both depressed cladding and stress-induced guiding core. // Opt. Express. 2013. T. 21, № 13. C. 15522-15529.

130. Osellame R. u gp. Femtosecond writing of active optical waveguides with astigmatically shaped beams // J. Opt. Soc. Am. B. 2003. T. 20, № 7. C. 1559.

131. Ams M. u gp. Slit beam shaping method for femtosecond laser direct-write fabrication of symmetric waveguides in bulk glasses. // Opt. Express. 2005. T. 13, № 15. C. 5676-5681.

132. Liu J. u gp. Waveguide shaping and writing in fused silica using a femtosecond laser // IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 2004. T. 10, № 1. C. 169-173.

134

133. Svalgaard M. Direct writing of planar waveguide power splitters and directional couplers using a focused ultraviolet laser beam: article // Electron. Lett. IET, 1997. Т. 33, № 20. С. 1694-1695.

134. Hibino Y. Silica-based planar lightwave circuits and their applications: article // MRS Bull. Cambridge Univ Press, 2003. Т. 28, № 5. С. 365-371.

135. Bhardwaj V.R. и др. Stress in femtosecond-laser-written waveguides in fused silica. // Opt. Lett. 2004. Т. 29, № 12. С. 1312-1314.

136. Bhardwaj V.R. и др. Femtosecond laser-induced refractive index modification in multicomponent glasses // J. Appl. Phys. 2005. Т. 97, № 8.

137. Efimov O.M. и др. Waveguide writing in chalcogenide glasses by a train of femtosecond laser pulses // Opt. Mater. (Amst). 2001. Т. 17, № 3. С. 379-386.

138. Zoubir A. и др. Direct femtosecond laser writing of waveguides in As2S3 thin films // Opt. Lett. 2004. Т. 29, № 7. С. 748-750.

139. Nejadmalayeri A.H., Herman P.R. Rapid thermal annealing in high repetition rate ultrafast laser waveguide writing in lithium niobate. 2007. Т. 15, № 17. С. 2987-2989.

140. Apostolopoulos V. и др. Femtosecond-irradiation-induced refractive-index changes and channel waveguiding in bulk Ti 3+: sapphire: article // Appl. Phys. Lett. AIP, 2004. Т. 85, № 7. С. 11221124.

141. Liu D. и др. Influence of focusing depth on the microfabrication of waveguides inside silica glass by femtosecond laser direct writing // Appl. Phys. A Mater. Sci. Process. 2006. Т. 84, № 3. С. 257-260.

142. ЛЗОС [Электронный ресурс]. URL: http://lzos.ru/content/view/16/29/ (дата обращения: 27.01.2017).

143. Heraeus [Электронный ресурс]. URL: https://www.heraeus.com/en/hqs/fused_silica_quartz_knowledge_base/properties/properties.asp x (дата обращения: 27.01.2017).

144. Dubov M. и др. Waveguide fabrication in lithium-niobo-phosphate glasses by high repetition rate femtosecond laser: route to non-equilibrium material's states // Opt. Mater. Express. 2014. Т. 4, № 6. С. 1197.

145. Musset O., Boquillon J.P. Flashlamp-pumped Nd: KGW laser at repetition rates up to 50 Hz: article // Appl. Phys. B Lasers Opt. Springer, 1997. Т. 65, № 1. С. 13-18.

135

146. Hnatovsky C. h gp. High-resolution study of photoinduced modification in fused silica produced by a tightly focused femtosecond laser beam in the presence of aberrations // J. Appl. Phys. 2005. T. 98, № 1.

147. Liu Z. h gp. Nondestructive measurement of an optical fiber refractive-index profile by a transmitted-light differential interference contact microscope: article // Appl. Opt. Optical Society of America, 2004. T. 43, № 7. C. 1485-1492.

148. Tsai D.P. h gp. Imaging local index variations in an optical waveguide using a tapping-mode near-field scanning optical microscope: article // Appl. Phys. Lett. AIP, 1999. T. 75, № 8. C. 1039-1041.

149. Oberson P. h gp. Refracted Near-Field Measurements of Refractive Index and Geometry of Silica-on-Silicon Integrated Optical Waveguides. // Appl. Opt. 1998. T. 37, № 31. C. 7268-7272.

150. Bellair C.J. h gp. Quantitative phase amplitude microscopy IV: imaging thick specimens: article // J. Microsc. Wiley Online Library, 2004. T. 214, № 1. C. 62-69.

151. Streltsov A.M., Borrelli N.F. Fabrication and analysis of a directional coupler written in glass by nanojoule femtosecond laser pulses // Opt. Lett. 2001. T. 26, № 1. C. 42-43.

152. Bukharin M., Khudakov D., Vartapetov S. Investigation of Refractive Index Profile Induced with Femtosecond Pulses into Neodymium Doped Phosphate Glass for the Purposes of Hybrid Waveguiding Structures Formation // Phys. Procedia. 2015. T. 71. C. 272-276.

153. Lismont M. h gp. Fiber based optofluidic biosensors // Appl. Phys. Lett. 2014. T. 105, № 13.

154. Barty A. h gp. Quantitative optical phase microscopy // Opt. Lett. 1998. T. 23, № 11. C. 817.

155. Palfalvi L. h gp. Refractive index changes in Mg-doped LiNbO3 caused by photorefraction and thermal effects // J. Opt. A Pure Appl. Opt. 2003. T. 5. C. 280-283.

156. Saleh B.E.A., Teich M.C. Fundamentals of photonics. Wiley series in pure and applied optics. New York: Wiley, 1991.

157. McCaughan L., Murphy E. Influence of temperature and initial titanium dimensions of fiber-Ti: LiNbO 3 waveguide insertion loss at $X$= 1.3 $^$m: article // IEEE J. Quantum Electron. IEEE, 1983. T. 19, № 2. C. 131-136.

158. Okhrimchuk A., Mezentsev V., Lichkova N. Mid-infrared channel waveguides in RbPb 2 Cl 5 crystal inscribed by femtosecond laser pulses: article // Opt. Laser Technol. Elsevier, 2017. T. 92. C. 80-84.

159. Florea C., Winick K.A. Fabrication and characterization of photonic devices directly written in glass using femtosecond laser pulses // J. Light. Technol. 2003. Т. 21, № 1. С. 246-253.

160. Fukuda T. и др. Improvement on asymmetry of low-loss waveguides written in pure silica glass by femtosecond laser pulses: inproceedings // Asia-Pacific Optical and Wireless Communications. 2004. С. 21-28.

161. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Фемтосекундная запись световода с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле // Физическое образование в вузах. 2015. Т. 21, № 1С. С. 47С-48С.

162. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Уменьшение аспектного соотношения структур при фемтосекундной записи в кумулятивном режиме // Физическое образование в вузах. 2015. Т. 21, № 1С. С. 16С-17С.

163. Bukharin M.A., Khudyakov D. V. Characteristics of structural changes in fused silica under the effect of femtosecond laser radiation in the heat accumulation regime // Bull. Russ. Acad. Sci. Phys. 2016. Т. 80, № 10. С. 1248-1252.

164. Diez-Blanco V. и др. Deep subsurface waveguides with circular cross section produced by femtosecond laser writing // Appl. Phys. Lett. 2007. Т. 91, № 5.

165. Chan J.W. и др. Fluorescence Spectroscopy of Color Centers Generated in Phosphate Glasses after Exposure to Femtosecond Laser Pulses // J. Am. Ceram. Soc. 2002. Т. 85. С. 1037-1040.

166. Mikhail A. Ultra short pulse writing of waveguides for advanced 3D integrated optical circuits in fused silica. 2014. С. 8340.

167. Pertsch T. и др. Discrete diffraction in two-dimensional arrays of coupled waveguides in silica // Opt. Lett. 2004. Т. 29, № 5. С. 468-470.

168. Cerullo G. и др. Femtosecond micromachining of symmetric waveguides at 1.5 microm by astigmatic beam focusing. // Opt. Lett. 2002. Т. 27, № 21. С. 1938-1940.

169. Little D.J. и др. Mechanism of femtosecond-laser induced refractive index change in phosphate glass under a low repetition-rate regime // J. Appl. Phys. 2010. Т. 108, № 3.

170. Ferrer A. и др. Deep subsurface optical waveguides produced by direct writing with femtosecond laser pulses in fused silica and phosphate glass // App. Surf. Sci. 2007. Т. 254, № 4. С. 11211125.

171. Okhrimchuk A. и др. Low loss depressed cladding waveguide inscribed in YAG:Nd single crystal

137

by femtosecond laser pulses. // Opt. Express. 2012. Т. 20, № 4. С. 3832-3843.

172. Wu Q. и др. Femtosecond laser-induced periodic surface structure on diamond film // Appl. Phys. Lett. 2003. Т. 82, № 11. С. 1703-1705.

173. Okhrimchuk A. Femtosecond Fabrication of Waveguides in Ion-Doped Laser Crystals // Coherence Ultrashort Pulse Laser Emiss. 2010. Т. 3.

174. Dostovalov A. V. и др. Quantitative characterization of energy absorption in femtosecond laser micro-modification of fused silica // Opt. Express. 2015. Т. 23, № 25. С. 32541.

175. Miyamoto I. и др. Fusion welding of glass using femtosecond laser pulses with high-repetition rates: article // J. Laser Micro/Nanoeng. 2007. Т. 2, № 1. С. 57-63.

176. Carr C.W. и др. Localized dynamics during laser-induced damage in optical materials: article // Phys. Rev. Lett. APS, 2004. Т. 92, № 8. С. 87401.

177. Бухарин М.А., Худяков Д.В. Способ формирования оболочки волноводной структуры в прозрачном объемном материале и оболочка волноводной структуры: пат. 2578747 USA. Россия.

178. Bukharin M.A., Khudyakov D. V., Vartapetov S.K. Femtosecond writing of depressed cladding waveguides in strongly cumulative regime. 2015. Т. 9516. С. 95161A.

179. Bukharin M.A. и др. Femtosecond writing of near-surface waveguides in LiNbO 3 for low-loss electro-optical modulators of broadband emission.

180. Pavel N. и др. Diode-laser pumping into the emitting level for efficient lasing of depressed cladding waveguides realized in Nd:YVO_4 by the direct femtosecond-laser writing technique // Opt. Express. 2014. Т. 22, № 19. С. 23057-23065.

181. Siebenmorgen J. и др. Highly efficient Yb: YAG channel waveguide laser written with a femtosecond-laser // Opt. Express. 2010. Т. 18, № 15. С. 16035-16041.

182. Torchia G.A. и др. Highly efficient laser action in femtosecond-written Nd:yttrium aluminum garnet ceramic waveguides // Appl. Phys. Lett. 2008. Т. 92, № 11. С. 3-5.

183. Fukuda T. и др. Low-loss optical waveguides written by femtosecond laser pulses for three-dimensional photonic devices // Lasers and Applications in Science and Engineering. 2004. С. 524-538.

184. Nasu Y., Kohtoku M., Hibino Y. Low-loss waveguides written with a femtosecond laser for

flexible interconnection in a planar light-wave circuit // Opt. Lett. 2005. Т. 30, № 7. С. 723.

185. Mermillod-Blondin A. и др. Flipping the sign of refractive index changes in ultrafast and temporally shaped laser-irradiated borosilicate crown optical glass at high repetition rates // Phys. Rev. B - Condens. Matter Mater. Phys. 2008. Т. 77, № 10. С. 1-8.

186. Zhang H., Eaton S.M., Herman P.R. Low-loss Type II waveguide writing in fused silica with single picosecond laser pulses // Opt. Express. 2006. Т. 14, № 11. С. 4826-4834.

187. Payne F.P., Lacey J.P.R. A theoretical analysis of scattering loss from planar optical waveguides // Opt. Quantum Electron. 1994. Т. 26, № 10. С. 977-986.

188. Melati D., Morichetti F., Melloni a. A unified approach for radiative losses and backscattering in optical waveguides // J. Opt. 2014. Т. 16, № 5. С. 55502.

189. Семенов А.С., Смирнов В. Л., Шмалько А.В. Интегральная оптика для систем передачи и обработки данных. Москва: Радио и связь, 1990.

190. Aubourg A. и др. Passively Q-switched diode-pumped Er: YAG solid-state laser: article // Opt. Lett. Optical Society of America, 2013. Т. 38, № 6. С. 938-940.

191. Bukharin M.A. и др. Improved optical efficiency of bulk laser amplifiers with femtosecond written waveguides // Proc. SPIE. 2016. Т. 9893. С. 98930G.

192. Bukharin M.A. и др. Writing of 3D optical integrated circuits with ultrashort laser pulses in the presence of strong spherical aberration: inproceedings // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Т. 747, № 1. С. 12054.

193. Bukharin M.A. и др. Dependence of femtosecond writing parameters in waveguide formation process within significantly broad depths range: article // Opt. Quantum Electron. Springer, 2017. Т. 49, № 1. С. 43.

194. Qi J. и др. Fabrication of polarization-independent single- mode waveguides in lithium niobate crystal with femtosecond laser pulses. 2014. Т. 170, № 2007. С. 165-170.

195. Vartapetov S.K. и др. Femtosecond-laser fabrication of cyclic structures in the bulk of transparent dielectrics // Quantum Electron. 2015. Т. 45, № 8. С. 725-730.

196. Okhrimchuk A.G. и др. Waveguide-saturable absorber fabricated by femtosecond pulses in YAG:Cr4+ crystal for Q-switched operation of Yb-fiber laser. // Opt. Lett. 2009. Т. 34, № 24. С. 3881-3883.

197. Furthner J., Penzkofer A. Emission spectra and cross-section spectra of neodymium laser glasses: article // Opt. quantum Electron. Springer, 1992. Т. 24, № 5. С. 591-601.

198. Bukharin M.A. и др. Techniques of surface optical breakdown prevention for low-depths femtosecond waveguides writing // Journal of Physics: Conference Series. 2016. Т. 737, № 1. С. 12015.

199. Bukharin M.A. и др. Femtosecond writing of near-surface waveguides in lithium niobate for low-loss electro-optical modulators of broadband emission: inproceedings // SPIE Photonics Europe. 2016. С. 989102.

200. Eaton S.M. и др. High refractive index contrast in fused silica waveguides by tightly focused, high-repetition rate femtosecond laser // Journal of Non-Crystalline Solids. 2011. Т. 357, № 1113. С. 2387-2391.

201. Chung H.P. и др. Adiabatic light transfer in titanium diffused lithium niobate waveguides // Opt. Express. 2015. Т. 23, № 24. С. 30641-30650.

202. Zhang M. и др. Photorefractive long-period waveguide grating filter in lithium niobate strip waveguide: article // Opt. Quantum Electron. Springer, 2014. Т. 46, № 12. С. 1529-1538.

203. Kostritskii S.M., Korkishko Y.N., Fedorov V.A. Optimization of multi-function integrated optics chip fabricated by proton exchange in LiNbO3 // Fundamentals of Laser Assisted Micro-and Nanotechnologies 2013. 2013. С. 90650E--90650E.

204. Imedea [Электронный ресурс]. URL: http://imedea.uib-csic.es/~salvador/docencia/coms_optiques/addicional/ibm/ch05/05-30.html (дата обращения: 28.01.2017).

205. Newport [Электронный ресурс]. URL: https://www.newport.com/n/practical-uses-and-applications-of-electro-optic-modulators (дата обращения: 28.01.2017).

Список публикаций автора по теме диссертационной работы

А1. Bukharin M.A., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Heat accumulation regime of femtosecond laser writing in fused silica and Nd: phosphate glass // App. Physics A. 2015. Т. 119. №. 1. С. 397-403. А2. Bukharin M., Khudakov D., Vartapetov S. Investigation of refractive index profile induced with femtosecond pulses into neodymium doped phosphate glass for the purposes of hybrid waveguiding structures formation // Physics Procedia. 2015. Т. 71. С. 272-276.

А3. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Патент на изобретение "Способ формирования оболочки волноводной структуры в прозрачном объемном материале и оболочка волноводной структуры" (RU 2578747)

А4. Bukharin M.A., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Femtosecond writing of depressed cladding waveguides in strongly cumulative regime // Proc. of SPIE. 2015. Т. 9516. C. 95161A-1. А5. Bukharin M.A., Khudyakov D.V. Characteristics of structural changes in fused silica under the effect of femtosecond laser radiation in the heat accumulation regime //Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2016. Т. 80. №. 10. С. 1248-1252.

А6. Bukharin M.A., Skryabin N.N., Ganin D.V., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Techniques of surface optical breakdown prevention for low-depths femtosecond waveguides writing //Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2016. Т. 737. №. 1. С. 012015.

А7. Bukharin M.A., Skryabin N.N., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Writing of 3D optical integrated circuits with ultrashort laser pulses in the presence of strong spherical aberration //Journal of Physics: Conference Series. IOP Publishing, 2016. Т. 747. №. 1. С. 012054.

А8. Bukharin M.A., Lyashedko A., Skryabin N.N., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Improved optical efficiency of bulk laser amplifiers with femtosecond written waveguides // Proc. of SPIE. 2016. Т. 98930G. C. 98930G-7.

А9. Bukharin M.A., Skryabin N.N., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Femtosecond writing of near-surface waveguides in lithium niobate for low-loss electro-optical modulators of broadband emission // Proc. of SPIE. 2016. Т. 989102. C. 989102-7.

А10. Bukharin M.A., Skryabin N.N., Khudyakov D.V., Vartapetov S.K. Dependence of femtosecond writing parameters in waveguide formation process within significantly broad depths range // Optical and Quantum Electronics. 2017. Т. 49. №. 1. С. 43.

А11. Бухарин М.А., Худяков Д.В. Лазерная фемтосекундная модификация показателя преломления стекол и создание оптически индуцированных волноводов для ближнего инфракрасного диапазона спектра. // Труды 57-й научной конференции МФТИ с международным участием, Всероссийской научной конференции с 14 международным участием "Актуальные

проблемы фундаментальных и прикладных наук в области физики". 2014. Т. Проблемы современной физики. C. 66-68.

А12. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Исследование профиля показателя преломления, индуцированного фемтосекундными импульсами в фосфатном стекле с неодимом, для целей создания гибридных световедущих структур // Научная сессия МИФИ - 2015, Сборник аннотаций докладов. 2015. Т.2. С. 183.

А13. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Прямая фемтосекундная запись световодов с депрессированной оболочкой в фосфатном стекле с неодимом // IV международная конференция по фотонике и информационной оптике, Сборник научных трудов. 2015. С. 82. А14. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Уменьшение аспектного соотношения структур при фемтосекундной записи в кумулятивном режиме // Физическое образование в вузах. 2015. Т. 21. № 1С. С. 16С-17С.

А15. Бухарин М.А., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Фемтосекундная запись световода с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле // Физическое образование в вузах. 2015. Т. 21. № 1С. С. 47С-48С.

А16. Бухарин М.А., Худяков Д.В. Особенности структурных изменени в кварцевом стекле под действием фемтосекундного лазерного излучения в тепловом кумулятивном режиме // Тезисы докладов Шестой международной конференции "Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных материалов". 2015. C. 75-76.

А17. Бухарин М.А., Скрябин Н.Н., Худяков Д.В. Поточечная фемтосекундная запись оптических интегральных схем с облегченной интеграцией в волоконные лазерные системы // Тезисы 58-й научной конференции МФТИ. 2015. Электронный сборник. URL: http://conf58.mipt.ru/static/reports pdf/173.pdf.

А18. Бухарин М.А., Скрябин Н.Н., Ганин Д.В., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Прямая фемтосекундная запись световодов на малых глубинах залегания под поверхностью кристаллов // Сборник научных трудов V Международной конференции по фотонике и информационной оптике. 2016. C. 107-108.

А19. Бухарин М.А., Скрябин Н.Н., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Запись трехмерных оптических интегральных схем при помощи ультракоротких лазерных импульсов в присутствии сильных сферических аберраций // Сборник трудов II международной конференции "Плазменные, лазерные исследования и технологии". 2016. C.65-66.

А20. Бухарин М.А., Скрябин Н.Н., Худяков Д.В. Тепловые эффекты при фемтосекундной записи оптических волноводов // Тезисы 59-й научной конференции МФТИ. 2016. Электронный сборник. URL: http://conf59.mipt.ru/static/reports_pdf/1711.pdf.

А21. Бухарин М.А., Скрябин Н.Н., Худяков Д.В., Вартапетов С.К. Анализ тепловых процессов перманентного изменения показателя преломления под действием фемтосекундного излучения в кумулятивном режиме // Сборник научных трудов VI международной конференции по фотонике и информационной оптике. С. 118-119.

Список докладов на конференциях по теме диссертационной работы

Б1. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков. Лазерная фемтосекундная модификация показателя преломления стекол и создание оптически индуцированных волноводов для ближнего инфракрасного диапазона спектра. Труды 57-й научной конференции МФТИ, 24-29 ноября 2014, Долгопрудный.

Б2. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Исследование профиля показателя преломления, индуцированного фемтосекундными импульсами в фосфатном стекле с неодимом, для целей создания гибридных световедущих структур. Научная сессия НИЯУ МИФИ-2015, 1621 февраля 2015, Москва.

Б3. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Прямая фемтосекундная запись световодов с депрессированной оболочкой в фосфатном стекле с неодимом. IV международная конференция по фотонике и информационной оптике, 28-30 января 2015, Москва. Б4. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Уменьшение аспектного соотношения структур при фемтосекундной записи в кумулятивном режиме. Конференция-конкурс молодых физиков ФИАН, 2 марта 2015, Москва.

Б5. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Фемтосекундная запись световода с депрессированной оболочкой в кварцевом стекле. Конференция-конкурс молодых физиков ФИАН, 2 марта 2015, Москва.

Б6. M. А. Bukharin, D.V. Khudyakov, S.K. Vartapetov. Femtosecond writing of depressed cladding waveguides in strongly cumulative regime. Optics & Optoelectronics 2015, 13-16 апреля 2015, Прага, Чехия.

Б7. M.A. Bukharin, and D.V. Khudyako. Ultra short pulse writing of waveguides for advanced 3D integrated optical circuits in fused silica. 3rd International Conference on Quantum Technologies, 1317 июля 2015, Москва.

Б8. М.А. Бухарин, Д.В. Худяков. Особенности структурных изменени в кварцевом стекле под действием фемтосекундного лазерного излучения в тепловом кумулятивном режиме. Тезисы докладов Шестой международной конференции "Кристаллофизика и деформационное поведение перспективных материалов", 26-28 мая 2015, Москва.

Б9. М.А. Бухарин, Н.Н. Скрябин, Д.В. Худяков. Поточечная фемтосекундная запись оптических интегральных схем с облегченной интеграцией в волоконные лазерные системы. Тезисы 58-й научной конференции МФТИ, 23-28 ноября 2015 года, Долгопрудный. Б10. М.А. Бухарин, Н.Н. Скрябин, Д.В. Ганин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Прямая фемтосекундная запись световодов на малых глубинах залегания под поверхностью кристаллов.

Сборник научных трудов V Международной конференции по фотонике и информационной оптике, с. 107-108, 3-5 февраля 2016, Москва.

Б11. М.А. Бухарин, Н.Н. Скрябин, Д.В. Худяков, С.К. Вартапетов. Запись трехмерных оптических интегральных схем при помощи ультракоротких лазерных импульсов в присутствии сильных сферических аберраций. Сборник трудов II международной конференции "Плазменные, лазерные исследования и технологии", 25-27 января 2016, Москва.

Б12. M.A. Bukharin, A. Lyashedko, N.N. Skryabin, D.V. Khudyakov and S.K. Vartapetov. Improved optical efficiency of bulk laser amplifiers with femtosecond written waveguides. Photonics Europe 2016, 3-7 апреля 2016, Брюссель, Бельгия.

Б13. M.A. Bukharin, N.N. Skryabin, D.V. Khudyakov and S.K. Vartapetov. Femtosecond writing of near-surface waveguides in lithium niobate for low-loss electro-optical modulators of broadband emission. Photonics Europe 2016, 3-7 апреля 2016, Брюссель, Бельгия.

Б14. M.A. Bukharin, D.V. Khudyakov, S.K. Vartapetov. Comparison of low and high pulse energy regimes of femtosecond waveguide writing in Nd:phosphate glass. International symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies, 27 июня - 1 июля 2016, Санкт-Петербург, Россия.

Б15. M.A. Bukharin, N.N. Skryabin, D.V. Khudyakov, S.K. Vartapetov. Nonmonotonic dependence of femtosecond writing parameters in 3D waveguide formation process within significantly broad depths range. International symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies, 27 июня - 1 июля 2016, Санкт-Петербург, Россия.

Б16. M.A. Bukharin, D.V. Khudyakov, S.K. Vartapetov. Comparison of core- and cladding-written waveguide's parameters inscribed with femtosecond laser pulses. International symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies, 27 июня - 1 июля 2016, Санкт-Петербург, Россия.

Б17. S.M. Kostritskii, M.A. Bukharin, Yu.N. Korkishko, V.A. Fedorov , S.K. Vartapetov. Correction of refractive index profile by femtosecond laser in protonexchanged LiNbO3 Y-branching power divider. International symposium Fundamentals of Laser Assisted Micro- & Nanotechnologies, 27 июня - 1 июля 2016, Санкт-Петербург, Россия.

Б18. M. Bukharin, N. Skryabin, D. Khudyakov, S. Vartapetov. Unique thermal and spectral properties of Yb:KGW crystal for femtosecond writing of highly efficient waveguide amplifiers. Book of abstracts "1st international symposium Advanced photonic materials 2016", pp.35-35, 27 июня - 01 июля 2016, Санкт-Петербург, Россия.

Б19. М.А. Бухарин, Н.Н. Скрябин, Д.В. Худяков. Тепловые эффекты при фемтосекундной записи оптических волноводов. 59-я научная конференция МФТИ, 21-26 ноября 2016, Долгопрудный.

Б20. М.А. Бухарин, Н.Н. Скрябин, Д.В. Худяков, С.К. Вартпетов. Анализ тепловых процессов перманентного изменения показателя преломления под действием фемтосекундного излучения в кумулятивном режиме. VI международная конференция по фотонике и информационной оптике, 1-3 февраля 2017, Москва.

Благодарности

В заключении автор выражает благодарность своему научному руководителю, Худякову Дмитрию Владимировичу, и руководителю компании ООО «Оптосистемы», Вартапетову Сергею Кареновичу, за предоставленную материально-техническую базу, интересную и современную тематику исследований, а также за продуктивные дискуссии и обсуждения. Также автор выражает благодарность Ляшедько Андрею Дмитриевичу за конструктивную помощь в экспериментах и моделировании усиления лазерных импульсов. Считаю долгом поблагодарить Кострицкого Сергея Михайловича за полезные консультации и предоставление кристаллов ниобата лития.

Отдельную благодарность автор выражает Бухариной Айгуль Булатовне, за понимание и поддержку.