Densificação induzida por laser em sílica fundida usando pulsos sub-30 fs sobrepostos espacialmente

Nos últimos anos, a exposição a laser femtossegundo não ablativo com pulsos sobrepostos espacialmente (ou seja, cumulativos espacialmente) emergiu como um processo chave na escrita tridimensional de padrões em substratos dielétricos em volume. Quando não cumulativo temporalmente e combinado com etapas de pós-processamento, este processo define uma nova técnica de fabricação em sílica fundida, encontrando aplicações em um número amplo de áreas, incluindo — mas não se limitando a — micromecânica, óptica integrada, microeletrônica, microfluídica, armazenamento de informações e combinações desses campos para novas aplicações de sensoriamento integrado. Para a sílica fundida, evidências mostraram que existe um limite de duração do comprimento do pulso em torno de 200 fs, marcando a fronteira entre dois regimes de modificação de material radicalmente diferentes, cada um levando a uma aplicação específica. Larguras de pulso abaixo de 200 fs levam à densificação localizada, permitindo a escrita direta de guias de onda ópticos, enquanto larguras de pulso acima desse valor produzem nanostruturas auto-organizadas causando uma expansão de volume localizada e maior suscetibilidade ao ataque de vários produtos químicos. Aqui, focamos nossa atenção no regime abaixo de 200 fs, usando taxas de repetição baixas e pulsações não cumulativas temporalmente. Em particular, utilizamos pulsos muito curtos, ou seja, na faixa de 30 fs — um regime ainda inexplorado do ponto de vista de modificações cumulativas espaciais. Nosso objetivo é entender como as modificações estruturais obtidas por pulsos sobrepostos evoluem com a variação da sobreposição dos pulsos, e como uma duração de pulso mais curta pode correlacionar-se com maior densificação do material. Esse conhecimento é particularmente importante para a próxima geração de dispositivos fotônicos, onde aumentar o nível de densificação induzida por laser é um fator chave para a integração fotônica de alta densidade.