Научные разработки РХТУ им. Д. И. Менделеева

16. Нанотехнологии и наноматериалы

НАНОСТРУКТУРИРОВАННЫЕ СТЕКЛА, ГЕНЕРИРУЮЩИЕ ВТОРУЮ ОПТИЧЕСКУЮ ГАРМОНИКУ

Область применения и назначение. Активные компоненты нелинейной оптики. В разработанных стеклах оптического качества впервые достигнуты рекордно высокие для стекол значения квадратичной оптической нелинейности. Совокупность физико-химических и экономических характеристик новых материалов, возможность создания на их основе путем теплового полинга высокоэффективных модуляторов и конверторов обеспечивает целесообразность их широкого использования в интегральной и волоконной оптике, в оптоэлектронике.

Краткое описание и основные технические характеристики. Гамма прозрачных стеклообразных материалов оптического качества на основе систем Me2O-Nb2O5-XO2 (Me=Li, Na, K; X = Si, Ge, Р) и Ln2O3-B2O3-GeO2, наноструктурированная нелинейно-оптическими кристаллами щелочных ниобатов или LnBGeO5 соответственно, позволяющая варьировать в широких пределах квадратичную оптическую нелинейность. При этом сигнал генерации второй оптической гармоники (ГВГ) изменяется в пределах - от сотых долей до десятков единиц в сравнении с сигналом ГВГ кварцевого эталона. Тепловой полинг пластин на основе наноструктурированных стекол обеспечивает достижение квадратичной оптической восприимчивости до 5 пм/В, стабильной при температурах до 300°С.

Преимущества. В последние годы ученым США, Франции и Японии удалось создать ряд устройств (электрооптические модуляторы и переключатели на эффекте Покельса, удвоители частоты) на базе термически поляризованного кварцевого стекла в виде волокна или планарных структур. Достигнутые параметры уже представляют интерес для технологических применений, однако дальнейшее их развитие и расширение областей применений ограничено малой квадратичной нелинейностью, характерной для кварцевого стекла. Оптоэлектронные устройства и элементы интегральной оптики на основе наноструктурированных стекол с высокой квадратичной нелинейностью являются альтернативой нелинейно-оптическим кристаллам, особенно с учетом преимуществ стекла в области планарных и волоконных технологий. Широко применяемые в настоящее время ячейки Поккельса на основе ниобата лития характеризуются рядом имманентных недостатков (невысокая лучевая прочность (около 250 МВт/см2 при λ = 1064 нм, τ = 10 нс), наличие значительного пьезоэффекта (как и во всех НЛО кристаллах), приводящее к необходимости демпфирования механических резонансов электрооптической ячейки), которые могут быть полностью устранены в случае применения наноструктурированных поляризованных оксидных стекол.

Степень освоения: лабораторная модель.

Правовая защита: патент в стадии оформления.

Формы сотрудничества: любые.

Представитель для контактов: д.х.н., профессор Сигаев Владимир Николаевич.

Телефон: (495) 496-92-66.

E-mail: vlad.sigaev@gmail.com.