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Efectos de competición durante la redistribución de elementos inducida por láser de femtosegundos entre Ba y La en guías de onda escritas con láser  
Efectos de competición durante la redistribución de elementos inducida por láser de femtosegundos entre Ba y La en guías de onda escritas con láser
Un equipo de investigadores/as con participación del Instituto de Óptica ha publicado un artículo en el que describen el efecto de bloqueo mutuo entre partículas de la misma familia durante el proceso de creación de guías de onda por redistribución de elementos inducida por láser.
El estudio de este fenómeno abre la posibilidad de inhibir efectos no deseados al utilizar estos procesos de redistribución.

Guías de onda


El proceso de creación de una guía de onda implica que al enfocar el rayo láser bajo la superficie de un vidrio, sus componentes se migran modificando índice de refracción local y así se forma un canal con paredes en las que la diferencia de índices confina la luz en su interior como en una fibra óptica.



¿Qué es la redistribución de elementos inducida por láser?


La redistribución de elementos inducida por láser de femtosegundo (Fs-laser induced element redistribution, FLIER) ha sido un tema de investigación intensiva en los últimos años. En este otro artículo ya se publicó una investigación relacionada del mismo grupo.
La mayor parte de la investigación sobre guías de onda basadas en FLIER se refiere a estructuras producidas por la migración cruzada de álcalis (Na, K) y lantánidos (principalmente La).

Esta redistribución de elementos inducida con pulsos de femtosegundos se consigue en vidrios compuestos por varios componentes que son sometidos a repeticiones de un láser de femtosegundo que alcance el interior del material. Este fenómeno puede entenderse como un proceso de termodifusión asociado con el desequilibrio de potencial químico (los componentes químicos de un sistema se desplazan espontáneamente de potenciales químicos altos a los bajos) que se forma en el volumen de vidrio calentado por el láser.
Esta redistribución aumenta cuando en la composición del vidrio están presentes elementos relativamente pesados (por ejemplo, lantánidos) y ligeros (por ejemplo, álcali).
A pesar de esto, los efectos FLIER aparentemente se han pasado por alto en el pasado.

Nuestro trabajo


En las estructuras con contraste de índice de refracción producidas por FLIER, el movimiento cruzado de iones ocurre en una matriz de vidrio caliente y viscosa a alta temperatura. Por lo tanto, se puede esperar la presencia de efectos de cooperación o competencia cuando diferentes tipos de partículas están presentes en la composición de vidrio. Sin embargo, no hay estudios sobre el uso simultáneo de varios tipos de compuestos en la producción de guías de onda mediante escritura fs-laser a través de FLIER.

En este trabajo, nuestro objetivo ha sido analizar la presencia de dichos efectos de migración iónica cooperativa o competitiva sobre FLIER en vidrios preparados para tal fin, vidrios fosfato modificados con la misma cantidad de Na2O y K2O, y diferentes cantidades de BaO y / o La2O3. Estos se utilizaron para producir guías de onda basadas en FLIER.
El comportamiento general y el rendimiento de los vidrios modificados con solo Ba y solo con La fue bastante similar. Sin embargo, las muestras modificadas con óxidos de Ba y La juntos mostraron un fuerte aumento en el umbral de migración y una clara reducción del tamaño y el contraste de índice de las estructuras.
Estas características indican que se producen fuertes efectos de competición en la migración (las partículas se bloquean el paso unas a otras) cuando se introducen portadores de índice de diferentes tipos en la composición del vidrio. Este efecto de competencia se puede aprovechar para inhibir los efectos de termodifusión cruzada no deseados en aplicaciones de escritura con láser de femtosegundos en vidrios multicomponente donde la conservación de la composición del vidrio sea un requisito.

Enlace al artículo científico

Este trabajo es una colaboracoón del Instituto de Óptica, el departamento de Electronic Engineering del National Technological Institute of Mexico, el Instituto de Cerámica y Vídrio y el Departamento de Física de Materiales de la Facultad de Física de la Universidad Complutense de Madrid.
 
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