Nano-indentación y microscopía Raman aplicados al estudio de guías de onda de doble pista en Niobato de Litio grabadas con pulsos láser de femtosegundos

M.R. TEJERINA; D. BIASETTI; S.SUAREZ; G.A. TORCHIA

Bariloche

Conferencia; 98 Reunion Nacional de Fisica Argentina; 2013

La fabricación de guías de onda con láser de femtosegundos se ha utilizado en forma masiva para generar circuitos ópticos con importantes aplicaciones en distintos campos tecnológicos [1]. No obstante, aún no se conocen en forma detallada las características de los sub-procesos que intervienen en la interacción láser de femtosegundos con materiales (absorción no lineal, expansión a alta velocidad, re-solidificación, etc.), por lo cual, esta temática ha motivado un número considerable de trabajos empíricos y teóricos para conocer más a fondo este problema [1-5]. Es este trabajo, se utilizaron mapas de nano-indentación y microscopía Raman confocal en el Niobato de Litio, para estudiar principalmente dos aspectos referidos a propiedades mecánicas de las guías de ondas mencionadas: la variación de densidad y del módulo de elasticidad relativo. Para alcanzar estos objetivos se utilizaron fundamentos teóricos y pseudo-empíricos complementando ambas técnicas entre sí. Como resultado de este análisis, se observó que existe una importante variación (disminución) de la densidad (ya reportada cualitativamente en trabajos anteriores [4]) en la zona de interacción directa con el láser y que disminuye progresivamente hacia la zona de guiado de luz. En el presente trabajo esta variación se determina de forma cuantitativa. Por otro lado, se confirma una importante disminución del módulo de elasticidad relativo (20% aproximadamente)  en las zonas de interacción directa con el láser y una variación de menor envergadura, en las zonas de guiado de luz. En este trabajo se realizó un análisis cuantitativo de la variación de densidad y del módulo de elasticidad de guías de onda fabricadas con pulsos ultracortos en Niobato de Litio,  de los resultados  se concluye que ambas propiedades presenta un comportamiento fuertemente correlacionado. Mientras que la variación de la densidad sirve para el estudio fenomenológico de expansión a alta velocidad que ocurre en el material durante este proceso [5], la variación del módulo de elasticidad es de utilidad, en general, para modelados pseudo-numéricos que estudian los campos residuales de deformación [3].    Referencias:   [1] Femtosecond laser Micromachining Ed R. Osellame, G. Cerullo and R. Ramponi, Springer (2012). [2] A Ferrer,  D. Jaque,  J. Siegel,  A. Ruiz de la Cruz, and  J. Solís J. Appl. Phys. 109, 093107 (2011). [3] M.R. Tejerina, D. Jaque y G.A. Torchia, Journal of Applied Physics, 112, 123108 (2012). [4] J. Burghoff, S. Nolte, and A. Tunnermann, Appl. Phys. A 89, 127 (2007). [5] G. Pezzotti, H. Hagihara and W. Zhu. J. Phys. D: Appl. Phys. 46, 145103 (2013). [6] C.E.J. Dancer, H.M. Curtis, S.M. Bennett, N. Petrinic and R.I. Todd, J. European Ceramic Society, 31, 2177-2187, (2011).