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Femtosecond laser ablation of transparent microphotonic devices and computer-generated holograms
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2017-09-04 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7nr04377e Tawfiq Alqurashi 1, 2, 3, 4, 5 , Yunuen Montelongo 5, 6, 7, 8, 9 , Pavel Penchev 1, 2, 3, 4, 5 , Ali K. Yetisen 2, 3, 4, 5, 10 , Stefan Dimov 1, 2, 3, 4, 5 , Haider Butt 1, 2, 3, 4, 5
Nanoscale ( IF 5.8 ) Pub Date : 2017-09-04 00:00:00 , DOI: 10.1039/c7nr04377e Tawfiq Alqurashi 1, 2, 3, 4, 5 , Yunuen Montelongo 5, 6, 7, 8, 9 , Pavel Penchev 1, 2, 3, 4, 5 , Ali K. Yetisen 2, 3, 4, 5, 10 , Stefan Dimov 1, 2, 3, 4, 5 , Haider Butt 1, 2, 3, 4, 5
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Femtosecond laser ablation allows direct patterning of engineering materials in industrial settings without requiring multistage processes such as photolithography or electron beam lithography. However, femtosecond lasers have not been widely used to construct volumetric microphotonic devices and holograms with high reliability and cost efficiency. Here, a direct femtosecond laser writing process is developed to rapidly produce transmission 1D/2D gratings, Fresnel Zone Plate lenses, and computer-generated holograms. The optical properties including light transmission, angle-dependent resolution, and light polarization effects for the microphotonic devices have been characterized. Varying the depth of the microgratings from 400 nm to 1.5 μm allowed the control over their transmission intensity profile. The optical properties of the 1D/2D gratings were validated through a geometrical theory of diffraction model involving 2D phase modulation. The produced Fresnel lenses had transmission efficiency of ∼60% at normal incidence and they preserved the polarization of incident light. The computer-generated holograms had an average transmission efficiency of 35% over the visible spectrum. These microphotonic devices had wettability resistance of contact angle ranging from 44° to 125°. These devices can be used in a variety of applications including wavelength-selective filters, dynamic displays, fiber optics, and biomedical devices.
中文翻译：
飞秒激光烧蚀透明微光子器件和计算机生成的全息图
飞秒激光烧蚀允许在工业环境中直接对工程材料进行构图，而无需诸如光刻或电子束光刻之类的多阶段工艺。然而，飞秒激光器尚未被广泛用于以高可靠性和成本效率来构造体积微光子器件和全息图。在这里，飞秒激光的直接写入过程被开发出来，以快速产生透射1D / 2D光栅，菲涅耳波带片透镜和计算机生成的全息图。已经表征了微光子器件的光学性质，包括透光率，与角度有关的分辨率和偏振效应。将微光栅的深度从400 nm更改为1.5μm，可以控制其透射强度曲线。通过涉及2D相位调制的衍射模型的几何理论验证了1D / 2D光栅的光学特性。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。
更新日期：2017-09-21
中文翻译：
飞秒激光烧蚀透明微光子器件和计算机生成的全息图
飞秒激光烧蚀允许在工业环境中直接对工程材料进行构图，而无需诸如光刻或电子束光刻之类的多阶段工艺。然而，飞秒激光器尚未被广泛用于以高可靠性和成本效率来构造体积微光子器件和全息图。在这里，飞秒激光的直接写入过程被开发出来，以快速产生透射1D / 2D光栅，菲涅耳波带片透镜和计算机生成的全息图。已经表征了微光子器件的光学性质，包括透光率，与角度有关的分辨率和偏振效应。将微光栅的深度从400 nm更改为1.5μm，可以控制其透射强度曲线。通过涉及2D相位调制的衍射模型的几何理论验证了1D / 2D光栅的光学特性。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。所生产的菲涅耳透镜在法向入射时的透射效率约为60％，并且保留了入射光的偏振。计算机生成的全息图在可见光谱范围内的平均透射效率为35％。这些微光子器件的接触角的耐润湿性在44°至125°的范围内。这些设备可用于多种应用，包括波长选择滤光片，动态显示器，光纤和生物医学设备。
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