C 1 по 5 октября 2018 года в ФИАН им. Лебедева проходила Международная конференция по сверхбыстрой оптической науке  –  International Conference on Ultrafast Optical Science (UltrafastLight-2018).

На открытии конференции прозвучал пленарный доклад академика РАН Виталия Ивановича Конова, директора Центра естественно-научных исследований ИОФ РАН, Института общей физики им. А.М. Прохорова – “Laser nanoablation – a novel technique for presize structuring and functionalization of diamond”.

Алмаз – уникальный материал по своей природе и свойствам, в том числе и оптическим. Одно из них – прозрачность в широком спектре (от УФ до среднего ИК). Возможность производить синтетические кристаллы дало толчок развитию науки и техники. Существуют два основных способов синтеза алмазов –               в условиях высоких температур и давления (HPHT) и процесс химического осаждения из паровой фазы (CVD). Российская компания, занимающаяся синтезом алмазов – www.cvd-diamond.ru/ru/about/.

CVD diamond. Wikimedia Commons

В работе предложена и изучена методика малоинтенсивной импульсной лазерной абляции алмаза в воздухе. Это можно реализовать при интенсивности импульса ниже порога поверхностной графитизации с коэффициентами абляции в диапазоне 10^-7– 10^-2/импульса. Соответственно, только несколько атомов углерода или кластеров могут быть удалены (в среднем) за время воздействия каждого лазерного импульса. Поэтому такой режим абляции называется наноабляцией.

Лазерная абляция. ©Техкульт

Эксперименты группой ученых проводились с использованием фемтосекундных эксимерных лазеров (длины волн 800, 400 и 266 нм), а также с наносекундными эксимерными лазерами. Исследовались синтетические монокристаллы и поликристаллические алмазные пластины.

Было продемонстрировано, что метод наноаблации может быть эффективно применен для наноструктурирования алмазной поверхности.

Такое наноструктурирование поверхности алмаза позволяет производить дифракционные решетки, например, фазовой дифракционной решетки с глубиной рельефа ~130 нм (см. статью QE, 2016 , Volume 46, Number 12, Pages 1154–1158).

Также возможно создание цилиндрических линз для ТГц диапазона, линз для рентгеновских лучей и многоих других компонентов на основе наноабляции алмазов.

Ещё одним из эффектов наноаблации является формирование структурных дефектов на поверхности алмаза, обработанного лазером. В кристаллах алмаза, легированных азотом, часть таких дефектов идентифицируется как центры окраски азота (N-V центры). Это новый путь к изготовлению однофотонных источников, которые представляют особый интерес для квантовой оптики.

Подготовлено на основании материалов, представленных на конференции UltrafastLight-2018.