近日，我室研究生史久丽（第一作者）和张培晴研究员（通讯作者）在Optics and Laser Technology（IF=5）期刊上发表了题为“Fabrication of high aspect ratio two-dimensional gratings inside tellurate glass using femtosecond laser”的论文。文章链接：https://doi.org/10.1016/j.optlastec.2024.112243

       飞秒激光器的引入将二维衍射光栅的制造带入了一个新的时代。飞秒激光加工的独特优势在于其极高的峰值功率和超短的脉冲宽度，可以实现高精度的微纳米加工而不会产生明显的热损伤，从而可以直接在材料内部刻写复杂的光栅结构.在红外光学应用中，对材料的选择要求很高，因为红外光源的广泛使用要求光学元件具有良好的红外透过率和较高的衍射效率。碲酸盐玻璃是一种特殊的红外光学材料，具有宽带透明度，高折射率，光学非线性，机械强度，稳定性和可定制性。它的红外透射范围（0.4~7 μm）特别值得注意，因为它填补了石英玻璃无法覆盖红外波段的空白.

       在本工作中，我们利用飞秒激光直接写入方法在碲化玻璃内部创建高质量的光栅结构。利用不同的激光能量和聚焦深度，研究了光栅结构加工的最佳参数。通过实验，成功制备了不同厚度的光栅结构，并对二维光栅的衍射光斑和效率进行了分析。分析了光栅的折射率，确定了衍射效率与光栅厚度之间的关系。该方法不仅证明了VBGs在红外光谱范围内的优势，而且为进一步开发用于光通信、光谱仪和传感器的高效衍射元件提供了技术参考。

图1 飞秒激光制备二维光栅的部分俯视图和侧刨图

图2 二维光栅的图样、衍射效率以及衍射光斑