Фемтосекундная лазерная запись микробитов для люминесцентной оптической памяти в сапфире

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Модификация объема синтетического оптического сапфира сфокусированными (NA = 0.55) фемтосекундными (150 фс) лазерными импульсами с длиной волны 525 нм демонстрирует формирование микрообластей размером 2 × 2 × 25 мкм3 с увеличением люминесценции в полосе 700–850 нм, связанной с образованием сложных комплексов вакансий F2 и F22+ и ионов Cr3+. При энергии в импульсе 5–22.5 нДж не происходит повреждения кристаллической решетки сапфира, что делает данный режим обработки перспективным при записи трехмерных микрокодов для люминесцентной оптической памяти с емкостью до 10 Гбит/см3 и их безошибочного считывания при однофотонной лазерной накачке.

Об авторах

П. А. Данилов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН; Московский государственный технический университет им. Н. Э. Баумана

Москва, Россия; Москва, Россия

А. В. Горевой

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Email: a.gorevoy@lebedev.ru
Москва, Россия

И. Д. Матяев

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

И. В. Гриценко

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

В. Н. Курлов

Институт физики твердого тела им. Ю. А. Осипьяна РАН

Черноголовка, Россия

С. И. Кудряшов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Список литературы

  1. F. Chen and J. V. de Aldana, Laser Photonics Rev. 8, 251 (2014).
  2. Y. Shimotsuma, M. Sakakura, P. G. Kazansky, M. Beresna, J. Qiu, K. Miura, and J. Qiu, Adv. Mater. 22, 5438 (2010).
  3. A. Dostovalov, K. Bronnikov, V. Korolkov, S. Babin, E. Mitsai, A. Mironenko, M. Tutov, D. Zhang, K. Sugioka, J. Maksimovic, T. Katkus, S. Juodkazis, A. Zhizhchenko, and A. Kuchmizhak, Nanoscale 12, 13431 (2020).
  4. N. Skryabin, A. Kalinkin, I. Dyakonov, and S. Kulik, Micromachines 11, 1 (2020).
  5. D. Zayarny, JETP Lett. 103, 309 (2016).
  6. J. Zhang, M. Gecevicius, M. Beresna, and P. G. Kazansky, Phys. Rev. Lett. 112, 033901 (2014).
  7. Q.Wang, Y.-H. Lei, Y. Wang, Z.-T. Liu, Y.-H. Yu, X.-Q. Liu, B.-R. Gao, K.-M. Xu, and L. Wang, Opt. Express 32, 46140 (2024).
  8. S. Fedotov, A. Lipatiev, T. Lipateva, S. Lotarev, E. Mel'nikov, and V. Sigaev, J. Am. Ceram. Soc. 104, 4297 (2021).
  9. S. Kudryashov, P. Danilov, N. Smirnov, E. Kuzmin, A. Rupasov, R. Khmelnitsky, G. Krasin, I. Mushkarina, and A. Gorevoy, Micromachines 14, 1300 (2023).
  10. H. Wang, Y. Lei, L. Wang, M. Sakakura, Y. Yu, G. Shayegarrad, and P. G. Kazansky, Laser Photonics Rev. 16, 2100563 (2022).
  11. P. Anderson, E. Aranas, Y. Assaf et al. (Collaboration), ACM Transactions on Storage 21, 1 (2025).
  12. S. Fedotov, A. Okhrimchuk, A. Lipatiev, A. Stepko, K. Piyanzina, G. Y. Shakhgildyan, M. Y. Presniakov, I. Glebov, S. Lotarev, and V. Sigaev, Opt. Lett. 43, 851 (2018).
  13. A. Saini, C. Christenson, T. Khattab, R. Wang, R. Twieg, and K. Singer, J. Appl. Phys. 121, 043101 (2017).
  14. Z. Hu, X. Huang, Z. Yang, J. Qiu, Z. Song, J. Zhang, and G. Dong, Light Sci. Appl. 10, 140 (2021).
  15. X. Huang, Q. Guo, D. Yang, X. Xiao, X. Liu, Z. Xia, F. Fan, J. Qiu, and G. Dong, Nat. Photonics 14, 82 (2020).
  16. S. Kudryashov, P. Danilov, N. Smirnov et al. (Collaboration), Nanomaterials 13, 192 (2023).
  17. W. Cheng, Z. Wang, X. Liu, Y. Cheng, and P. Polynkin, Opt. Lett. 48, 751 (2023).
  18. R. Babunts, Y. A. Uspenskaya, A. Bundakova, G. Mamin, E. Mokhov, and P. Baranov, JETP Lett. 118, 629 (2023).
  19. G. Wang, H. Zuo, H. Zhang, Q. Wu, M. Zhang, X. He, Z. Hu, and L. Zhu, Mater. Des. 31, 706 (2010).
  20. V. Kurlov, in Sapphire: Properties, Growth and Applications, Pergamon, Elsevier Science Ltd., Oxford, UK (2001), p. 8259.
  21. G. Katyba, K. Zaytsev, I. Dolganova, I. Shikunova, N. Chernomyrdin, S. Yurchenko, G. Komandin, I. Reshetov, V. Nesvizhevsky, and V. Kurlov, Progress in Crystal Growth and Characterization of Materials 64, 133 (2018).
  22. S. Zhou, S. Yuan, Y. Liu, L. J. Guo, S. Liu, and H. Ding, Applied Surface Science 355, 1013 (2015).
  23. W. Wang, W. Yang, H. Wang, Y. Zhu, M. Yang, J. Gao, and G. Li, Vacuum 128, 158 (2016).
  24. G. Akselrod, M. Akselrod, E. Benton, and N. Yasuda, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 247, 295 (2006).
  25. H. Fan, M. Ryu, R. Honda, J. Morikawa, Z.-Z. Li, L. Wang, J. Maksimovic, S. Juodkazis, Q.-D. Chen, and H.-B. Sun, Nanomaterials 9, 1414 (2019).
  26. S. Xu, H. Fan, Z.-Z. Li, J.-G. Hua, Y.-H. Yu, L. Wang, Q.-D. Chen, and H.-B. Sun, Opt. Lett. 46, 536 (2021).
  27. S. Juodkazis, K. Nishimura, H. Misawa, T. Ebisui, R. Waki, S. Matsuo, and T. Okada, Adv. Mater. 18, 1361 (2006).
  28. L. Capuano, R. Tiggelaar, J. Berenschot, J. Gardeniers, and G. Romer, Optics and Lasers in Engineering 133, 106114 (2020).
  29. M. S. Akselrod, S. S. Orlov, G. M. Akselrod, G. J. Sykora, K. J. Dillin, and T. H. Underwood, in Optical Data Storage 2007, International Society for Optics and Photonics, ed. by B. Bell and T. Shimano, SPIE, Portland, OR, USA (2007), v. 6620, p. 662003.
  30. B. D. Evans, G. J. Pogatshnik, and Y. Chen, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, Section B: Beam Interactions with Materials and Atoms 91, 258 (1994).
  31. M. S. Akselrod, A. E. Akselrod, S. S. Orlov, S. Sanyal, and T. H. Underwood, Journal of Fluorescence 13, 503 (2003).
  32. T. Mohanty, N. Mishra, F. Singh, S. Bhat, and D. Kanjilal, Radiat. Meas. 36, 723 (2003).
  33. J. Ma, M. E. Thomas, P. McGuiggan, and J. B. Spicer, Opt. Eng. 59, 087101 (2020).
  34. W. Zhu and G. Pezzotti, Journal of Raman J. Raman Spectrosc. 42, 2015 (2011).
  35. D. T. M. Phan, T. Hager, and W. J. Raman Spectrosc. 48, 453 (2017).
  36. E. Yu. Zykova, K. E. Ozerova, A. A. Tatarintsev, and A. N. Turkin, Opt. Spectrosc. 130, 1104 (2022).
  37. C. Guguschev, J. Gotze, and M. Gobbels, Am. Mineral. 95, 449 (2010).
  38. V. Kortov, V. Pustovarov, and T. Shtang, Radiat. Meas. 85, 51 (2016).
  39. S. V. Solov'ev, I. I. Milman, and A. I. Syurdo, Physics of the Solid State 54, 726 (2012).
  40. N. Lazareva, A. Rakevich, and E. Martynovich, Fundamental research 2 (part 12), 2585 (2015).
  41. E. Martynovich, A. Tokarev, and V. Grigorov, Opt. Commun. 53, 254 (1985).
  42. T. Toyoda, T. Obikawa, and T. Shigenari, Materials Science and Engineering B 54, 33 (1998).
  43. R. D. Simmonds, P. S. Salter, A. Jesacher, and M. J. Booth, Opt. Express 19, 24122 (2011).
  44. P. S. Salter and M. J. Booth, Light: Light Sci. Appl. 8, 110 (2019).
  45. Y. S. Gulina, J. Zhu, A. V. Gorevoy, N. I. Dolzhenko, P. A. Danilov, E. N. Rimskaya, and S. I. Kudryashov, JETP Lett. 121, 32 (2025).
  46. M. Chen, J. Shao, Y. Zhao, G. Hu, M. Zhu, Y. Chai, K. Zhang, and H. Ma, Opt. Mater. Express 12, 533 (2022).
  47. A. Major, F. Yoshino, I. Nikolakakos, J. Aitchison, and P. Smith, Opt. Lett. 29, 602 (2004).
  48. W. J. Gignac, R. S. Williams, and S. P. Kowalczyk, Phys. Rev. B 32, 1237 (1985).
  49. N. Smirnov, S. Kudryashov, A. Rudenko, D. Zayarny, and A. Ionin, Applied Surface Science 562, 150243 (2021).
  50. Физические величины: справочник, под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Мейлихова, Энергоатомиздат, М. (1991).
  51. A. Vogel, J. Noack, G. Huttmann, and G. Paltauf, Applied Physics B 81, 1015 (2005).

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2025