L'usinage au laser femtoseconde est devenu une technologie attrayante permettant des applications allant de la chirurgie oculaire à l'écriture directe sur la masse des matériaux transparents. Des scientifiques de l'Université de Southampton, ROYAUME-UNI, a démontré un nouveau régime d'écriture laser ultrarapide dans du verre de silice, qui produit des nanostructures anisotropes et une biréfrigération associée avec une perte de transmission négligeable. La technologie permet une mise en forme pratique du front d'onde avec une optique plate et une mise en forme du faisceau de polarisation de lasers haute puissance allant de l'ultraviolet à l'infrarouge, ainsi qu'un stockage optique de données haute capacité.

Les optiques conventionnelles (par exemple les lentilles ou les miroirs) manipulent la phase via la différence de chemin optique en contrôlant l'épaisseur ou l'indice de réfraction du matériau. Récemment, les chercheurs ont signalé que des fronts d'onde arbitraires de la lumière peuvent être obtenus avec des optiques plates en faisant varier l'anisotropie dans l'espace, en utilisant la phase géométrique ou Pancharatnam-Berry. Cependant, malgré diverses méthodes employées pour la structuration de l'anisotropie, produire une biréfringence spatialement variable avec une faible perte, le seuil de dommage élevé et la durabilité restent un défi.

En outre, les technologies de structuration de biréfringence ont également été utilisées pour générer des faisceaux lumineux à polarisation variant dans l'espace appelés faisceaux vectoriels, en particulier à polarisation radiale ou azimutale. Les faisceaux vectoriels à polarisation radiale sont particulièrement intéressants en raison de la composante de champ électrique longitudinal non nulle lorsqu'ils sont étroitement focalisés, permettant une imagerie en superrésolution. La polarisation radiale est également le choix optimal pour le traitement des matériaux. D'autre part, les faisceaux vectoriels azimutaux peuvent induire des champs magnétiques longitudinaux avec des applications potentielles en spectroscopie et en microscopie. Néanmoins, générer de tels faisceaux avec un rendement élevé n'est pas une mince affaire.

Dans un article publié dans Science de la lumière et applications , scientifiques du Centre de recherche en optoélectronique, Université de Southampton, ROYAUME-UNI, a démontré un nouveau type de modification biréfringente avec une perte ultra-faible par écriture directe laser ultrarapide dans du verre de silice. La modification biréfringente découverte qui est complètement différente de celle classique provenant des nanoréseaux ou des nanoplaquettes, contient des nanopores distribués aléatoirement avec des formes anisotropes allongées, aligné perpendiculairement à la polarisation d'écriture, qui sont responsables de la haute transparence et de la biréfringence contrôlable.

Cette modification biréfringente a permis la fabrication d'éléments optiques biréfringents variant dans l'espace à très faibles pertes, notamment un prisme plat à phase géométrique et une lentille, convertisseurs de faisceaux vectoriels et ralentisseurs d'ordre zéro, qui peut être utilisé pour les lasers de haute puissance. La transmission élevée des UV au proche infrarouge et la durabilité élevée des éléments optiques biréfringents démontrés dans le verre de silice surmontent les limites de la phase géométrique et de la mise en forme de la polarisation à l'aide de matériaux et de méthodes de fabrication conventionnels, notamment des cristaux liquides photo-alignés et des méta-surfaces.

Les chercheurs rapportent :« Nous avons observé une modification induite par laser ultrarapide dans le verre de silice avec la preuve de la formation de nanopores anisotropes représentant un nouveau type de matériau nanoporeux. La technologie de polarisation à faible perte et de motif de phase géométrique élargit les applications des éléments optiques à phase géométrique et du faisceau vectoriel. convertisseurs pour lasers de haute puissance et sources de lumière visible et UV. La modification biréfringente sélective dans l'espace avec une transparence élevée permet également un stockage de données multiplexé de grande capacité dans du verre de silice.