I moderni sistemi di comunicazione spesso utilizzano fibre ottiche per trasportare segnali attraverso o tra dispositivi. Le ottiche integrate in questi dispositivi combinano più di una funzione in un unico circuito. Però, la trasmissione del segnale richiede lunghe fibre ottiche, che rende difficile la miniaturizzazione del dispositivo. Invece di lunghe fibre ottiche, gli scienziati hanno iniziato a testare le guide d'onda planari.

Nel Rivista di fisica applicata , i ricercatori dell'Università di Leeds riferiscono di uno studio assistito da laser su un tipo di vetro che si rivela promettente come materiale per amplificatori a guida d'onda planare a banda larga. Questo materiale è realizzato drogando un tipo di vetro a base di zinco, sodio e tellurio con l'elemento delle terre rare erbio. Gli amplificatori a guida d'onda drogati con erbio hanno attirato l'attenzione perché la transizione elettronica per l'erbio avviene alla stessa lunghezza d'onda, 1,5 micron, questo è uno standard nelle tecnologie delle telecomunicazioni.

Mentre una guida d'onda planare guida la luce lungo un unico piano geometrico, i ricercatori hanno utilizzato una tecnica nota come drogaggio al plasma laser ultraveloce che utilizza laser ultraveloci per incorporare ioni di erbio come film sottili in un substrato di silice. I ricercatori hanno puntato un laser ad alta intensità sulla superficie del vetro drogato con erbio, che ha fatto esplodere un minuscolo cratere e ha prodotto una sottile pellicola dal pennacchio di materiale espulso.

Le loro misurazioni durante il processo di formazione del film si sono concentrate sulla soglia di ablazione del vetro. Questa quantità descrive l'energia minima richiesta per separare atomi o molecole da un'intensa irradiazione laser. I ricercatori hanno determinato come la soglia di ablazione nel loro sistema fosse influenzata dal raggio del raggio laser, il numero di impulsi laser e la concentrazione dello ione drogante erbio.

Hanno scoperto che la soglia di ablazione non dipende dalla bassa concentrazione di drogante di ioni erbio necessaria per progettare qualsiasi dispositivo. Sebbene questo studio si sia concentrato esclusivamente sugli ioni di erbio come drogante, "Questo risultato potrebbe essere applicabile ad altri materiali dielettrici lavorati con laser ultraveloci, "ha detto Thomas Mann, un autore sulla carta.

Gli investigatori hanno anche esaminato la forma e le caratteristiche dei minuscoli crateri esplosi nel vetro. Comprendere la morfologia dei crateri prodotti durante il processo di fabbricazione è importante per controllare proprietà come la porosità, la superficie, e la capacità del materiale di disperdere o assorbire la luce.

"Queste proprietà sono importanti per la progettazione di altri materiali dielettrici per applicazioni che richiedono un'area superficiale nella fotocatalisi, rilevamento, celle a combustibile e solari, ed estrazione della luce nei LED, " Ha detto Mann. La prossima fase della loro ricerca riguarderà l'ingegneria più precisa di film sottili e guide d'onda per amplificatori, sensori e altri dispositivi.