Femtosekundnaya lazernaya zapis' mikrobitov dlya lyuminestsentnoy opticheskoy pamyati v sapfire

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

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.

References

  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).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).