常規光學器件通過其構成材料的厚度或折射率來實現波前控製。英國南安普敦大學光電研究中心的一個(ge) 研究小組發現，在石英玻璃中進行激光寫(xie) 入可以推動一種非常有前途的新型光學器件，當光波通過不同的參數轉換時，可以利用幾何相位（GP）偏移，例如偏振。

“自發現激光以來，研究人員已經對強激光輻射與(yu) 玻璃的相互作用進行了許多研究，而玻璃是現代光學技術中的關(guan) 鍵材料，”該小組成員Peter G. Kazansky說表示：“玻璃的應用範圍很廣，從(cong) 用於(yu) 激光焊接的高功率激光器到用於(yu) 光通信的光波導。新的激光寫(xie) 入技術也可能是平麵光盤中大容量數據存儲(chu) 的突破。”

偏光元件製作

偏振GP光學元件的製造需要一種稱為(wei) 光學材料的雙折射圖案化的方法。南安普敦團隊表示，盡管這些元件可以通過液晶的光致對準來製造，但其應用受到紫外線（UV）和紅外線區域的高吸收以及低化學和熱耐久性的限製。另一種方法是在石英玻璃上壓印自組裝的納米光柵結構。然而，由於(yu) 納米結構的光散射而造成的光學損失是一個(ge) 重大缺陷。

因此，該團隊嚐試了一種新型的飛秒激光誘導的雙折射刻蝕。研究人員利用激光在石英玻璃中沿垂直於(yu) 偏振方向拉長的隨機分布納米孔。由於(yu) 各向異性納米孔與(yu) 納米光柵結構根本不同，代表了一種新型材料。

Kazansky表示：“在超快激光直接寫(xie) 入過程中，玻璃中光束的緊密聚焦會(hui) 產(chan) 生高強度，從(cong) 而導致多光子吸收，然後發生雪崩電離和材料改性。使用飛秒脈衝(chong) 的一個(ge) 關(guan) 鍵優(you) 勢是，此類脈衝(chong) 可以快速而精確地沉積能量，從(cong) 而導致僅(jin) 限於(yu) 焦距處的材料改變。”

盡管尚不清楚納米孔形成的確切機製，但Kazansky表示：“缺陷形成，碰撞電離和受輻照區域的高溫可能是造成這種情況的原因。”

未來市場機遇

研究人員表示，他們(men) 的飛秒激光在石英玻璃中用於(yu) 雙折射構圖可提供超低散射損耗，在可見光範圍內(nei) 具有99％的透射率，在低至330 nm的紫外線光譜範圍內(nei) 具有90％以上的透射率。

Kazansky認為(wei) ，低損耗對於(yu) 實現玻璃中的高容量偏振，多路複用5D光學存儲(chu) 器至關(guan) 重要。這項技術已被許可給一家私人公司，並且與(yu) 微軟的團隊合作證明了玻璃中5D數據存儲(chu) 的概念。

對於(yu) 技術的大規模商業(ye) 化，當前的主要挑戰是提高寫(xie) 入速度以及超快激光器的高成本。Kazansky認為(wei) ，要應對這些挑戰，大約需要三到五年。