Fabricação e Caracterização de Guias de Onda Canal Escritos com Laser de Fentossegundos em Vidros Fluoroindatos Dopados com Terras Raras.

Abstract

Processos de microfabricação utilizando lasers melhoraram substancialmente nos últimos anos. Em particular a disponibilidade de lasers que operam no regime de fentossegundos contribuiu muito para a fabricação de dispositivos utilizados em áreas como telecomunicações e física médica. Por exemplo, o uso de lasers para escrita direta de guias de onda ópticos em sólidos transparentes é uma técnica de fabricação que está atraindo grande interesse devido à sua simplicidade e baixo custo em comparação com os métodos químicos e processos litográficos. Quando um laser de fentossegundos é focalizado no interior de materiais transparentes pode produzir, nas vizinhanças do foco, uma pequena mudança na estrutura local que, por sua vez, é seguida de uma variação do índice de refração. Caso ocorra o crescimento do índice de refração na região modificada pode-se obter um guia de ondas. No presente trabalho relatamos a fabricação, por escrita a laser, de guias de onda do tipo canal em vidros fluoroindatos dopados com terras raras pela primeira vez. Os vidros utilizados têm composição (em % mol): 35InF3-20ZnF2-16BaF2-20SrF2-2GdF2-2NaF-1GaF3-2ErF3-2TmF3 e 37InF3-20ZnF2-16BaF2-20SrF2-2GdF2-2NaF-1GaF3-2TmF3, onde foi utilizado na fabricação dos guias um sistema amplificado de Ti:safira, operando a 1,0 kHz, com pulsos de 100 fs, centrado em 800 nm. A amostra vítrea com dimensões 1,0 cm x 1,0 cm x 0,3 cm foi colocada num estágio de translação XYZ e o laser foi focalizado por uma lente com distância focal de 2,0 cm e abertura numérica de 0,3. As potências médias utilizadas foram ajustadas entre 1,0 e 8,0 mW e as velocidades de escrita dos guias variou de 0,1 até 4,0 mm/s. Foi feita a caracterização óptica passiva dos guias fabricados, incluindo a inspeção com microscópio óptico, perdas por inserção e perfil dos modos dos guias. As menores perdas (15,1 dB) foram vistas no guia escrito com potência média de 2 mW e velocidade de 0,1 mm/s para um comprimento de onda 632 nm. O alto valor das perdas é atribuído aos defeitos internos existentes nas amostras estudadas. O ganho óptico medido foi de 2,2 dB/cm para o comprimento de onda de 1490 nm com a presença de um laser de excitação a 800 nm e 13,5 mW, em um guia de 1,0 cm de comprimento na amostra de fluoroindato dopada com túlio.