22379

بررسي فرآيند laser backwriting و مشخصه يابي نمونه هاي مورد پردازش

كارشناسي ارشد

فوتونيك

1399/3/12

دكتر محمدرضا جعفرفرد - دكتر داود رزاقي

دكتر هديه پازكيان

فيزيك

با توجه به هدف اين پايان¬نامه كه استفاده و بررسي پديده¬ي (Laser backwriting (LBW به عنوان يكي از روش هاي ساخت موجبرهاي نوري مي باشد، ابتدا ساير روش هاي ساخت و سپس مباني اين روش مرور شده است. مزيت عمده ي اين روش نسبت به ديگر روش ها سرعت بخشيدن به فرآيند ساخت و همچنين كم هزينه بودن آن است. همچنين مباني كندگي ليزري و برهم كنش يون هاي كم انرژي با جامدات كه هر دو طي پديده ي (LBW) اتفاق مي افتند بررسي شده است. در اين پايان نامه فرآيند (LBW) در زيرلايه هاي شفاف شيشه و كوارتز با استفاده از نمونه ي هدف استيل انجام شده است. براي اين منظور از ليزر كيوسوئيچ شده ي Nd:YAG با طول موج 1064 نانومتر استفاده شده است. تغييرات مشاهده شده در زيرلايه ها به ويژه تغيير ميزان نفوذ يون در مواد شفاف طي آناليزهاي مختلف نظير طيف سنجي، پروفايلومتري سطح و آناليزهاي SEM و EDX بررسي شده است. تعداد پالس، نرخ تكرار و شاريدگي ليزر ، كه سه عامل مهم در ميزان پلاسماي حاصل از كندگي از سطح فلز استيل و در نتيجه ايجاد تغييرات در زيرلايه هاي شفاف هستند نيز بررسي شده اند. در اين پايان نامه نتايج به دست آمده براي هر دو زيرلايه با در نظر گرفتن شرايط آزمايش يكسان تحليل شده و نتايج به دست آمده در شرايط مختلف تابش دهي و ضخامت متفاوت زيرلايه ها با يكديگر مقايسه شده است. مشاهدات نشان دهنده ي نتيجه ي رقابت بين پديده هاي مختلف فيزيكي است كه طي كندگي و برهم كنش يون با زيرلايه ها اتفاق افتاده است. با توجه به پيچيدگي كنترل فرآيندهاي مختلف كه طي (LBW) اتفاق مي افتد، سعي شده به صورت تجربي و بدون وارد شدن به جزئيات تئوري، نتايج مشاهده شده در اين پروژه توضيح داده شود تا مسير اصلي پايان نامه حفظ شود.

1399/07/12

Investigation of Laser Backwriting process and characterization of processed samples

10/3/2020 12:00:00 AM

In the recent years, the Laser Backwriting (LBW) process as a method for fabrication of the optical waveguides is introduced. The main advantages of this method are being fast and low-cost in compare with the other methods. In this thesis, at first, a brief introduction to the other fabrication methods of the optical waveguide and the basic of the LBW method is mentioned. In the following, the laser ablation and interaction of low energy ions with surface of the solids are investigated as the dominant phenomena in the LBW. In this thesis, the LBW process in quartz and glass substrates is studied by using the steel target and Q-switched Nd:YAG laser with 1064 nm wavelength. The properties change of the fabricated optical waveguides in the different substrates specially the ion penetration rates are investigated using the different analysis such as the UV-Visible spectroscopy, surface profilometry, SEM and EDX. The experimental results showed that the number of pulses, repetition rate, and fluence of the laser beam are the most effective parameters on the ablation rate and optical parameters of the fabricated waveguides in the transparent substrates. The obtained experimental results for different substrates applying the same experimental condition as well as in the different irradiation conditions and thickness of substrates are compared. The results lead us to the conclusion that there is a competition between different physical phenomena which are happened in laser ablation and interaction of ions with substrates. The analysis of the experimental results is done with focus on the experimental observations rather than considering the complexity of the theoretical formulas to control of the different process in the LBW.