基于光場調控的飛秒激光直寫光波導研究進展（特邀）

張彬，王磊，賈曰辰，陳峰

（山東大學物理學院晶體材料國家重點實驗室，濟南250100）

0 引言

飛秒激光直寫是材料精密加工領域最重要的技術之一，可以在透明光學材料內部快速高效地制備三維微納光子結構［1-32］。利用透鏡或顯微物鏡將飛秒激光聚焦到透明材料內部，由于飛秒激光具有超高的峰值功率和超短的脈沖寬度，在焦點附近可以產生多光子吸收、隧穿電離和雪崩擊穿等一系列強烈的非線性相互作用，還能夠抑制熱影響區的形成［1，33］。光波導對光束具有良好的限制和引導作用，激光在光波導中經過一段較長的相互作用距離后，仍然可以保持較高的光強度，這對制備高質量、微型化、多功能的集成光子器件具有十分重要的意義［1，34-37］。1996年，DAVIS K M 等利用飛秒激光在玻璃內部成功制備了光波導，這是有關飛秒激光直寫光波導的最早報道［38］。從此以后，飛秒激光直寫技術被廣泛用于玻璃、晶體和光學陶瓷等透明材料中制備三維光波導和光波導器件（如分束器、頻率轉換器和電光調制器等）［1，39-57］。利用光波導構建的頻率轉換器等微納光子器件，性能較好、集成度較高、塊體材料自身的優異特性也可以得到很好的保留，具有塊體材料器件所不具備的一些特點和優勢。因此，對光波導和集成光波導器件的研究，一直是集成光學和現代光通信領域的研究熱點。

通過多光子吸收、隧穿電離和雪崩擊穿等非線性相互作用過程，飛秒激光在透明材料中可以誘導產生兩種改性（折射率改變）：I 類改性（激光焦點處折射率升高）和II 類改性（激光焦點處折射率降低）［1，58］?！?br>