نام پژوهشگر: معصومه صحرایی
معصومه صحرایی مرتضی حاجی محمودزاده
در بسیاری از ابزارهای اپتیکی، تابش قطبیدهی خطی مورد نیاز است. به این منظور، قطبندهها به طور گسترده در ابزارهای اپتیکی، لیزرها و قطعات الکترواپتیکی بهکار میروند. در سامانههای لیزری به قطبندههایی نیاز داریم که در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و آسیب نبینند. مطالعات نشان میدهد که در میان انواع قطبندهها، قطبندههای لایهنازک بهترین گزینه برای کاربرد در سامانههای لیزری است. قطبندههای لایهی نازک، میتوانند در برابر تابش لیزرهای توان بالا مقاومت کنند و در سامانههای لیزری، کارایی خوبی داشته باشند. در این پژوهش یک قطبندهی لایهنازک در طول موج 1540 نانومتر طراحی و ساخته شد. این قطبنده برای تولید نور قطبیدهی خطی به منظور کلید زنی q در کاواک لیزری، استفاده میشود. به طور خلاصه، میتوان با استفاده از یک مجموعهی چارک موجی از لایههای دی الکتریک با ضرایب شکست بالا و پایین که به صورت متناوب روی بستره انباشت شدهاند، پوششهای اپتیکی با بازتاب بالا بهدست آورد. پهنای طیفی ناحیهی بازتاب بالا برای قطبش s بزرگتر از پهنای طیفی مربوط به قطبش pاست. در این ناحیه تراگسیل برای قطبش s پایین و تراگسیل برای قطبش pبالااست. این طراحی به عنوان یک قطبنده عمل میکند. طراحی توسط نرم افزار پیشرفته طراحی لایههای نازک انجام شد. در طراحی قطبنده، برای ماده با ضریب شکست پایین از دی اکسید سیلیسیوم و برای ماده با ضریب شکست بالا از دی اکسید تیتانیوم استفاده کردیم. این مواد دارای آستانه آسیب لیزری بالایی در برابر تابشهای پرتوان لیزری هستند. طراحی نهایی قطبنده، شامل یک بسترهی شیشهای از جنس bk7 و یک سامانهی هجده لایهای شامل لایههای متناوب از دی اکسید تیتانیوم و دی اکسید سیلیسیوم است. در این طراحی، زاویهی تابش فرودی 56 درجه است که زاویهی بروستر برای شیشهی bk7 است. با انتخاب مناسب پارامترهای مختلف از جمله نوع و ویژگیهای مواد مورد استفاده، تعداد لایهها و نحوهی توزیع میدان الکتریکی در لایهها و بهینهسازی آنها، کارایی قطبنده و آستانه آسیب لیزری آن افزایش یافت. نمونه به روش تبخیر فیزیکی در محفظهی خلاء و توسط پرتو الکترونی، لایه نشانی و ساخته شد. بعد از چندین طراحی و اجرا و بهینهسازی پارامترها، در نهایت قطبندهی نهایی طراحی و ساخته شد. طیف عبور قطبنده توسط طیف سنج دو پرتوی اندازه گیری شد. بررسی طیف اندازهگیری شدهی قطبنده در اجرای نهایی، نشان داد که در طول موج 1540 نانومتر، میزان عبور برای قطبش p، 82/87 و میزان عبور برای قطبش s، 43/0 است و توان تفکیک این قطبنده (نسبت عبور قطبش p به عبور قطبش s یعنی )، 204 بهدست آمد و نتیجهی قابل قبولی در این پژوهش حاصل شد.