Исследование фотоиндуцированного формирования микроструктур на поверхности карбазолосодержащих азополимеров в зависимости от плотности мощности освещающего пучка
Подлипнов В.В., Ивлиев Н.А., Хонина С.Н., Нестеренко Д.В., Васильев В.С., Акимова Е.А.

Самарский национальный исследовательский университет имени академика С.П. Королева, 443086, Россия, г. Самара, Московское шоссе, д. 34,

ИСОИ РАН – филиал ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН, 443001, Россия, г. Самара, ул. Молодогвардейская, д. 151,
Институт прикладной физики Академии Наук Молдовы, г. Кишинев, Республика Молдова

Аннотация:
В настоящей работе описан синтез и измерены оптические характеристики азополимера на основе поли-N-эпоксипропилкарбазола и хромофора 4-(4-нитрофенилазо)-анилина, Найдены закономерности в формировании поверхностных микроструктур под действием Гауссова пучка, сфокусированного на плёнке синтезированного полимера. Продемонстрировано анизотропное формирование поверхностных микроструктур при линейной поляризации лазерного излучения. Изучена зависимость образования микроструктуры от плотности мощности пучка, а также экспериментально исследованы нелинейные оптические эффекты, возникающие в структуре азополимера под действием высокоинтенсивного лазерного луча. Описаны нелинейные эффекты, возникающие при образовании микроструктур при помощи пучков с линейной и эллиптичной поляризацией.

Ключевые слова:
оптическая запись материалов, азополимер, фотоизомеризация, поверхностные наноструктуры, пучок Гаусса.

Цитирование:
Подлипнов, В.В.
Исследование фотоиндуцированного формирования микроструктур на поверхности карбазолсодержащего азополимера в зависимости от плотности мощности освещающего пучка / В.В. Подлипнов, Н.А. Ивлиев, С.Н. Хонина, Д.В. Нестеренко, В.С. Васильев, Е.А. Акимова // Компьютерная оптика. – 2018. – Т. 42, № 5. – С. 779-785. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-5-779-785.

Литература:

  1. Andrews, D.L. Structured light and its applications: An introduction to phase-structured beams and nanoscale optical forces / D.L. Andrews. – London: Academic, 2008. – 341 p. – ISBN: 978-0-12-374027-4.
  2. Hell, S.W. Breaking the diffraction resolution limit by stimulated-emission-depletion fluorescence microscopy / S.W. Hell, J. Wichmann // Optics Letters. – 1994. – Vol. 19, Issue 11. – P. 780-782. – DOI: 10.1364/OL.19.000780.
  3. Bernet, S. Quantitative imaging of complex samples by spiral phase contrast microscopy / S. Bernet, A. Jesacher, S. Fürhapter, C. Maurer, M. Ritsch-Marte // Optics Express. – 2006. – Vol. 14, Issue 9. – P. 3792-3805. – DOI: 10.1364/OE.14.003792.
  4. Aakhte, M. SSPIM: a beam shaping toolbox for structured selective plane illumination microscopy / M. Aakhte, E.A. Ehsan, H.A.J. Muller // Scientific Reports. – 2018. – Vol. 8. – 10067. – DOI: 10.1038/s41598-018-28389-8.
  5. Hnatovsky, C. Polarization-dependent ablation of silicon using tightly focused femtosecond laser vortex pulses / C. Hnatovsky, V.G. Shvedov, N. Shostka, A.V. Rode, W. Krolikowski // Optics Letters. – 2012. – Vol. 37, Issue 2. – P. 226-228. – DOI: 10.1364/OL.37.000226.
  6. Anoop, K.K. Femtosecond laser surface structuring of silicon using optical vortex beams generated by a q-plate / K.K. Anoop, A. Rubano, R. Fittipaldi, X. Wang, D. Paparo, A. Vecchione, L. Marrucci, R. Bruzzese, S. Amoruso // Applied Physics Letters. – 2014. – Vol. 104, Issue 24. – 241604. – DOI: 10.1063/1.4884116.
  7. Syubaev, S. Direct laser printing of chiral plasmonic nanojets by vortex beams / S. Syubaev, A. Zhizhchenko, A. Kuchmizhak, A. Porfirev, E. Pustovalov, O. Vitrik, Yu. Kulchin, S. Khonina, S. Kudryashov // Optics Express. – 2017. – Vol. 25, Issue 9. – P. 10214-10223. – DOI: 10.1364/OE.25.010214.
  8. Pushkarev, D. Effect of phase front modulation on the merging of multiple regularized femtosecond filaments / D. Pushkarev, D. Shipilo, A. Lar’kin, E. Mitina, N. Panov, D. Uryupina, A. Ushakov, R. Volkov, S. Karpeev, S. Kho­nina, O. Kosareva, A. Savel’ev // Laser Physics Letters. – Vol. 15, Issue 4. – 2018. – 045402. – DOI: 10.1088/1612-202X/aaa9ad.
  9. Arlt, J.Atom guiding along Laguerre-Gaussian and Bessel light beams /J. Arlt, T. Hitomi, K. Dholakia // Applied Physics. – 2000. – Vol. 71, Issue 4. – P. 549-554. – DOI: 10.1007/s003400000376.
  10. McGloin, D.Interfering Bessel beams for optical micromanipulation / D. McGloin, V. Garcés-Chávez, K. Dholakia // Optics Letters. – 2003. – Vol. 28, Issue 8. – P. 657-659. – DOI: 10.1364/OL.28.000657.
  11. Сойфер, В.А. Оптическое манипулирование микрообъектами: достижения и новые возможности, порожденные дифракционной оптикой / В.А. Сойфер, В.В. Котляр, С.Н. Хонина // Физика элементарных частиц и атомного ядра. – 2004. – Т. 35, № 6. – С. 1368-1432.
  12. Reicherter, M. Optical particle trapping with computer-generated holograms written on a liquid-crystal display / M. Reicherter, T. Haist, E.U. Wagemann, H.J. Tiziani // Optics Letters. – 1999. – Vol. 24, Issue 8. – P. 608-610. – DOI: 10.1364/OL.24.000608.
  13. Скиданов, Р.В. Микроманипуляция с использованием бинарного динамического модулятора света / Р.В. Скиданов, С.Н. Хонина, В.В. Котляр // Компьютерная оптика. – 2008. – Т. 32, № 4. – P. 361-365.
  14. Ostrovsky, A.S. Generation of the “perfect” optical vortex using a liquid-crystal spatial light modulator / A.S. Ostrovsky, C. Rickenstorff-Parrao, V. Arrizón // Optics Letters. – 2013. – Vol. 38, Issue 4. – P. 534-536. – DOI: 10.1364/OL.38.000534.
  15. Хило, Н.А. Преобразование порядка бесселевых пучков в одноосных кристаллах / Н.А. Хило, Е.С. Петрова, А.А. Ры­жевич // Квантовая электроника. – 2001. – Т. 31, № 1. – С. 85-89.
  16. Fadeyeva, T.A. Spatially engineered polarization states and optical vortices in uniaxial crystals / T.A. Fadeyeva, V.G. Shvedov, Y.V. Izdebskaya, A.V. Volyar, E. Brasselet, D.N. Neshev, A.S. Desyatnikov, W. Krolikowski, Y.S. Kiv­shar // Optics Express. – 2010. – Vol. 18, Issue 10. – P. 10848-10863. – DOI: 10.1364/OE.18.010848.
  17. Khonina, S.N. Polarization conversion under focusing of vortex laser beams along the axis of anisotropic crystals / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, V.D. Paranin, A.A. Morozov // Physics Letters A. – 2017. – Vol. 381, Issue 30. – P. 2444-2455. – DOI: 10.1016/j.physleta.2017.05.025.
  18. Дифракционная оптика и нанофотоника / Е.А. Безус, Д.А. Быков, Л.Л. Досколович, А.А. Ковалев, В.В. Котляр, А.Г. Налимов, А.П. Порфирьев, Р.В. Скиданов, В.А. Сойфер, С.С. Стафеев, С.Н. Хонина, под ред. В.А. Сойфера. – М.: Физматлит, 2014. – 608 с. – ISBN: 978-5-9221-1571-1.
  19. Sekkat, Z. Laser nanofabrication in photoresists and azopolymers / Z. Sekkat, S. Kawata // Laser & Photonics Reviews. – 2014. – Vol. 8, Issue 1. – P. 1-26. – DOI: 10.1002/lpor.201200081.
  20. Ishitobi, H. The anisotropic nanomovement of azo-polymers / H. Ishitobi, M. Tanabe, Z. Sekkat, S. Kawata // Optics Express. – 2007. – Vol. 15, Issue 2. – P. 652-659. – DOI: 10.1364/OE.15.000652.
  21. Rochon, P. Optically induced and erased birefringence and dichroism in azoaromatic polymers / P. Rochon, J. Gosselin, A. Natansohn, S. Xie // Applied Physics Letters. – 1992. – Vol. 60, Issue 1. – P. 4-5. – DOI: 10.1063/1.107369.
  22. Lee, M.-J. Photo-responsive polymers and their applications to optical memory / M.-J. Lee, D.-H. Jung, Y.-K. Han // Molecular Crystals and Liquid Crystals. – 2006. – Vol. 444, Issue 1. – P. 41-50. – DOI: 10.1080/15421400500377602.
  23. Achimova, E. Noise minimised high resolution digital holographic microscopy applied to surface topography / E. Achimova, V. Abaskin, D. Claus, G. Pedrini, I. Shevkunov, V. Katkovnik // Computer Optics.– 2018. – Vol. 42, Issue 2. – P. 267-272. – DOI: 10.18287/2412-6179-2018-42-2-267-272.
  24. Chida, T. Transient grating formation in azo-doped polymer and its application to DNA-based tunable dye laser / T. Chida, Y. Kawabe // Optical Materials. – 2014. – Vol. 36, Issue 4. – P. 778-781. – DOI: 10.1016/j.optmat.2013.11.027.
  25. Meshalkin, A. Direct photoinduced surface relief formation in carbazole-based azopolymer using polarization holographic recording / A. Meshalkin, S. Robu, E. Achimova, A. Prisacar, D. Shepel, V. Abaskin, G. Triduh // Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. – 2016. – Vol. 18, No 9-10. – P. 763-768.
  26. Andries, A. Application of carbazole-containing polymer materials as recording media / A. Andries, V. Abaskin, E. Achimova, A. Meshalkin, A. Prisacar, S. Sergheev, S. Robu, L. Vlad // Physica Status Solidi A. – 2011. – Vol. 208, Issue 8. – P. 1837-1840. – DOI: 10.1002/pssa.201084040.
  27. Bian, S. Photoinduced surface deformations on azobenzene polymer films / S. Bian, J.M. Williams, D.Y. Kim, L. Li, S. Balasubramanian, J. Kumar, S. Tripathy // Journal of Applied Physics. – 1999. – Vol. 86, Issue 8. – P. 4498-4508. – DOI: 10.1063/1.371393.
  28. Khonina, S.N. Optimization of focusing of linearly polarized light / S.N. Khonina, I. Golub // Optics Letters. – 2011. – Vol. 36, Issue 3. – P. 352-354. – DOI: 10.1364/OL.36.000352.
  29. Khonina, S.N. Experimental demonstration of the generation of the longitudinal E-field component on the optical axis with high-numerical-aperture binary axicons illuminated by linearly and circularly polarized beams / S.N. Khonina, S.V. Karpeev, S.V. Alferov, D.A. Savelyev, J. Laukkanen, J. Turunen // Journal of Optics. – 2013. – Vol. 15, Issue 8. – 085704. – DOI: 10.1088/2040-8978/15/8/085704.
  30. Khonina, S.N. Time behavior of focused vector beams / S.N. Khonina, I. Golub // Journal of the Optical Society of America A. – 2016. – Vol. 33, Issue 10. – P. 1948-1954. – DOI: 10.1364/JOSAA.33.001948.

© 2009, IPSI RAS
Россия, 443001, Самара, ул. Молодогвардейская, 151; электронная почта: ko@smr.ru ; тел: +7 (846) 242-41-24 (ответственный секретарь), +7 (846) 332-56-22 (технический редактор), факс: +7 (846) 332-56-20