Публикации

Femtosecond direct laser writing in silicate glasses doped with silver and cadmium sulfide / M. P. Vetchinnikov, G. Y. Shakhgildyan, A. S. Lipatiev et al. // Journal of Physics: Conference Series. — 2019. — no. 1199. — P. 012028–1–012028–5. Femtosecond direct laser writing (DLW) in oxide glasses doped with photosensitive agents (noble metals and semiconductors) opens new routes for precise space-selective tuning of material properties and development of functional photonic devices including integrated waveguides, optical switches, and volume optical memory. In this study, we showed how DLW can be used for the spatially-selective formation of micron-sized luminescent domains in the bulk of Ag-doped and CdS-doped silicate glasses. Multiphoton ionization caused by DLW leads to local heating of glass in the focal point, which initiates the precipitation and growth of luminescent Ag nanoclusters and CdS quantum dots in the periphery of the domains. The luminescence intensity of the formed domains depends on the laser exposure parameters, such as pulse energy and number of pulses that can be used in the future for multilevel optical data recording. [ DOI ]

Laser writing of polarization-sensitive birefringence in sodium-borosilicate glass / S. V. Lotarev, A. S. Lipat’iev, S. S. Fedotov et al. // Glass and Ceramics. — 2019. — Vol. 76, no. 3-4. — P. 85–88. It is demonstrated that femtosecond laser pulses can be used to form birefringent microregions in sodium borosilicate glass with the composition 68 SiO2, 27 B2O3, 4 Na2O, and 1 Al2O3 (mol.%); the birefringence is associated with the formation of nanogratings and its slow axis is oriented perpendicular to the polarization plane of the writing laser beam. The dependences of the phase shift of the light passing through these microregions on the number and energy of the laser pulses forming them are determined. It is shown by means of confocal RS spectroscopy that the content of sodium cations decreases in the formed microregions. [ DOI ]

Optical properties transformation under laser treatment of hybrid organic-inorganic thin films / R. Saifutyarov, O. Petrova, I. Taydakov et al. // Physica Status Solidi (A) Applications and Materials. — 2019. — P. 1800647. [ DOI ]

Ultrafast laser-induced nanogratings in sodium germanate glasses / S. V. Lotarev, S. S. Fedotov, A. I. Kurina et al. // Optics Letters. — 2019. — Vol. 44, no. 7. — P. 1564–1567. We report ultrafast laser inscription of nanogratings possessing form birefringence in binary sodium germanate glasses in a wide range of Na2O content from 3 to 22 mol.%. A minimal number of laser pulses required to induce noticeable form birefringence is shown to grow exponentially with Na2O content in glass. Atomic force microscopy showed similarity of their periodical structure and period value to those in the nanogratings formed in fused silica. A sharp pulse duration threshold below which laser pulses do not induce nanogratings in the studied glasses has been revealed. Formation of a nanograting in 22Na2O·78GeO2 at the studied conditions is accompanied by crystallization of a surrounding submicron layer and partial crystallization inside the nanograting with precipitation of Na2Ge4O9 crystals. [ DOI ]

Ultrafast-laser vitrification of laser-written crystalline tracks in oxide glasses / S. V. Lotarev, A. S. Lipatiev, T. O. Lipateva et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2019. — Vol. 516. — P. 1–8. We report a method of femtosecond laser-induced vitrification of crystalline tracks laser-written in glasses with different crystallization ability including lanthanum borogermanage, barium titanium silicate and lithium niobium silicate glasses. We have found that crystalline tracks consisting of nonlinear optical LaBGeO5 and BaTi2Si2O8 phases corresponding to glass-forming compositions could be readily amorphized by the femtosecond beam, whereas the laser-induced vitrification of a track consisting of LiNbO3 crystalline phase possessing a non-glass-forming composition is more complicated but also possible. The suggested technique provides reversibility of femtosecond laser-induced space-selective crystallization of glasses and thus extends the functionality of the direct laser writing of crystal-in-glass architectures that is important for the fabrication of novel integrated optical components and devices. [ DOI ]

Лазерная запись поляризационно-зависимого двулучепреломления в натриевоборосиликатном стекле / С. В. Лотарев, А. С. Липатьев, С. С. Федотов и др. // Стекло и керамика. — 2019. — № 3. — С. 3–8.

Обратимая лазерная кристаллизация литиевониобиевосиликатного стекла / А. С. Наумов, А. С. Липатьев, С. В. Лотарев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — Т. 33 из 4(214). — РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, 2019. — С. 109–111.

Особенности фемтосекундного лазерного модифицирования сурьмяно-силикатного стекла / А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, С. C. Федотов и др. // Стекло и керамика. — 2019. — № 11. — С. 8–12. Изучены особенности воздействия сфокусированных фемтосекундных лазерных импульсов на сурьмяно-силикатное стекло состава 25Sb2O3·75SiO2 % (молярное содержание) в тепловом и нетепловом режимах. Установлено, что в отличие от кварцевого стекла, щелочносиликатных и некоторых боросиликатных стекол в модифицированных лазером областях изученного стекла не возникает двулучепреломления формы, характерного для образования нанорешеток. При воздействии 10^6 импульсов с энергией более 100 нДж и частотой следования 10 и 200 кГц в модифицированных областях возникает слабое двулучепреломление, медленная ось которого параллельна плоскости поляризации записывающего лазерного пучка, сопровождающееся выпадением кристаллических фаз, по всей видимости, включающих кубическую модификацию Sb2O3.

Фемтосекундное лазерное модифицирование прозрачного литиево-алюмосиликатного ситалла и исходного стекла, содержащего сурьму / В. Н. Сигаев, А. С. Липатьев, С. C. Федотов и др. // Стекло и керамика. — 2019. — № 10. — С. 9–13. Изучены особенности воздействия пучка фемтосекундного лазера на литиево-алюмосиликатное стекло, содержащее сурьму, и полученный из него термообработкой ситалл с коэффициентом теплового расширения, близким к нулю в широкой области температур. Как в нетепловом, так и в тепловом режиме лазерного воздействия продемонстрировано локальное уменьшение показателя преломления в модифицированных лазерным пучком областях ситалла, в нетепловом режиме достигающее значения 0,002. Основной причиной уменьшения показателя преломления, по всей видимости, является частичная аморфизация кристаллической фазы β-эвкриптита.

3-bit writing of information in nanoporous glass by a single sub-microsecond burst of femtosecond pulses / S. S. Fedotov, A. G. Okhrimchuk, A. S. Lipatiev et al. // Optics Letters. — 2018. — Vol. 43, no. 4. — P. 851–854. We have found that a single sub-microsecond burst of femtosecond laser pulses produces a sub-micrometer cavity possessing the homogeneous birefringence with slow-axis orientation perpendicular to polarization of the laser beam in high-silicate nanoporous glass. Retardance and the root mean square of slow-axis orientation are investigated in dependence on the energy and the number of pulses in the burst. A burst of just three pulses with 98 ns inter-pulse intervals has been shown to induce homogeneous birefringence, and a burst of four pulses has provided birefringence with retardance of 35 nm, which is sufficient for reliable readout of the information recorded with multilevel encoding in slow-axis orientation. A text file has been recorded and read out in an array of birefringent cavities, each carrying 3 bits of information. The sub-microsecond burst of femtosecond pulses paves the way for a multiple increase of the rate of digital information recording with multilevel encoding in glass. [ DOI ]

Controlling the optical characteristics of laser-induced microstructures in zinc phosphate glass containing silver / A. S. Lipat’ev, M. P. Vetchinnikov, G. Y. Shakhgil’dyan et al. // Glass and Ceramics. — 2018. — Vol. 74, no. 11-12. — P. 385–388. [ DOI ]

Crystal-in-glass architecture engineering: writing, erasing and rewriting by a femtosecond laser beam / A. S. Lipatiev, S. V. Lotarev, A. G. Okhrimchuk et al. // CrystEngComm. — 2018. — Vol. 20, no. 22. — P. 3011–3015. We report a technique to erase a defective or undesirable laser-grown crystal-in-glass architecture, or a given part inside the glass, through a laser-induced space-selective melting process using an example of LaBGeO5 crystalline tracks in lanthanum borogermanate glass. We have also shown that it is possible to rewrite the crystalline tracks in re-melted glass. [ DOI ]

Direct femtosecond laser-induced formation of cds quantum dots inside silicate glass / M. P. Vetchinnikov, A. S. Lipatiev, G. Y. Shakhgildyan et al. // Optics Letters. — 2018. — Vol. 43, no. 11. — P. 2519–2522. We report the one-step precipitation of CdS quantum dots in the volume of CdS-doped silicate glass under the focused femtosecond laser beam without additional heat treatment of glass. Femtosecond direct laser writing leads to the annular distribution of the precipitated CdS quantum dots in laser-written domain optical properties of which could be tuned by laser beam parameters. Increasing the laser pulse number to 103 significantly enhances luminescence intensity in the domains, while further increasing up to 106 pulses leads to luminescence quenching. A possible scenario for the formation and distribution of quantum dots is proposed. [ DOI ]

Early stages of crystallization of lanthanum-borogermanate glass by a femtosecond laser beam / A. S. Lipat’ev, S. V. Lotarev, T. O. Lipat’eva et al. // Glass and Ceramics. — 2018. — Vol. 75, no. 5-6. — P. 213–216. Regions in the bulk of lanthanum borogermanate glass modified by a femtosecond laser beam were studied by means of optical microscopy and confocal Raman scattering (RS) spectroscopy. The obtained data show that, at the stages preceding the formation of an LaBGeO5 microcrystal, upon irradiation by a femtosecond beam in a certain interval of laser pulse energy germanium nanocrystals precipitate in the zone of local heating. The correlation between the conditions of laser irradiation leading to the appearance of germanium nanocrystals and the conditions ensuring with high probability the crystallization of phases of the low-temperature modification of lanthanum borate and stillwellite-like lanthanum borogermanate suggest that germanium nanocrystals can serve as nuclei for heterogeneous crystallization of LaBO3 and LaBGeO3. [ DOI ]

Femtosecond laser assisted local crystallization of barium-titanate-silicate glass / A. S. Lipat’ev, I. A. Moiseev, S. V. Lotarev et al. // Glass and Ceramics (English translation of Steklo i Keramika). — 2018. — Vol. 74, no. 11-12. — P. 423–427. Local crystallization of barium titanate silicate glass under the action of femtosecond laser beam was studied. The effect of the scan rate of the laser beam and the energy of the laser pulses on the morphology of the channels containing crystals of fresnoite Ba2TiSi2O8 was determined. Polarization Raman scattering spectroscopy was used to determine the predominant orientation of fresnoite crystals with formed channels. The results open up prospects for developing and fabricating waveguide crystal structures with low optical losses for photonics and integrated optics. [ DOI ]

Growth of fresnoite single crystal tracks inside glass using femtosecond laser beam followed by heat treatment / A. S. Lipatiev, I. A. Moiseev, S. V. Lotarev et al. // Crystal Growth and Design. — 2018. — Vol. 18, no. 11. — P. 7183–7190. We have studied the space-selective microcrystallization of barium titanium silicate glass under the femtosecond laser beam. The glass composition (mol %) was 40BaO·20TiO2·40SiO2 corresponding to the composition of polar fresnoite phase known for its large second-order optical susceptibility. Optical and micro-Raman microscopy confirmed the laser-induced formation of the Ba2TiSi2O8 crystalline tracks and their morphology was investigated by transmission electron microscopy. The possibility of a 20-fold increase in laser scanning speed providing homogeneous crystal track growth using the laser beam with an elliptical cross-section as compared to the conventional Gaussian beam has been shown. It has been demonstrated for the first time that annealing of laser-written crystalline tracks leads to substantial improvement of the quality of tracks structure tending to that of the fresnoite single crystal, which can be an important step in the development of single crystal optical waveguide components for photonics. [ DOI ]

Laser-assisted precipitation of metal and semiconductor nanoparticles in oxide glass / M. P. Vetchinnikov, A. S. Lipatiev, G. Y. Shakhgildyan et al. // American J. Computer Sci. and Inform. Technology. — 2018. — Vol. 6. — P. 38–38. [ DOI ]

Light-driven nanoperiodical modulation of alkaline cation distribution inside sodium silicate glass / S. Lotarev, S. Fedotov, A. Lipatiev et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2018. — Vol. 479. — P. 49–54. Chemical differentiation of atoms in the nanoscale by femtosecond laser treatment enabling the formation of periodical nanostuctures (nanogratings) is demonstrated for the first time in sodium silicate glass. We report periodical redistribution of Na+ cations in SiO2 matrix related to the formation of nanogratings in 15Na2O·85SiO2 glass. They are shown to be similar to nanogratings in silica glass but their inscription is a much longer process taking 105–107 laser pulses. SEM, TEM and EDXA analysis revealed substantial migration of Na+ from the laser-irradiated area. Na+ cations remaining in nanogratings are accumulated at the boundaries or inside the 20–30 nm thick nanoplanes whereas the chemical composition of regions between the nanoplanes approaches to pure SiO2 making a drastic chemical differentiation on a nanoscale. Thus, the opportunity of optically driven nanoperiodical modulation of alkaline cation distribution inside the glass changing its properties in the nanoscale has been shown. This cation redistribution is expected to stimulate the search for new approaches to the design of complex nanostructured architectures in a glassy matrix. [ DOI ]

Multilevel data writing in nanoporous glass by a few femtosecond laser pulses / A. S. Lipatiev, S. S. Fedotov, A. G. Okhrimchuk et al. // Applied optics. — 2018. — Vol. 57, no. 4. — P. 978–982. Multidimensional data recording inside nanoporous high-silica glass by a femtosecond laser beam has been investigated. It is shown that three femtosecond laser pulses at pulse repetition rates up to 1 MHz are sufficient for recording 3 bits of information inside nanoporous glass, which is an order of magnitude lower than the number of pulses required for data writing in silica glass and provides a corresponding gain in the data writing speed. Multilayer data recording and reading were demonstrated providing the storage density corresponding to the capacity of 25 GB in the optical compact disc form factor. An outstanding thermal stability of the proposed optical data storage is confirmed by the 24 h long heat treatment at 700oC, which could not damage the recorded data. [ DOI ]

One-step micro-modification of optical properties in silver-doped zinc phosphate glasses by femtosecond direct laser writing / G. Y. Shakhgildyan, A. S. Lipatiev, M. P. Vetchinnikov et al. // Journal of Non-Crystalline Solids. — 2018. — Vol. 481. — P. 634–642. We demonstrate the possibility of joint formation of fluorescent silver clusters and plasmonic silver nanoparticles spatially confined in micron-sized domains by the one-step femtosecond direct laser writing (DLW) without subsequent heat treatment in zinc phosphate glasses with different concentration of silver. We show that DLW in glass induces local micro-modification of optical properties resulted in the appearance of luminescence, absorption and form birefringence in domains. Variation of laser pulse energy allows controlling the micro-modification process and tuning of optical properties. We propose a possible mechanism for observed phenomena that includes local chemical redistribution of glass network modifiers during DLW process. We believe that ability to form complex 3D shapes of luminescent, plasmonic and birefringent structures embedded in dielectric transparent glass materials opens new routes for the design of nanophotonic devices and multidimensional optical memory. [ DOI ]

Лазерное формирование кристаллических структур сложной геометрии в литиевониобиевосиликатном стекле / А. С. Наумов, А. С. Липатьев, Д. М. Шевякина и др. // Успехи в химии и химической технологии. — Т. 32 из 2 (198). — РХТУ им. Д. И. Менделеева, Москва, 2018. — С. 131–133.

Ранние стадии кристаллизации лантано-борогерманатного стекла под воздействием фемтосекундного лазерного пучка. Стекло и керамика / А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, Т. О. Липатьева и др. // Стекло и керамика. — 2018. — № 6. — С. 3–7. Методами оптической микроскопии и конфокальной спектроскопии комбинационного рассеяния (КР) исследованы модифицированные фемтосекундным лазерным пучком области в объеме лантан-оборогерманатного стекла. Полученные данные показывают, что на стадиях, предшествующих формированию микрокристалла LaBGeO5, при воздействии фемтосекудным пучком в определенном интервале энергии лазерных импульсов в зоне локального нагрева выделяются нанокристаллы германия. Корреляция между условиями лазерного воздействия, приводящими к появлению нанокристаллов германия и условиями, с высокой вероятностью обеспечивающими кристаллизацию фаз низкотемпературной модификации бората лантана и стилвеллитоподобного борогерманата лантана, позволяют предположить, что нанокристаллы германия могут служить зародышами для гетерогенной кристаллизации LaBO3 и LaBGeO5.

СТРУКТУРА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТРЕКОВ ba2tisi2o8, СФОРМИРОВАННЫХ В СТЕКЛЕ ЛАЗЕРНЫМ ПУЧКОМ / А. С. Липатьев, И. А. Моисеев, С. В. Лотарев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2018. — Т. 32, № 2 (198). — С. 109–111. Методами оптической микроскопии, спектроскопии комбинационного рассеяния света и просвечивающей электронной микроскопии была детально изучена структура полученных под действием фемтосекундных лазерных импульсов кристаллических треков в бариевотитаносиликатном стекле состава 40BaO•20TiO2•40SiO2 (мол.). Продемонстрировано наличие кристаллических блоков фресноита Ba2TiSi2O8 в структуре сформированных треков. Установлено, что применение призматического телескопа уменьшает дефектность структуры кристаллических треков. Получение качественных кристаллических треков, состоящих из фазы фресноита, обладающей кубической оптической восприимчивостью, интересно для разработки активных волноводов и применения для нужд интегральной оптики.

Direct laser writing of labgeo5 crystal-in-glass waveguide enabling frequency conversion / A. S. Lipatiev, T. O. Lipateva, S. V. Lotarev et al. // Crystal Growth and Design. — 2017. — Vol. 17, no. 9. — P. 4670–4675. We report on a technique of femtosecond laser-induced crystallization of glass, allowing improvement in the homogeneity of continuous crystalline tracks formed in lanthanum borogermanate glass using a focused beam with the elliptical-shaped waist cross section instead of a conventional circular one. Second harmonic generation produced by near-infrared femtosecond laser pulses was demonstrated in the waveguiding mode for the laser written crystalline track. The structure of the fabricated single crystalline waveguides is investigated with high resolution transmission electron microscopy and micro-Raman spectroscopy. [ DOI ]

Femtosecond laser modification of zinc-phosphate glasses with high silver oxide content / G. Y. Shakhgil’dyan, A. S. Lipat’ev, M. P. Vetchinnikov et al. // Glass and Ceramics. — 2017. — Vol. 73, no. 11. — P. 420–422. [ DOI ]

Local formation of birefringent structures in alkali-silicate glass by femtosecond laser beam / S. S. Fedotov, A. S. Lipat’ev, S. V. Lotarev, V. N. Sigaev // Glass and Ceramics. — 2017. — Vol. 74, no. 7-8. — P. 227–229. It is demonstrated that a femtosecond laser beam forms in alkali-silicon glass with different Na2O concentration microregions that possess birefringence associated with the formation of nanolattices. The phase shift of such regions is determined as a function of the number and energy of the laser pulses. The minimum number of pulses required for birefringence to appear increases with increasing Na2O concentration. At 107 pulses the phase shift reaches approximately the same maximum value for all glass compositions, which indicates that the diffusion of alkali ions in the process of formation of nanolattices plays a leading role in such glasses. [ DOI ]

Optical properties transformations under heat and laser treatment of glasses in the bi-ge-o system / I. V. Stepanova, O. B. Petrova, E. M. Kolobkova et al. // Applied Physics A: Materials Science and Processing. — 2017. — Vol. 123. — P. 614–618. Chromium-doped bismuth–germanium oxide glasses with molar composition x Bi2O3–(100 - x) GeO2– y Cr2O3 (x = 40, 50; y = 0, 0.01) were synthesized by melt-quenching technique and their physical properties were investigated. The glasses were transformed to glass ceramics by heat-treatment. The femtosecond laser-induced modification of glasses showed no glass devitrification up to the pulse energy of 400 nJ but the refractive index for all studied glasses increased on the order of 10-3. Structural and optical properties of the glasses and glass–ceramics were analyzed by X-ray diffraction, optical microscopy, and optical spectroscopy.materials can be successfully produced both by heattreatment in furnace and by a laser irradiation and in this way treated glasses have many potential industrial applications such as optical memory devices, electro-optical frequency converters [4–8]. In the present research, bismuth–germanium oxide glasses doped with chromium were synthesized and treated by conventional heat-treatment and also by a focused femtosecond laser beam. The research was financially supported by Russian Science Foundation (Grant 14-13-01074G) and Russian Foundation for Basic Research (Grant 16-33-60081). [ DOI ]

Phase transformation under direct laser writing in a yag single crystal / A. G. Okhrimchuk, A. S. Lipatiev, E. V. Zharikov et al. // Optical Materials Express. — 2017. — Vol. 7, no. 9. — P. 3408. [ DOI ]

Specifics of the crystallization of lanthanum borogermanate glass by a femtosecond laser beam / A. S. Lipat’ev, T. O. Lipat’eva, S. V. Lotarev et al. // Glass and Ceramics (English translation of Steklo i Keramika). — 2017. — Vol. 73, no. 11. — P. 441–445. A method of nucleating a crystalline seed by means of a stationary laser beam with increasing pulse energy, which considerably reduces and stabilizes the formation time of microcrystals, is proposed. A significant improvement in the uniformity of the crystalline structures formed by irradiation with a focused femtosecond elliptic laser beam as compared with an ordinary Gaussian beam is demonstrated. It is demonstrated by means of confocal Raman scattering spectroscopy that the crystal channels obtained consist of LaBGeO5 crystals oriented along the direction of laser scanning. © 2017 Springer Science+Business Media New York. [ DOI ]

ВЛИЯНИЕ СОДЕРЖАНИЯ СЕРЕБРА НА ФОРМИРОВАНИЕ ЛАЗЕРНЫМ ПУЧКОМ ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩИХ МИКРООБЛАСТЕЙ В ЦИНКОФОСФАТНЫХ СТЕКЛАХ / Г. Ю. Шахгильдян, А. С. Липатьев, М. П. Ветчинников и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 1. — С. 40–42. В работе представлены результаты исследования фемтосекундного лазерного модифицирования цинкофосфатных стекол с различным содержанием серебра. Выявлены наиболее оптимальные составы стекол, отвечающие эффективному формированию люминесцирующих микрообластей совместно с параметрами двулучепреломления. Полученные результаты демонстрируют перспективность исследований таких стекол для потенциальных применений в нанофотонике и хранении информации.

Локальная кристаллизация бариевотитаносиликатного стекла с помощью фемтосекундного лазера / А. С. Липатьев, И. А. Моисеев, С. В. Лотарев и др. // Стекло и керамика. — 2017. — № 12. — С. 3–7. Исследована локальная кристаллизация бариевотитаносиликатного стекла под воздействием фемтосекундного лазерного пучка. Определено влияние скорости сканирования лазерным пучком и энергии лазерных импульсов на морфологию каналов, содержащих кристаллы фресноита Ba2TiSi2O8. Методом поляризационной спектроскопии комбинационного рассеяния установлена преимущественная ориентация кристаллов фресноита в сформированных каналах. Полученные результаты открывают перспективы разработки и изготовления волноводных кристаллических структур с пониженными оптическими потерями для фотоники и интегральной оптики.

Локальная кристаллизация бариевотитаносиликатного стекла с помощью фемтосекундного лазера / А. С. Липатьев, И. А. Моисеев, С. В. Лотарев, В. Н. Сигаев // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 3. — С. 60–62. С использованием фемтосекундного лазера изученалокальная кристаллизация бариевотитаносиликатного стекла состава 40BaO-20TiO2-40SiO2 (мол%). Определены скорости сканирования лазерным пучком и энергия лазерных импульсов, позволяющие сформировать каналы, состоящие из кристаллов фресноита Ba2TiSi2O8. С помощью поляризационной спектроскопии комбинационного рассеяния установлена ориентация кристаллов фресноита в полученных каналах. Результаты работы будут применены для разработки методики формирования волноводных структур с минимизированными оптическими потерями.

Локальное формирование двулучепреломляющих структур в объеме щелочно-силикатных стекол пучком фемтосекундного лазера / С. С. Федотов, А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, В. Н. Сигаев // Стекло и керамика. — 2017. — № 7. — С. 3–6. Продемонстрировано формирование фемтосекундным лазерным пучком микрообластей в щелочно-силикатных стеклах с различной концентрацией Na2O, обладающих двулучепреломлением, связанным с образованием нанорешеток. Установлены зависимости фазового сдвига сформированных областей от количества и энергии лазерных импульсов. Увеличение концентрации Na2O приводит к увеличению минимального количества импульсов, требуемого для возникновения двулучепреломления, но в то же время при воздействии 107 импульсов для стекол всех составов фазовый сдвиг достигает примерно одинакового максимального значения, что говорит о ведущей роли диффузии щелочных ионов в процессе образования нанорешеток в таких стеклах.

МИКРОСТРУКТУРА КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ КАНАЛОВ, СФОРМИРОВАННЫХ В ЛАНТАНОБОРОГЕРМАНАТНОМ СТЕКЛЕ ФЕМТОСЕКУНДНЫМ ЛАЗЕРНЫМ ПУЧКОМ / А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, Т. О. Липатьева и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 1. — С. 37–39. Методами атомно-силовой микроскопии, сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии исследована структура кристаллических каналов, сформированных в объеме лантаноборогерманатного стекла под действием фемтосекундного лазерного пучка. Подтверждена ориентированность полярной оси кристаллов вдоль направления сканирования лазерным пучком и обнаружены границы раздела кристаллических зерен стилвеллитоподобной фазы LaBGeO5. Дальнейшие исследования, направленные на оптимизацию условий лазерной кристаллизации стекла, позволят повысить качество кристаллической структуры каналов и раскрыть потенциала их применений в активных устройствах фотоники и интегральной оптики.

Одностадийное формирование нанокластеров и наночастиц серебра в цинкофосфатных стеклах под действием фемтосекундного лазерного облучения / В. В. Попова, М. П. Ветчинников, Г. Ю. Шахгильдян и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 3. — С. 96–98. В работе представлены результаты микромодифицирования цинкофосфатных стекол с различным содержанием серебра фемтосекундным лазерным пучком. Показана возможность одновременного формирования плазмонных наночастиц и люминесцентных нанокластеров серебра в облученных зонах без дополнительной термообработки. Установлено влияние параметров лазерного излучения и состава стекла на размер формирующихся микрообластей, содержащих наночастицы и нанокластеры серебра. Данное исследование является перспективным для разработки новых технологий в области плазмоники и сверхплотной оптической памяти.

Синтез и свойства силикатных стекол, содержащих квантовые точки сульфида кадмия / М. П. Ветчинников, В. И. Савинков, А. С. Липатьев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 3. — С. 25–27. В работе представлены результаты исследования силикатных стекол, содержащих квантовые точки сульфида кадмия. Определены оптимальные режимы варки и отжига стекол. Выявлены зависимости структурных особенностей, спектрально-люминесцентных свойств и размеров наночастиц сульфида кадмия от температуры термообработки стекол. Полученные результаты демонстрируют перспективность исследований, связанных с изучением возможности лазерного модифицирования данных стекол, с целью их потенциальной реализации в нанофотонике и хранении информации.

Управление оптическими характеристиками лазерно-индуцированных микроструктур в цинкофосфатном стекле, содержащем серебро / А. С. Липатьев, М. П. Ветчинников, Г. Ю. Шахгильдян и др. // Стекло и керамика. — 2017. — № 11. — С. 3–6. В объеме цинкофосфатных стекол, содержащих серебро, сфокусированным фемтосекундным лазерным пучком сформированы люминесцирующие и двулучепреломляющие микрообласти. Показана возможность управления оптическими характеристиками микрообластей путем варьирования частоты следования и количества лазерных импульсов. Полученные результаты представляют интерес для разработки теоретической модели процессов, происходящих при формировании нанокластеров и наночастиц серебра в оксидных стеклах, и создания многоуровневой оптической памяти на цинкофосфатном стекле.

Формирование кристаллических каналов ниобата лития фемтосекундным лазерным пучком / А. С. Наумов, А. С. Липатьев, В. И. Савинков и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2017. — Т. 31, № 3. — С. 84–86. В работе продемонстрирована возможность формирования кристаллических каналов, состоящих из сегнетоэлектрических кристаллов LiNbO3, в объеме стекла состава 33Li2O-33Nb2O5-34SiO2 (мол. %) под действием фемтосекундных лазерных импульсов. Найдены режимы лазерного облучения, при которых происходит выпадение кристаллической фазы ниобата лития в объеме стекла. Исследована морфология закристаллизованных областей в зависимости от параметров лазерного пучка.

Формирование кристаллических каналов ниобата лития фемтосекундным лазерным пучком / А. С. Наумов, А. С. Липатьев, В. И. Савинков и др. // Успехи в химии и химической технологии. — Т. 31 из 3 (184). — РХТУ им. Д.И. Менделеева, Москва, 2017. — С. 84–86.

Direct writing of birefringent elements by ultrafast laser nanostructuring in multicomponent glass / S. S. Fedotov, R. Drevinskas, S. V. Lotarev et al. // Applied Physics Letters. — 2016. — Vol. 108, no. 7. — P. 071905. Self-assembled nanostructures created by femtosecond laser irradiation are demonstrated in alkali-free aluminoborosilicate glass. The growth of the induced retardance associated with the nanograting formation is three orders of magnitude slower than in silica glass and is observed only within a narrow range of pulse energies. However, the strength of retardance asymptotically approaches the value typically measured in pure silica glass, which is attractive for practical applications. A similar intensity threshold for nanograting formation of about 1 TW/cm2 is observed for all glasses studied. The radially polarized vortex beam micro-converter designed as a space-variant quarter-wave retarder for the near-infrared spectral range is imprinted in commercial Schott AF32 glass. © 2016 AIP Publishing LLC. [ DOI ]

Formation of luminescent and birefringent microregions in phosphate glass containing silver / A. S. Lipat’ev, G. Y. Shakhgil’dyan, T. O. Lipat’eva et al. // Glass and Ceramics. — 2016. — Vol. 73, no. 7-8. — P. 277–282. [ DOI ]

Локальное наноструктурирование натриевосиликатных стекол фемтосекундным лазерным пучком / С. С. Федотов, А. С. Липатьев, С. В. Лотарев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2016. — Т. 30, № 7. — С. 121–123. Под действием фемтосекундных лазерных импульсов были сформированы микрообласти с поляризационно-зависимым двулучепреломением в объеме щелочносиликатных стекол. С помощью количественного микроанализа двулучепреломления и сканирующей электронной микроскопии продемонстрировано образование периодических наноструктур (так называемых нанорешеток). Установлены зависимости фазового сдвига данных структур от количества импульсов и содержания щелочных оксидов в стекле. С помощью локального элементного анализа выявлена частичная миграция щелочных металлов за пределы области модифицирования.

Структура и свойства цинкфосфатных стекол, содержащих серебро / В. В. Попова, М. П. Ветчинников, Г. Ю. Шахгильдян и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2016. — Т. 30, № 7. — С. 86–88. В работе представлены результаты исследования цинкфосфатных стекол с различным содержанием серебра. Выявлены зависимости структурных особенностей, теплофизических и спектрально-люминесцентных свойств от концентрации серебра. Установлено, что повышение содержания серебра в стекле до 8 мол.% не приводит к снижению интенсивности люминесценции стекол. Полученные результаты демонстрируют перспективность исследований таких стекол с целью их дальнейшего объемного и поверхностного лазерного модифицирования для потенциальных применений в нанофотонике и хранении информации.

ФОРМИРОВАНИЕ ЛЮМИНЕСЦИРУЮЩИХ И ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЯЮЩИХ МИКРООБЛАСТЕЙ В ФОСФАТНОМ СТЕКЛЕ, СОДЕРЖАЩЕМ СЕРЕБРО / А. С. Липатьев, Г. Ю. Шахгильдян, Т. О. Липатьева и др. // Стекло и керамика. — 2016. — Т. 8. — С. 3–9.

Фемтосекундное лазерное модифицирование цинкофосфатных стекол с высоким содержанием оксида серебра / Г. Ю. Шахгильдян, А. С. Липатьев, М. П. Ветчинников и др. // Стекло и керамика. — 2016. — № 11. — С. 32–34.

Copper-vapor laser induced local crystallization of glasses in the system li2o–b2o3–geo2 / T. O. Lipat’eva, S. V. Lotarev, A. S. Lipat’ev et al. // Glass and Ceramics (English translation of Steklo i Keramika). — 2015. — Vol. 72, no. 5-6. — P. 153–158. Experiments on local modification of lithium-borogermanate (LBG) glass with the composition (molar fraction, %) 25Li2 O ∙ 25B2O3 ∙ 50GeO by copper-vapor laser radiation on the main lasing lines (510.6 and 578.2 nm) in the visible range and on the sum frequency in the UV range (271 nm) are described. Local surface crystallization of LBG glass by a laser beam with 2 – 15 μm crystals precipitated by means of laser heating of the sample at temperature somewhat below tg is demonstrated for the first time. X-ray phase analysis and confocal RS spectroscopy show that the polar phase LiBGeO4 is the only phase formed as a result of crystallization. Crystallization obtains with UV- and visible-range radiation. © 2015, Springer Science+Business Media New York. [ DOI ]

Formation of crystalline dots and lines in lanthanum borogermanate glass by the low pulse repetition rate femtosecond laser / T. O. Lipateva, S. V. Lotarev, A. S. Lipatiev et al. // Photonics, Devices, and Systems VI. — Vol. 9450. — Bellingham, WA, United States: Bellingham, WA, United States, 2015. — P. 945018–1–945018–8. Femtosecond lasers have become a powerful tool for 3D space-selective crystallization of glasses. A laser-induced cumulative heating effect required for crystal growth is usually considered to take place only at pulse repetition rate over 100 or 200 kHz and 200 kHz is known as the lowest repetition rate at which femtosecond laser-induced crystallization has been reported so far. We for the first time demonstrate precipitation of LaBGeO5 crystals in lanthanum borogermanate glass using a femtosecond laser emitting 1030 nm, 300 fs, 110 μJ pulses with adjustable repetition rate below 100 kHz. For the applied laser, minimal repetition rate enabling nucleation of ferroelectric LaBGeO5 crystals inside the glass was shown to be 9 kHz at maximal pulse energy of 110 μJ and growth of a crystalline line from the formed seed crystal was obtained starting from 8 kHz though smooth homogeneous oriented line which might be regarded as quasi-single-crystalline could be grown at 25 kHz or higher and corresponding pulse energy of 18 μJ. Thus, the pulse repetition rate sufficient for a cumulative heating effect and a stable crystal growth was reduced by an order of magnitude as compared to earlier publications due to relatively high pulse energy. Possibility and efficiency of cumulative heating and crystal growth and average time required for forming the seed crystal have been studied for various combinations of the pulse energy and the repetition rate. Obtained crystalline features have been studied by micro-Raman spectroscopy and Raman mapping which confirmed growth of stillwellite-like LaBGeO5 phase and orientation of its polar axis along the direction of the crystalline line. © 2015 SPIE. [ DOI ]

Local crystallization of lithium-niobium-silicate glass by copper-vapor laser beam / D. M. Shevyakina, S. V. Lotarev, A. S. Lipat’ev et al. // Glass and Ceramics. — 2015. — Vol. 72, no. 5-6. — P. 194–198. https://doi.org/10.1007/s10717-015-9754-y. [ DOI ]

Space-selective modification of au-doped optical grade glass by the femtosecond laser beam / A. S. Lipatiev, S. V. Lotarev, T. O. Lipateva et al. // Photonics, Devices, and Systems VI. — SPIE, 2015. [ DOI ]

ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ЛАЗЕРНОГО ПУЧКА НА ЛОКАЛЬНОЕ ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ В КВАРЦЕВОМ СТЕКЛЕ / С. С. Федотов, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2015. — Т. 29, № 7. — С. 81–83.

Шевякина Д. М., Лотарев С. В., Липатьев А. С. Присеко Ю.С., Лепёхин Н.М., Сигаев В.Н., Казанский П.Г. ЛОКАЛЬНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ЛИТИЕВОНИОБИЕВОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ ПУЧКОМ ЛАЗЕРА НА ПАРАХ МЕДИ. Стекло и керамика // Стекло и керамика. — 2015. — Т. 6. — С. 9–14. Продемонстрирована возможность лазерной кристаллизации литиевониобиевосиликатных стекол посредством наносекундных лазерных импульсов видимого и УФ-диапазона. Облучение стекол состава (молярная доля, %): 32 Li 2O; 26 Nb 2O 5; 42 SiO 2 осуществляли с помощью лазера на парах меди в режиме генерации суммарной частоты на длине волны 271 нм. Излучением видимого диапазона воздействовали на стекло, содержащее дополнительно 1,5 % (моли) Nd 2O 3. По данным конфокальной спектроскопии комбинационного рассеяния, образовавшиеся кристаллические структуры представляют собой сегнетоэлектрический ниобат лития LiNbO 3.

Термическая и лазерная кристаллизация бариевотитано-силикатных стекол / Т. О. Липатьева, М. О. Шааб, С. В. Лотарев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2015. — Т. 29, № 7. — С. 50–52. В работе продемонстрирована возможность выделения сегнетоэлектрических кристаллов LiNbO 3 в объеме стекла состава 32,5Li 2O-27,5Nb 2O 5-40SiO 2 (мол. %) под действием фемтосекундных лазерных импульсов. Выявлены оптимальные условия выпадения кристаллов в стекле данного состава при частоте следования лазерных импульсов 100 кГц. Исследована зависимость морфологии облученных областей от параметров излучения.

Формирование кристаллов ниобата лития в стекле фемтосекундным лазерным излучением / Д. М. Шевякина, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев, В. Н. Сигаев // Успехи в химии и химической технологии. — 2015. — Т. 29, № 7. — С. 90–92. В работе продемонстрирована возможность выделения сегнетоэлектрических кристаллов LiNbO 3 в объеме стекла состава 32,5Li 2O-27,5Nb 2O 5-40SiO 2 (мол. %) под действием фемтосекундных лазерных импульсов. Выявлены оптимальные условия выпадения кристаллов в стекле данного состава при частоте следования лазерных импульсов 100 кГц. Исследована зависимость морфологии облученных областей от параметров излучения.

Space-selective enhancement of blue photoluminescence in gallium germanosilicate glass through laser-induced nanostructuring / S. V. Lotarev, A. S. Lipatiev, N. V. Golubev et al. // Materials Letters. — 2014. — Vol. 122. — P. 174–177. Crystalline gallium oxide is known to possess UV-excited blue photoluminescence together with one of the widest band gaps among transparent conducting oxides, with a transmittance range extending from the visible to the near-UV range, thus making it a promising material for efficient solar-blind UV-to-visible converters. In the present paper, we report for the first time laser-induced space-selective precipitation of gamma-Ga2O3 nanosized crystals in alkali gallium germanosilicate glass using a sum frequency beam (271 nm) of a copper vapor laser. At the glass surface, the laser writing process generates transparent nanostructured channels which emit broadband blue photoluminescence (centered at about 460 nm) under UV exposure, with excitation efficiency peaked at about 260 nm. Only much weaker blue photoluminescence can instead be observed in the starting non-irradiated glass from the precursor stage of the nanocrystallization. Spectral properties of light emission in the nanocrystallized regions are similar to those of earlier studied bulk nanostructured material produced from the same composition by heat treatment. Laser-written photoluminescent patterns in the studied glass provide advanced opportunities for developing novel solar-blind UV detectors. (C) 2014 Elsevier B.V. All rights reserved. [ DOI ]

Локальное двулучепреломление в стекле, наведенное фемтосекундным лазерным пучком / С. С. Федотов, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2014. — Т. 28, № 8. — С. 98–101. Под действием фемтосекундного лазерного пучка в кварцевом стекле получены области, обладающие двулучепреломлением, согласно литературным данным, связанным с возникновением нанорешеток, что подтверждается данными атомной силовой микроскопии. Аналогичный эффект впервые продемонстрирован для титаносиликатного стекла 8,4 масс.% TiO2 - 91,6 масс.% SiO2.

Локальное модифицирования литиевониобиевосиликатных стекол с помощью импульсного лазерного излучения / Д. М. Шевякина, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2014. — Т. 28, № 8. — С. 102–105. С помощью суммарной частоты лазера на парах меди (271 нм) было произведено модифицирование стекла состава 32Li 2O-26Nb 2O 5-42SiO 2. Морфология модифицированной области изучена с помощью поляризационной микроскопии. Наблюдалась абляция, изменение показателя преломления и выпадение кристаллов, которые по данным спектров КР представляют собой сегнетоэлектрический ниобат лития LiNbO3.

Условия роста микрокристаллов в лантаноборогерманатном стекле под действием фемтосекундного лазерного пучка / Т. О. Гельманова, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2014. — Т. 28, № 8. — С. 113–115. В данной работе представлены результаты локальной лазерной кристаллизации лантаноборогерманатного стекла с помощью фемтосекундного лазера. Исследованы зависимости времени возникновения кристалла LaBGeO 5 от параметров лазерного облучения. Показано, что минимальная частота следования импульсов, при которой возможен рост кристаллов в лантаноборогерманатном стекле, уменьшается с увеличением энергии импульса.

Broadband infrared light-emitting patterns in optical glass by laser-induced nanostructuring of nio-doped alkali-gallium germanosilicates / S. V. Lotarev, A. S. Lipatiev, N. V. Golubev et al. // Optics Letters. — 2013. — Vol. 38, no. 4. — P. 492–494. In this Letter, we show functionalization of NiO-doped 7.5Li2O · 2.5Na2O · 20Ga2O2 · 35SiO2 · 35GeO2 glass by space-selective nanocrystallization via exposure to the focused beam of a pulsed copper vapor laser (510.6 and 578.2 nm) at temperature close to the glass transition point (570oC). Irradiated areas drastically change their color, caused by electronic transitions of Ni2+ dopant ions, without any alteration of the optical quality. Importantly, irradiated regions acquire broadband infrared luminescence (centered at about 1400 nm and possessing 400 nm effective bandwidth) typical of Ni2+ ions in crystalline environment, and by positive change of refractive index (more than 10-3). Spectroscopic and diffractometric data of the irradiated regions indeed resemble those previously observed in thermally nanocrystallized glass, with Ni2+ ions embedded in γ-Ga2O3 nanocrystals. The results demonstrate the possibility of laser writing nanocrystallized multifunction patterns in germanosilicate glasses for the fabrication of active integrated devices. © 2013 Optical Society of America. [ DOI ]

ИОНООБМЕННОЕ УПРОЧНЕНИЕ БОРОСИЛИКАТНЫХ СТЕКОЛ В КАЛИЕВОЙ СЕЛИТРЕ И ХЛОРИДЕ АЛЮМИНИЯ / А. С. Липатьев, А. C. Плотникова, Ю. А. Спиридонов и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2013. — Т. 27, № 5. — С. 54–61.

ЛОКАЛЬНАЯ КРИСТАЛЛИЗАЦИЯ СТЕКОЛ С ПОМОЩЬЮ ЛАЗЕРА НА ПАРАХ МЕДИ / С. В. Лотарев, А. С. Липатьев, Н. В. Голубев и др. // Стекло и керамика. — 2013. — № 4. — С. 21–25.

Лазерная кристаллизация стекла состава libgeo4 / Т. О. Гельманова, С. В. Лотарев, А. С. Липатьев, В. Н. Сигаев // Успехи в химии и химической технологии. — 2013. — Т. 27, № 5. — С. 20–27. C помощью лазера на парах меди впервые осуществлена локальная кристаллизация литиевоборогерманатного стекла состава 25Li2O∙25B2O3∙50GeO2, допированного 0,5 мол.% NiO. В зависимости от режима облучения получены локальные кристаллические структуры или аморфные области с измененным показателем преломления. Анализ структуры выделившихся кристаллов показал их соответствие сегнетоэлектрику LiBGeO4. Полученные результаты представляют интерес для интегральной оптики и разработки гибридных стеклокристаллических структур с нелинейно-оптическими свойствами.

Наноструктуры с широкополосной ИК-люминесценцией, сформированные лазерным излучением / С. В. Лотарев, А. С. Липатьев, Н. В. Голубев и др. // научных трудов IV конгресса физиков Беларуси. — Ковчег Минск, 2013. — С. 243–244.

Формирование с помощью лазерного излучения наноструктур в галлиевогерманосиликатных стеклах, люминесцирующих в синей области спектра / А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, Н. В. Голубев и др. // научных трудов Успехи в химии и химической технологии. — Т. 27. — 2013. — С. 61–68.

Конфокальная КР-микроскопия кристаллов labgeo5, сформированных в стекле излучением лазера на парах меди / А. С. Липатьев, С. В. Лотарев, А. С. Бахтамаева и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2012. — Т. 26, № 6. — С. 43–47. С помощью сфокусированного излучения лазера на парах меди на поверхности стекла состава 1Nd2O3•24La2O3•25B2O3•50GeO2 сформированы микрокристаллы. Спектры КР отдельных микрокристаллов свидетельствуют об их стилвеллитоподобной структуре с полярной осью, лежащей в плоскости поверхности образца и направленной вдоль направления роста кристаллов. Ориентация кристаллов не зависит от направления движения лазерного пучка.

Спекание и кристаллизация стронций алюмосиликатной стеклокерамики в присутствии частиц карбида титана / А. С. Чайникова, Л. А. Орлова, Н. В. Попович, А. С. Липатьев // Успехи в химии и химической технологии. — 2011. — Т. 25, № 6. — С. 53–58.

Технология получения тонких защитных покрытий солнечных батарей для космической техники / А. С. Липатьев, Е. Х. Мамаджанова, В. С. Рыженков и др. // Успехи в химии и химической технологии. — 2011. — Т. 25, № 5. — С. 93–97.

Показать все