Труды КНЦ вып.4(ХИМИЯ И МАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ) вып. 3/2020(11)

локализуется в области фокусировки. В этой области интенсивность излучения превышает 10 13 Вт/см 2 , в результате чего происходит модифицирование структуры материала [1]. Нелинейный характер поглощения сверхкоротких импульсов обеспечивает возможность управления пространственным положением модифицированных областей в объеме материалов, что открывает перспективы их трехмерного (3D) модифицирования в микро- и наномасштабах. Работы в этой области открывают путь к созданию новых типов объемных интегральных устройств для фотоники, оптоэлектроники и хранения информации. Использование для лазерного модифицирования стекол с ионами благородных металлов дает возможность формировать наноструктуры в локальном объеме стекла, ограниченном зоной взаимодействия пучка с материалом. Поэтому особый интерес представляет возможность формировать в стекле объёмные структуры, состоящие из наночастиц или кластеров серебра, которые обладают уникальными спектрально-люминесцентными и нелинейно-оптическими свойствами. При взаимодействии лазерного излучения со стеклами, содержащими ионы благородных металлов, проходит ряд фотохимических реакций, приводящий к образованию нейтральных атомов, кластеров и наночастиц [2]. В этой связи особенно интересны фосфатные стекла, так как их структура обеспечивает возможность введения высокого содержания ионов (в частности, ионов серебра) с сохранением однородности и прозрачности стекла. При облучении стекол с ионами серебра лазерными импульсами с частотой следования более 1 кГц происходит образование кластеров серебра — объединенных молекулярно-подобных групп, состоящих из нескольких атомов (менее 20). Размер таких кластеров настолько мал, что в них не проявляются эффекты поверхностного плазмонного резонанса, однако они обладают широкополосной люминесценцией в видимой области спектра [3]. На сегодняшний день наибольший вклад в изучение процессов формирования кластеров серебра в фосфатных стеклах внесла научная группа французских ученых под руководством Т. Кардиналя. В цикле работ группы было показано, что при точечном облучении стекла кластеры серебра формируются на периферии кольцеобразных микрообластей [4]. В этих работах было изучено влияние параметров лазерного излучения на процессы формирования кластеров, показано, что варьированием параметров можно достигать различной интенсивности люминесценции [5]. На основе полученных данных был предложен способ записи информации в стекло [6]. В работе [7] показано, что термообработка образца фосфатного стекла после лазерного облучения приводит к формированию плазмонных наночастиц серебра в облученных зонах. Подобный эффект образования наночастиц в облученных лазером зонах был показан также в работах, включающих изучение стекол с наночастицами серебра [8] и золота [9, 10]. Работы по одноступенчатому формированию в стеклах наночастиц металлов под действием фемтосекундного лазерного облучения, не требующему последующей термообработки, стали появляться относительно недавно. Так, в работе [11] впервые удалось напрямую без дополнительной термообработки с помощью фемтосекундного лазера с высокой частотой следования импульсов выделить наночастицы меди в силикатном стекле. В работе [12] удалось создать в одну стадию в стекле волноводные структуры из наночастиц серебра, однако потери света в таких волноводах составляли более 60 %. Безусловно, особо интересно выделять в стеклах в одну стадию и люминесцентные кластеры серебра, и плазмонные наночастицы и при этом управлять процессом их формирования. В ходе ранее проведенных работ нами была установлена принципиальная возможность одновременного формирования люминесцентных кластеров и плазмонных наночастиц серебра в фосфатном стекле в одну стадию (без дополнительного подогрева) [13-15]. В недавних работах группы Т. Кардиналя была показана возможность формирования в фосфатных стеклах с серебром волноводов, состоящих из кластеров серебра [16, 17], представляющих особый интерес для фотоники и сенсорики. Для совершенствования методик лазерной записи волноводов необходимо детальное понимание влияния состава стекла на свойства облученных лазером областей. В связи с этим в данной работе мы изучили процессы лазерного модифицирования фосфтаных стекол с различным содержанием оксида серебра. В качестве основной стеклообразующей системы для проведения исследований была выбрана цинкофосфатная система с оптимизированным для стеклообразования содержанием оксида цинка и фосфора, в которую вводилось различное содержание оксида серебра: % Ag2O; (100 - x )J57ZnO; 43P 2 O 5 ], где x = 0, 1, 4, 8, 16, 24, 32 мол. %, обозначенные в соответствии с содержанием оксида серебра как PZA, PZA-1, -4, -8, -16, -24, -32. Методика синтеза стекол включала следующие этапы: перемешивание сырьевых материалов, варка стекла в корундовых тиглях в лабораторной 219