Femtosecond laser micromachining of a hollow waveguide based extreme ultraviolet interferometer

The aim of this thesis work is to realize an integrated interferometer that produces an interferogram in the higher harmonics generated through the process of nonlinear interaction between the driving laser and helium gas. Since the device is designed as an integrated device, Femtosecond Laser mIcromachining followed by Chemical Etching (FLICE) was used for the fabrication of the device. When femtosecond laser is focused into a transparent media like glass, it locally modifies the material properties. This allows for the chemical etchant to have a much higher etching rate in these regions, allowing the creation of complex three-dimensional structures inside the glass. The device is a young’s interferometer which works on the principle of wavefront splitting. The device consists of three integral sections. The first is a small section for the purpose of coupling the driving laser field. The second is a beam-splitting part, and finally an identical higher harmonic generation section where the driving field interacts with gas in a nonlinear fashion to produce higher harmonics. This work adds to the wide varieties of optical devices that can be fabricated using Femtosecond laser micromachining. FLM is becoming a very handy tool for researchers to build their own custom-made optical devises for their application in many different fields.

L'obiettivo di questo lavoro di tesi è realizzare un interferometro integrato che produca un interferogramma nelle armoniche superiori generate tramite il processo non lineare che si sviluppa attraverso l’interazione tra la sorgente laser e il gas elio. Poiché il dispositivo è progettato come un dispositivo integrato, per la fabbricazione del dispositivo è stata utilizzata una tecnica di microlavorazione laser a femtosecondi nota come FLICE (Femtosecond Laser mIcromachening followed by Chemical Etching). Quando il laser a femtosecondi viene focalizzato in un mezzo trasparente come il vetro, modifica localmente le proprietà del materiale. Ciò favorisce l’attacco chimico del materiale da parte del solvente utilizzato, consentendo la creazione di complesse strutture tridimensionali all'interno del vetro. Il dispositivo è un interferometro di Young che funziona secondo il principio della divisione del fronte d'onda. Il dispositivo è costituito da tre sezioni integrate nello stesso dispositivo. Le componenti principali sono un primo complesso per la divisione del fascio laser in due fasci e due sezioni identiche per la generazione di armoniche superiori prodotte dall’interazione non lineare tra campo del fascio laser ed il gas. Infine, per permettere il perfetto accoppiamento tra il fascio laser entrante ed il dispositivo, viene fabbricata una piccola sezione in ingresso. Questo lavoro si aggiunge alle ampie varietà di dispositivi ottici che possono essere fabbricati utilizzando la microlavorazione laser a femtosecondi. Questa tecnica infatti, sta diventando uno strumento molto utilizzato dai ricercatori per costruire dispositivi ottici di interesse per diverse applicazioni.