Нелинейно-оптические эффекты в сегнетоэлектрических и магнитных наноструктурах

• Автор: Мурзина, Татьяна Владимировна
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 283 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Некоторые аспекты теории генерации второй и третьей оптических гармоник

1.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник в нелинейной среде

1.1.1. Нелинейная поляризация полубесконечной среды

1.1.2. Генерация второй гармоники в тонкой нелинейной пластине

1.1.3. Генерация анизотропной второй и третьей гармоник

1.2. Гиперрелеевское рассеяние в неоднородных средах

1.3. Особенности генерации ВГ в сегнетоэлектриках

1.3.1. Основные положения теории фазовых переходов Ландау

1.3.2. Квадратичный нелинейно-оптический отклик сегнетоэлек-триков

1.4. Генерация второй и третьей оптической гармоник в магнитных
средах
1.4.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник в магнитных средах
1.4.2. Магнитный нелинейно-оптический эффект Керра на частотах второй и третьей гармоник
1.4.3. Роль эффекта внутреннего гомодинирования в усилении магнитных нелинейно - оптических эффектов
1.5. Электромагнитный механизм усиления нелинейно-оптических
процессов: локальные поверхностные плазмоны
1.6. Особенности нелинейно-оптического отклика пространственнопериодических микроструктур
1.7. Экспериментальные установки
1.7.1. Описание экспериментальных установок
1.7.2. Интерферометрия второй и третьей гармоник
Глава 2. Генерация второй гармоники в микро- и нанострукту-рированных сегнетоэлектриках в окрестности фазовых пере-

ходов
2.1. Нелинейно-оптический отклик микроструктурированных пленок КМЬОз в окрестности фазовых переходов
2.1.1. Основные характеристики ниобата калия
2.1.2. Исследование структурных свойств тонких пленок КРЬО:> методом генерации второй гармоники
2.1.3. Исследование сегнетоэлектрических свойств микрострук-турированных пленок /ГАҐ6О3 методом генерации ВГ
2.2. Генерация второй гармоники в тонких эпитаксиальных пленках феррита висмута
2.2.1. Основные характеристики феррита висмута
2.2.2. Анизотропия и направленность отклика на частоте ВГ
в эпитаксиальных пленках ВгРеОз
2.2.3. Температурные зависимости ВГ и сегиетоэлектрический фазовый переход в напряженных пленках ВгРеОз
2.2.4. Температурная зависимость ВГ для сильно напряженных пленок ВіРеОз
2.3. Исследование сегнетоэлектрических свойств и электроклинно-го эффекта в ячейках хирального смектического жидкого кристалла
2.3.1. Описание эксперимента и измеряемых параметров
2.3.2. Анизотропия линейного и нелинейно-оптического отклика ЖК ячеек
2.3.3. Исследование электроиндуцированного переключения ЖК ячеек методами линейной оптики и генерации ВГ
Глава 3. Нелинейно-оптические свойства ленгмюровских пленок сегнетоэлектрических материалов
3.1. Обзор литературы
3.1.1. Сополимер поливинилиден фторид: структура и объемные свойства
3.1.2. Свойства тонких пленок сополимера поливинилиден фторида с трифторэтиленом
3.2. Экспериментальное исследование ЛБ пленок сополимера П(ВДФ:
ТФЭ) методом генерации ВГ
3.2.1. Исследуемые образцы и экспериментальная установка

3.2.2. Анизотропия, поляризация и направленность излучения
ВГ от ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ)
3.2.3. Температурные зависимости интенсивности ВГ в многослойных ЛБ пленках П(ВДФ:ТФЭ)
3.2.4. Зависимости интенсивности ВГ от температуры в ленг-мюровском монослое П(ВДФ: ТФЭ)
3.3. Обсуждение результатов
3.4. Исследование ЛБ пленок сегнетоэлектрических жидких кристаллов методом генерации второй гармоники
3.4.1. Жидкие кристаллы: основные свойства
3.4.2. Образцы ленгмюровских пленок жидких кристаллов
3.4.3. Анизотропия, поляризация и направленность излучения
ВГ, отраженного от ЛБ-ЖК пленок
3.4.4. Зависимости интенсивности ВГ от температуры в ЛБ пленках сегнетоэлектрического ЖК
3.4.5. Обсуждение результатов
Глава 4. Нелинейно-оптические эффекты в магнитных наноструктурах
4.1. Нелинейно-оптический отклик тонких пленок ферромагнитных металлов
4.1.1. Магнитный нелинейно-оптический эффект Керра в пленках ферромагнитных металлов
4.1.2. Интерферометрия второй и третьей гармоник в пленках ферромагнитных металлов
4.1.3. Меридиональный магнитный нелинейно-оптический эффект Керра
4.2. Генерация магнитоиндуцированной ВГ и ТГ в магниторезистивных гранулярных пленках
4.2.1. Методика приготовления образцов
4.2.2. Исследование магнитного контраста ВГ и ТГ в наногра-нулярных пленках СохАд х,Сох{А120з)-х
4.2.3. Интерферометрия второй и третьей гармоник в гранулярных пленках СохАд1-х и Сох{А120)-х
4.2.4. Исследование поворота плоскости поляризации волн В Г
и ТГ в гранулярных магнитных пленках

тических эффектов. Во-первых, величина нелинейно - оптических эффектов на существенно, на один - два порядка по величине, превышает соответствующие магнитооптические аналоги. Во-вторых, области локализации источников, определяющих магнитооптические и магнитные нелинейно - оптические эффекты, различны: в первом случае это ’’объем” структуры, на глубину которого проникает зондирующее излучение. Для металлов это глубина скин-слоя (десятки нм для видимого диапазона спектра), для диэлектриков может составлять единицы микрон. В случае генерации ВГ в центросимметричных средах ее источники, в том числе и индуцированные магнитным полем, локализованы в тонком приповерхностном слое, составляющем для металлов доли нанометров. Таким образом, метод генерации ВГ и магнитоиндуцированной ВГ может быть эффективно использован для исследования распределения магнитных моментов, магнитного упорядочения, направления оси легкого намагничивания в магнитных слоях и наноструктурах. Так, метод генерации ВГ является почти единственным методом изучения скрытых границы раздела двух намагниченных сред.
1.4.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник в магнитных средах
Рассмотрим процесс генерации ВГ в намагниченной среде и найдем источники, определяющие влияние магнитного поля на основные параметры отраженной волны на удвоенной частоте. Для этого необходимо обобщить формулы Френеля на случай магнитной нелинейной среды. Поскольку в случае линейного магнито - оптического эффекта Керра магнитооптические эффекты оказываются подавленным из-за межзонных и внутризонных переходов в объеме среды [33], то в случае локализованной на поверхности ВГ должно наблюдаться возрастание керровского эффекта. Действительно, как показано в ряде теоретических работ, в случае нелинейной магнитооптики должно наблюдаться такое усиление [11, 45, 46].
Влияние намагниченности наиболее наглядно проявляется во вращении плоскости поляризации отраженного излучения на частотах второй или третьей гармоник, в геометрии полярного или меридионального магнитооптического эффекта Керра. Следуя рассмотрению [11], запишем волновые уравнения для излучения накачки, второй и третьей гармоник в виде:
Е< + (1'50)