Синтез и исследование фотонных структур и метаматериалов

• Автор: Шишкин, Иван Иванович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 182 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Обзор литературы

1.1. Трехмерная лазерная литография: результаты и перспективы

1.2. Многоволновая брэгговская дифракция в фотонных кристаллах на основе синтетических опалов

1.3. Управление спонтанной эмиссией квантовых излучателей

с помощью метаматериалов

1.3.1. Метаматериалы

1.3.2. Магнитный отклик разомкнутых кольцевых резонаторов

1.3.3. Моды разомкнутого кольцевого резонатора

1.3.4. Активные метаматериалы

1.4.............................................Постановка задачи
Глава 2. Метод трехмерной лазерной литографии
2.1. Лазерная стереолитография
2.2. Двухфотонное поглощение света
2.3. Метод трехмерной лазерной литографии
2.3.1. Преимущества трехмерной лазерной литографии .
2.4. Пространственное разрешение трехмерной лазерной литографии
2.4.1. Геометрические параметры вокселя
2.4.2. Зависимость размеров вокселя от параметров экспозиции

2.5. Схема экспериментальной установки трехмерной лазерной
литографии
2.5.1. Используемые фоторезисты
2.5.2. Подготовка образцов
2.6. Определение оптимальных параметров изготовления..образцов методом трехмерной лазерной литографии
2.7. Два режима создания трехмерных субмикронных структур методом лазерной литографии
2.8. Выводы
Глава 3. Фотонные кристаллы, изготовленные методом трехмерной лазерной литографии и их зонная структура
3.1. “Поленница”
3.1.1. Кристаллическая решетка “поленницы”
3.1.2. Синтез фотонных кристаллов “поленница”
3.1.3. Фотонная зонная структура “поленницы”
3.1.4. Зависимость фотонной зонной структуры “поленницы” от фактора заполнения
3.2. Инвертированный яблоновит
3.2.1. Изготовление кристаллов инвертированного ябло-
новита методом растрового сканирования
3.2.2. Изготовление кристаллов инвертированного ябло-
новита методом векторного сканирования
3.2.3. Фотонная зонная структура кристаллов инвертированного яблоновита
3.2.4. Инвертированный яблоновит со сверхструктурой
3.3. Выводы

Глава 4. Многоволновая брэгговская дифракция в фотонных кристаллах на основе синтетических опалов
4.1. Экспериментальная установка и исследуемые образцы
синтетических опалов
4.2. Картины многоволновой дифракции и спектры пропускания синтетических опалов
4.2.1. Дифракция на системе плоскостей (111) ЮЗ
4.2.2. Анализ экспериментальных данных: дифракционные рефлексы и спектры пропускания
4.3. Обсуждение экспериментальных и теоретических результатов
4.4. Выводы
Глава 5. Магнитный и электрический каналы спонтанного излучения в структуре квантовые точки - метаматериал
5.1. Экспериментальные методики и оборудование
5.1.1. Подготовка образцов
5.1.2. Конфокальная микроскопия
5.1.3. Установка для измерения времен затухания люминесценции
5.2. Собственные моды разомкнутых кольцевых резонаторов .
5.3. Фотолюминесценция в системе квантовые точки-метама-
териал
5.4. Аналитическая модель взаимодействия в системе квантовые точки - метаматериал
5.5. Обсуждение полученных результатов
5.6. Выводы

включения и внешнее поле колеблются в противофазе, что может привести к отрицательным эффективным значениям проницаемостей. Примером являются композиты, содержащие высокопроводящие иголки [72] или включения более сложной формы [71, 73]. В узком смысле под метаматериалами подразумевают именно среды, обладающие отрицательными проницаемостями. Под это определение попадает ряд естественных материалов, например ферриты и полупроводники на частотах, близких к ферромагнитному и экситонному резонансам соответственно, а также многие металлы в ИК и оптическом диапазоне.
Даже отрицательные значения лишь одной проницаемости приводят ко многим интересным явлениям, таких как возбуждение поверхностных волн и объемных Ми-резонансных мод отдельных включений [74]. Принятие же обеими проницаемостями отрицательных значений качественно меняет оптику таких сред, позволяя воспринимать эффекты ближних полей (сверхразрешение, передачу энергии запредельными источниками и т.д.) на масштабах, соизмеримых и больших длины волны.
Оптические свойства материалов с отрицательным показателем преломления впервые были исследованы в работах Мандельштама [75], Сивухина [76], Веселаго [77]. Основы электродинамики материалов с отрицательным коэффициентом преломления изложены в работах [77-79].
В 1999 году в работе Пендри(Д Репбгу) [70] было предложено использовать резонансные немагнитные элементы для создания искусственного магнитного отклика. Образующий элемент такого материала называется разомкнутым кольцевым резонатором (РКР). Первые эксперименты по исследованию материалов, состоящих из РКР, были сделаны группой Смита [80, 81]. В этих работах впервые экспериментально наблюдались необычные электродинамические свойства композитных материалов на основе РКР, в частности “отрицательное” преломление.