Фемтосекундная спектроскопия и ближнепольная микроскопия оптически анизотропных метаматериалов

• Автор: Щербаков, Максим Радикович
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 131 с. : ил.

Оглавление

Оглавление
Введение
Глава I
Плазмонные эффекты в наноструктурированных средах и оптических метаматериалах: обзор литературы
1. Поверхностные электромагнитные волны на границе раздела двух сред
2. Плазмонные эффекты в металлических наноструктурах
2.1. Экстраординарное пропускание света через оптически непрозрачные пленки и спектрально-селективная фильтрация оптического излучения
2.2. Фано-резонансы в плазмонных наноструктурах
2.3. Оптически анизотропные метаматериалы
2.4. Динамика отклика плазмонных наноструктур
2.5. Оптический магнетизм и среды с отрицательным показателем преломления
3. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля
Глава II
Оптическая анизотропия и фемтосекундная динамика поляризационного отклика анизотропных метаматериалов
1. Экспериментальные образцы
2. Экспериментальная установка микроспектрополяриметрии
3. Экспериментальная установка спектроскопической эллипсометрии
4. Экспериментальные результаты
4.1. Линейная спектроскопия пропускания
Оглавление
4.2. Преобразования линейно поляризованного излучения в анизотропных метаматериалах
4.3. Спектроскопия линейного двулучепреломления и дихроизма
в анизотропных метаматериалах
5. Роль типа резонансов плазмон-поляритонов в формировании поляризационных свойств анизотропных метаматериалов
5.1. Двулучепреломление в экспериментальных образцах
5.2. Осуществление произвольного преобразования состояния поляризации с помощью анизотропных плазмонных метаматериалов
6. Фемтосекундная динамика поляризационного отклика плазмонных кристаллов
6.1. Экспериментальная установка для измерения сверхбыстрой динамики параметров Стокса
6.2. Корреляционные свойства оптического отклика плазмонного кристалла
6.3. Временная эволюция параметров Стокса внутри фемтосекундных импульсов, отраженных от плазмонного кристалла
6.4. Моделирование динамики поляризации на основе экспериментальных данных по спектральному отклику плазмонного кристалла
6.5. Скорость преобразования состояния поляризации внутри фемтосекундных импульсов
Глава III
Ближнепольная поляриметрия анизотропных метаматериалов
1. Экспериментальные образцы
Оглавление

2. Экспериментальная установка ближнепольной модуляционной поля-риметрии
2.1. Схема установки
2.2. Принцип работы установки
2.3. Учет влияния формы зонда на измеряемые величины
3. Экспериментальные результаты
3.1. Измерение эффекта линейного дихроизма методом ближнепольной модуляционной поляриметрии без учета влияния зонда
3.2. Измерение эффекта линейного дихроизма методом ближнепольной модуляционной поляриметрии с учетом влияния зонда
4. Роль возбуждения локальных плазмонов в формировании ближне-польного отклика метаматериала
Глава IV
Нелинейно-оптический отклик магнитных метаматериалов
1. Экспериментальный образец
2. Экспериментальные установки наблюдения эффекта генерации оптических гармоник в спектральной области магнитного и электрических резонансов образца метаматериала типа “fishnet”
3. Экспериментальные результаты
3.1. Результаты линейной спектроскопии отражения и пропускания
3.2. Угловая спектроскопия интенсивности генерации второй гармоники при возбуждении электрических резонансов в метаматериале типа “fishnet”
Оптическая анизотропия и фемтосекундная динамика

®1Ф,‘

Рис. 2.4: Принципиальная схема установки для изучения поляризационных свойств микрообразцов в геометрии “на просвет”. И - источник света (лампа накаливания); Л собирающая линза; Г призма Глана; 01, 02 объективы с максимальной числовой апертурой 0.3; Обр - образец; П - пленочный поляризатор на видимый диапазон излучения.
го спектрометра, оснащенного кремниевой ПЗС-линейкой и регистрирующего спектры излучения в диапазоне от 400 нм до 1000 нм. Нормировочный спектр, описывающий аппаратную спектральную функцию установки, представлен на рис. 2.5. Спад спектра в области ближнего ИК и УФ связаны с низкой чувствительностью кремниевой ПЗС-матрицы в этих областях. В установке была предусмотрена возможность поляризационного анализа излучения с помощью пленочного поляризатора и четвертьволновой пластины, а также возможность юстировки оптической схемы с помощью гелий-неонового лазера.
3. Экспериментальная установка спектроскопической эллипсометрии
Для спектроскопической эллипсометрии образцов в ближнем ИК-диапазоне была собрана установка, представленная на рис. 2.6. Излучение галогенной лампы с йодным циклом с потребляемой мощностью 100 Вт прерывалось оптическим прерывателем пучка на частоте К = 830 Гц, коллимировалось собирающей линзой до пучка с угловой расходимостью 5°. Состояние поляризации пучка формировалось призмой Глана и фотоупругим модулятором света (ФУМ), работающим на частоте / = 47 кГц. Отраженное от образца излучение направлялось на

01 У
А=0.3 Обр ЧА