Нелинейно-оптические эффекты в магнитных плазмонных наноструктурах

• Автор: Колмычек, Ирина Алексеевна
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 136 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы и описание экспериментальных методик
§ 1.1 Общее феноменологическое описание генерации второй гармоники в средах с квадратичной нелинейностью
1.1.1 Генерация второй гармоники в регулярных средах
1.1.2 Релеевское и гиперрелеевекое рассеяние света
1.1.3 Метод однолучевой интерферометрии второй гармоники . 22 § 1.2 Оптические и нелинейно-оптические эффекты в металлических
наноструктурах
, 1.2.1 Возбуждение плазмонного резонанса
1.2.2 Факторы, влияющие на спектральное положение плазмон-ных мод
1.2.3 Генерация гармоник в плазмонных структурах
§ 1.3 Эффекты самовоздействия света
1.3.1 Физический механизм явления самовоздействия света в веществе
1.3.2 Метод ^-сканирования
1.3.3 Исследование эффекта самофокусировки без учета нелинейного поглощения. Апертурное ^-сканирование
1.3.4 Исследование нелинейного поглощения. Безапертурное £-сканирование
1.3.5 Самофокусировка света при наличии нелинейного поглощения
1.3.6 Учет вклада нелинейных восприимчивостей высших порядков в самофокусировку света
1.3.7 Насыщение поглощения
1.3.8 Учет вклада нелинейных восприимчивостей высших порядков в нелинейное поглощение

1.3.9 Самовоздействие света в плазмоиных структурах
§ 1.4 Магнитоиндуцированные эффекты
1.4.1 Линейные магнитооптические эффекты
1.4.2 Генерация магпитоиндуцированной ВГ
1.4.3 Магнитное гинеррелеевское рассеяние
§ 1.5 Описание использовавшихся экспериментальных установок
1.5.1 Экспериментальная установка для изучения эффекта Фарадея
1.5.2 Установка для изучения эффектов самовоздействия
1.5.3 Экспериментальная установка для изучения нелинейнооптических эффектов
1.5.4 Методика изучения механизма генерации второй гармоники59
1.5.5 Исследование экваториального магнитного нелинейнооптического эффекта Керра
1.5.6 Интерферометрия магнитоиндуцированной второй гармоники
Глава 2. Изучение планарных наноструктур кобальт-золото-на поверхности кремния
§ 2.1 Изготовление и характеризация образцов
§ 2.2 Исследование проводящих свойств
§ 2.3 Исследование магнитных свойств
§ 2.4 Генерация немагнитной второй гармоники
§ 2.5 Генерация магнитоиндуцированной второй гармоники
2.5.1 Экспериментальные результаты
2.5.2 Анализ интерференции волн в структуре
§ 2.6 Обсуждение результатов
§ 2.7 Выводы по второй главе
Глава 3. Изучение наночастиц “ядро/оболочка” ГеоО.з/ Ан
§ 3.1 Изготовление и характеризация образцов
§ 3.2 Самовоздействие света в пленке наночастиц
3.2.1 Безапертурное 2-сканирование
3.2.2 Апертурное 2-сканированис
§ 3.3 Гиперрелеевское рассеяние в наночастицах
3.3.1 Экспериментальные данные
3.3.2 Теоретическое описание
§ 3.4 Магнитные свойства наночастиц “ядро/оболочка”
§ 3.5 Экваториальный магнитный нелинейно-оптический эффект Керра
3.5.1 Гиперрелеевское рассеяние в магнитном поле
3.5.2 Зависимость интенсивности ВГ |От величины приложенного магнитного поля
§ 3.6 Обсуждение результатов
§ 3.7 Выводы по третьей главе
Глава 4. Магнитные нелинейно-оптические свойства плазменных нанодисков Au/Co/Au
§ 4.1 Изготовление и характеризация образцов
§ 4.2 Магнитооптические свойства нанодисков
§ 4.3 Генерация второй гармоники в двух типах образцов нанодисков 115 § 4.4 Магнитное гиперрэлеевское рассеяние в нанодисках диаметром
60 нм
§ 4.5 Экваториальный магнитный нелинейно-оптический эффект Керра в нанодисках диаметром 110 нм
§ 4.6 Обсуждение результатов
§ 4.7 Выводы по четвертой главе
Заключение
Литература

Интересна также работа [74], где проведено исследование нелинейного поглощения в золь-гель пленках ЭЮг-ТЮг, допированных наночастицами золота диаметром около 20 нм. Авторами была рассмотрена трехуровневая модель, представленная на рисунке 1.17, (а): основное и первое возбужденное состояние, разделенные энергией, соответствующей возбуждению плазмонной моды; а также, непрерывный спектр межзонных переходов. Соответствующие сечения перехода и времена релаксации указаны на энергетической схеме. Таким образом, модель учитывает поглощение, соответствующе возбуждению плазмона, поглощение свободных носителей заряда, а также, двухфотонное поглощение с переходом из основного состояния в континуум. Далее написаны кинетические уравнения для населенностей уровней и решены методом Рунге-Кутта четвертого порядка. Модель хорошо объясняет экспериментальные данные. Например, на рисунке 1.17, (б) представлен результат безапертурного ^-сканирования одного из образцов на длине волны 532 нм (в области возбуждения плазмонной моды) и интенсивности наносекундиых импульсов излучения накачки в фокусе линзы
0.18 ГВТ/см2. Таким образом, вдали от фокуса линзы наблюдается двухфотонное поглощение с переходом из основного состояния в непрерывный спектр. С увеличением интенсивности (то есть с приближением к фокусу линзы) насыщение верхнего уровня ведет к насыщению плазмонного перехода, поэтому нормированное пропускание увеличивается.
Однако, несмотря на большое количество работ, посвященных исследованию самовоздействия света в плазмонных наноструктурах [75], [76], [77], [78], спектроскопии самофокусировки и нелинейного поглощения в окрестности плазмонного резонанса до сих пор проведено не было.
§ 1.4. Магнитоиндуцированные эффекты
1.4.1. Линейные магнитооптические эффекты
Оптические свойства среды характеризуются тензорами диэлектрической и магнитной проницаемости і и Д. Рассмотрим тензор е в случае оптически изотропного ферромагнетика [79]. Наличие намагниченности М понижает его симметрию до одноосной. Тензор е в системе координат с осью я, направленной вдоль М, имеет вид: