Автореферат (Магнитоиндуцированные эффекты в оптическом и нелинейно-оптическом отклике металлических наноструктур), страница 4

Аппроксимация экспериментальных данных с учетом данного выражения о« и заг>исимосгей Рм(Н) х А асс(8((«(Н вЂ” Н«)), Рт (Н) х ~е"'.> показала, что относительная величина компоненты нелинейной поляризации, связанной с вихревым распределением намагниченности, может ласти|ать 20%. Глава 4 «Динамики оптического отклика двумерного массива паиоспрруктур>. В данной главе представлены результаты экспериментального исследования временных характеристик оптического отклика массива ллеталлических папочастиц. Исследуемая структура (схеллатичпо показана на рис. 5) представляла собой квадратную решетку с периодом и = 1,4 мкм из частиц кобальта диамстрол«д =- 600 нм, толщиной 30 нм.

расположенных на подложке из плавленого кварца. Измерения проводились при Рис. 5: Схематическое изображение структуры и экспериментальной геометрии. Измеряемой в экспериментах величиной являлся индуцированный импульсом накачки угол поворота плоскости поляризации зондирующего излучения ул помощи оптической методики накачка-зондирование, в которой мощный лазерный импульс (накачка, длина волны 80() нм, длительность импульса 80 фс) создает возллущецие в системе, а следующий за пим с контролируемой временной задержкой более слабый — зондирующий (длина волны 525 нм. длительность 100 фс) — импульс используется для получения информации о системе.

Основное внимание в данной главе было уделено изучению зависил«ости угла у> индуцированного импульсом накачки поворота плоскости поляризации (ППП) зондирующего излучения от времени задержки между импульсами т (динамике наведенной анизотропии). Было обнаружено, что данная динамика имеет сложный вид и может быть ус.ювно разбита па 3 врел«енных интервала.

(рис. 6). На перволл участке (короткие времена, т < 20 пс) ППП демонстрирует сверхбыстрое изменение с последующей частичной релаксацией. Измсрсния, провсдснпыс прн разли шых поляризациях импульсов, показали, что амплитуда эффекта па 0.15 Ул о х о о «т О.!0 3„х 005 о ««м о м х е. Б И О.оо ,о«э о„о 5 Уп 0 20 200 400 800 1200 Время задержки, пс Рис.

6: Зависимость угла индуцированного накачкой поворота плоскости поля- ризапни зондирующего излучения от времени задержки. Па вставке схематично показано расположение структуры н полей !накачкв н зондирования). Затенен- ные области отвечают характерным временным промежуткам. данном промежутке времени зависит от угла между векторами напряженности полей накачки (Еяв ) и:зондирования [Ев„„л). "1акая зависимость люжет объясняться наведсниелл аиизотропии за счет кубической восприимчивости среды с послслующим образованием медленно рслакснрующей поляризации, наведенной предположительно за счет электрострикциопного ли,ханизлла.

Помимо этого, на дэниел~ интервале наблюдается быстрое размагничивание [т < 1 ис), что, согласно литературныл«данным, связано с нагревом электронов в результате поглощения импульса накачки и порсдачс топлоты (на вромонах не более сотен фсмтосскунд) спиновой подсистел«е, и типично для ферромагнитных металлов [!3[. На следующем временном участке [20 < т < 400 пс) помимо продолжающейся рс.иксации анизотропии, наведенной на коротких временах, наблюдаются быстро затухающие осцилляции угла поворота плоскости поляризации с частотой 8 ГГц.

фаза и амплитуда которых не зависят от поляризапни обоих импульсов или намагниченности. Данные осцилляции были связаны с возбуждением собственных акустических мод металлических паночастип, с учетом соответствия диаметра частицы длине звуковой волны в кобальте на этой частоте. При этом время затухания колебаний определяется потерями энергии за счет взаимодействия с подложкой.

Этим жс взаимодействием, приводящим к остыванию кобальтовой частицы, обусловлено восстановление паллагиичениости на данном временном промежутке с постоянной времени 120 т 15 пс, определенной из экспери- ментальных данных. На временах больших 600 пс динамика ППП демонстрирует медленно затухающие осцилляпии. Прп этом были обнаружены две моды с частотами ~~ = 4, 1 х О, 4 и 7з = 6,3 х О, б, относительные амплитуды которых зависят от ориентации плоскости поляризации зондирующего излучения относительно решотки наночастиц.

Па основании экспериментальных данных, а также анализа ианк>щихся в литературе работ в этой области (например (23., 211), предложено объяснение, согласно которому на больших временах т ) 400 пс энергия импульса накачки, изначально поглощенная частицами кобальта, передается поперечныги акустическим фоцопам в подложке, которые модулируют поляризацию зондирующего излучения посредством фотоупругого взаилюдействия. При этом массив металлических частиц играет роль периодической решетки источников., обуславливающей частотную селекцию двух люд фопонов: вдоль ребра решетки (6,3 ГГц) и ее диагонали (4,1 ГГц). В Заключении подведены итоги диссертационной работы и сформулированы основные резулыаты работы, состоэпцие в следующелп 1.

Методами с~~ектроскопии магнитного линейного н пелинейнооптического эффекта Керра исследована структура, состоящая из массива стержней никеля диаметром 20 нм и длиной 180 нм, расположенных в матрице А!зОв. В спектре линейного экваториального магнитооптического эффекта Керра обнаружен максимум при длине волны 380 нм, который, согласно тсорстичсским расчетам, соответствует возбуждению локального поверхностного плазмопа поперек оси наностержня.

2. При изучении спектров генерации ВГ в массиве наностержней никеля обнару жено усиление относительной величины квадратичного магнитоипдуцировацпого отклика при совпадении частот ВГ и плазмоппого резонанса. Данное усиление не наблюдается при нулевой проекции поля падающей волны на плоскость, перпендикулярную оси стержня.

Предложен механизм эффекта, основанный па анализе симметрии факторов локалыюго поля магнитных нацостсржнях. 3. Экспериментально показано, что при генерации ВГ в трехслойных структурах (141рс)СоРс/А1эОз/СоГс при циркулярной поляризации накачки существенную роль играют компоненты нелинейной восприимчивости, квадрати шыс по намагниченности, относитсльнан величина которых достигвот 20% по сравнению с величиной кристаллографической составляющей поляризации. Обнаружен вклад в нелинейную поляризацию на частоте второй гармоники, зависящий от произведения намашгичепцости двух слоев и являющийся следствием их взаимодействия. Данный вклад отсутствует в линейпо-оптическом 17 отклике.

Экспериментально обнаружено, что, наблюдается отличный от пу.— ля контраст интенсивности ВГ для планарного массива наночастиц кобальта треугольной формы при разных направлениях магнитного вихря в структуре, что обусловлено вкладом в нелинейную поляризацию, пропорциональным среднему магнитному тороидному моменту структуры. Данный вклад является антисил|метричным по отношению к инверсии времени и центральной симметрии.

его величина достигает 20% от нсмагнитцой нелинейной поляризации. С использованием оптической методики накачки-зондирования обнаружено, что динамика наведенной лазерным импульсом анизотропии в двумерной решетке частиц кобальта на кварцевой подложке формируется четырьмя различными физическими процсссамн, на разных временных интервалах т. На субпикосекупдпых временах определяющую роль играет нелинейное взаимодействие импульсов накачки и зондирующего излучения как следствие кубической нелинейности среды. На временах порядка сотен пикосекупд наблюдается модуляция наведенной в диэлектрике долгоживущей анизотропии акустичсскими модами.

возбужденными внутри металлических частиц с частотой ( 8 ГГц). На больших временах (т ) 400 пс) возбуждения переда1отся акустическим фононам в подложке, которые влияют на поляризацию зондирующего излучения посредством фотоупругого взаимодействия. При этом массив металлических частиц играет роль периодической решетки источников, наличие которой обуславливает частотную селекцию двух люд фопонов с частотами 6,3 и 4,1 ГГц.

Показано, что в двумерной решетке частиц кобальта па кварцевой подложке импульс накачки возмущает магнитное состояние системы, что проявляется в повороте плоскости поляризации отраженного зондирующего излучения за счет меридионального магнитооптического эффекта Ксрра. При этом наблюдается сначала сверхбыстрое (па временах менее 1 пс) разма1чшчнвапие структуры с последующим восстановлением намагниченности на временах, определяемых термалпзацией металлических частил и подложки ( 120 пс). Список публикаций по теме диссертации: Ваг4о1эИ1 1., Кти1уапз1ау Уу Вч Митх1па Т.

У"., Яаатпу Тй., К1те1 А. 1т, Еспйоэссоп<1 1авсг-11н1псе4 орйса1 ап1во1гору п1 а 1по-41п1спэ1опа1!асйсс оу п1айпе11с с1оеэ ~',,' Рлуа Леи. В. 2014. — ЕеЬ. Ъо1. 89. Р. 064306. 18 2. Р1аяшошс епйаисешепг оХ иои1шеаг шайиего-орбса1 геяроияе ш гг!с1с е! паиогос1 гпегшпа!ег!а1в гг гг. 1,.

Кггггувия!г!у, 1. А. Ко1шусйе1«, Е. А. Сап'в!г!па, Т. У. Митяша, Р. Еиапв, Н. Ро11агг1, А. А. 8!авЫгси!с!г е! а1.,1 ' РЬуз. Йегг. В. - - 2013. -- Зап.. - 'гго1. 87. Р. 035116. 3. Крутяпский В. Л., Колгньг гек И, А., у!обознав С. В, ЛХурггигга 7'. В Спектроскопии квадрати шаго отклика систелгы магнитных наностержней,гг' Известия Розог«гузкой акадегнии наук. Серия фггзическая,. 2013. Ъ'о!.

77, по. 1. Рр. 72 — 75. 4. Ко!тусбей 1. А., Кп«1уапзугу !г. Ев Митзгпа Т, !т., $арозЬпгйои ХгХ. !т КатозЬ!ггг Е А., Яоуои !т. !т., Ртаегтогп. А. Л. РЬя! апг! яссогг«1 оге!ег ш шабиебкагюи е!Хесгя ш орбса1 яесоггс1-1гагшошс беггегаг!огг 1гош а !г!1ауег пгайпег!с я!гас!иге г'г',1. Орг. $ос. Ат. В. — 2015. ЕеЬ. Уо!. 32, по. 2. Рр. 331 — 338. 5. Кти1уапзйгу !т. Е,, Ко1тусЬеЬ 1. А., Спбуои В. А., КтазЬйп Е. Л $ЬотоЬгн1огг Е !г., Митя«по, Т. К Всоси<1 Ьагиюгие, бепсгабоп гп гпабиеггс ггагторагг!с1ея ъггй гоггех гпайпейс в!аге,г' ' РЬуа Веи.