Отзыв ведущей организации (Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах)

"Утверждаю" Ректор Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследрвяпнвпкнй университет ицфорЖ~йцйЬМйых те)пологий, механики и О..июр,%ьц корр. РАН, д ' --В, Н. Васильев «» марта 2015 г. ОТЗЫВ ведущей организации на диссертационную работу Хохлова Николая Евгеньевича «Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 — «радиофизика».

Диссертационная работа Н.Е. Хохлова посвящена проблеме управления электромагнитным излучением с помощью оптического, магнитного и акустического воздействий. Работа находится на стыке нескольких быстро развивающихся актуальных направлений радиофизики и фотоники. В диссертационной работе показано, что эффекты, связанные с преобразованием поляризации и интенсивности света, могут быть значительно усилены в структурированных средах по сравнению с однородными, что является важным для прикладных задач. связанных с управлением электромагнитным излучением в новых устройствах интегральной оптики и нанофотоники, а также создания новых типов анализаторов химического состава жидкостей и газов. В работе проведено исследование влияния электромагнитного излучения, магнитного поля и распространения акустической волны в исследуемой структуре на изменение электромагнитных и магнитооптических откликов структуры в дальней зоне.

Таким образом, тема диссертационной работы Н.Е. Хохлова, несомненно, является актуальной. Материал диссертации Н.Е. Хохлова состоит из введения, четырех глав, заключения и библиографии. Общий объем работы составляет 132 страницы, включает 59 рисунков и 3 таблицы. Библиография включает 165 наименований В первой главе приводится обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных общим свойствам поверхностных волн и методам активного управления их характеристиками, а также электромагнитным и магнитооптическим свойствам структурированных материалов, таких как фотонные кристаллы и плазмонные структуры. Также приводится описание процесса фотовозбуждения электронов металла фемтосекундным лазерным импульсом.

В заключительном параграфе описывается метод связанных волн в пространстве Фурье, использованный в работе для численного расчета электромагнитных откликов исследуемых структур. Вторая глава посвящена теоретическому рассмотрению изменений характеристик импульса поверхностных плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла вторым плазмонным импульсом большой интенсивности. Для описания особенностей взаимодействия импульсов поверхностных плазмон-поляритонов автором получена система уравнений для медленно меняющихся амплитуд импульсов с учетом неоднородности диэлектрической проницаемости металла, возникающей при фотовозбуждении электронов.

В результате продемонстрировано, что итоговые длительности импульсов плазмон-поляритонов после взаимодействия зависят от начальной временной задержки между ними, Итоговое изменение временной задержки между импульсами зависит от их начальной длительности, интенсивности импульса накачки, а также начальной временной задержки. В работе впервые выполнено теоретическое исследование изменения длительности и времени задержки между импульсами плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла.

Результаты численного моделирования основаны на данных экспериментальных работ известных авторов по исследованию электромагнитных характеристик золотых пленок при фотовозбуждении электронов фемтосекундными лазерными импульсами. Поэтому результаты, полученные в рамках используемой соискателем модели, являются достоверными. В третьей главе приведены самые интересные результаты диссертационной работы, объединяющие теоретические и экспериментальные исследования автора в области магнитооптических эффектов. В работе дана трактовка особенностей магнитооптических эффектов — эффекта Фарадея, экваториального эффекта Керра, обратного эффекта Фарадея — при возбуждении поверхностных волн.

В первой части главы рассмотрено возникновение намагниченности структуры вследствие обратного эффекта Фарадея при распространении поверхностных волн. Автором впервые показано, что из-за наличия у поверхностной электромагнитной волны ненулевой компоненты напряженности электрического поля, коллинеарной волновому вектору„при возбуждении поверхностных волн выполняются условия для появления обратного эффекта Фарадея, наблюдаемого при распространении эллиптически поляризованных объемных электромагнитных волн. Также рассмотрено локальное усиление эффекта при распространении и интерференции нескольких плазмонных волн, что имеет существенную практическую значимость.

Далее в работе дано объяснение появлению экваториального эффекта Керра при возбуждении поверхностных волн на границе золото-воздух, экспериментально наблюдаемому в структуре подложка - магнитный диэлектрик - золотая решетка. Автор приводит объяснение в рамках модели связанных осцилляторов, когда резонансные частоты возбуждения поверхностных волн на противоположных границах золотой решетки связаны между собой и, таким образом, обе зависж от намагниченности образца. В третьей части главы изложены результаты экспериментального исследования особенностей эффектов Фарадея и экваториального эффекта Керра при возбуждении волноводных и плазмонных мод магнитофотонных кристаллов с плазмонным покрытием, Это подтверждает достоверность выводов соискателя, Автором продемонстрировано, что при наличии золотой решетки на поверхности магнитофотонного кристалла становится возможным возбуждать волноводные моды в слоях структуры.

Возбуждение мод приводит к появлению резонансных особенностей в спектрах коэффициентов отражения и пропускания структуры в фотонной запрещенной зоне. Вблизи новых особенностей оптических спектров наблюдается появление и резонансное усиление магнитооптических эффектов Фарадея и Керра.

Результаты численного моделирования методом связанных волн в пространстве Фурье хорошо согласуются с экспериментальными данными. Также автором дано качественное объяснение угловой зависимости спектрального положения наблюдаемых оптических резонансов.

В четвертой главе приведено рассмотрение резонансного взаимодействия оптических мод плазмонной решетки и акустической волны, распространяющейся в многослойной подложке, которая представляет собой акустическую сверхрешетку с приповерхностным дефектом. Автором впервые исследовано влияние акустических колебаний на условия возбуждения различных типов собственных оптических мод плазмонной решетки, что приводит к резонансному изменению коэффициента отражения структуры в целом. Установлено, что наибольшее относительное изменение коэффициента отражения происходит при одновременном выполнении условий возбуждения поверхностных волн на нижней границе металлической решетки и щелевых мод. Указанные выше результаты составляют научную новизну диссертационной работы. Хороший теоретический уровень исследования.

сочетание аналитического рассмотрения и численных расчетов, а также экспериментальная апробация результатов и хорошая согласованность результатов численного моделирования и экспериментальных данных дает основание считать результаты, приведенные в диссертации, достоверными, а выводы обоснованными. По содержанию диссертации сделаны следующие замечания: Е Не указаны параметры импульса накачки и сигнального импульса при которых происходит изменению длительности сигнального импульса на 30',4.

2. Во второй главе не приведено сравнение полученных результатов с экспериментальными работами. 3. В главе 3 диссертации не приведены расчеты для магнитофотонного кристалла, сделанного из других материалов и неясно, есть ли зависимость эффектов от величины напряженности магнитного поля. 4. В тексте диссертации не приведена математическая модель, которая использовалась при получении результатов четвертой главы, а именно при акустическом управлении поверхностными плазмон поляритонами. Сделанные замечания не влияют на общую высокую оценку диссертации, представляющую собой оригинальное исследование, выполненное на высоком уровне.

Результаты прошли апробацию: Н.Е. Хохлов неоднократно выступал на ведущих конференциях по радиофизике, фотонике„плазмонике и магнетизму. Результаты изложены в 27 печатных работах, из них 4 публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ. Автореферат диссертации правильно и полно отражает содержание работы и надлежащим образом оформлен. Результаты и выводы исследований Н.Е. Хохлова могут быть рекомендованы для использования в организациях: МГУ имени М.В. Ломоносова, Институте физики микроструктур РАН, ИРЗ РАН, ИОФ РАН, ГосНИИ ФП., ИФП РАН, ИФМ УРО РАН, ИПУ РАН и др. На основании вышеизложенного считаем, что по объему выполненных исследований, новизне предложенных подходов, значимости полученных результатов диссертация Н.Е.

Хохлова полностью удовлетворяет всем требованиям ВАК РФ, радиофизика. Диссертация Н.В. Хохлова обсуждалась на заседании кафедры фотоники и оптоинформатики 5 марта 2015 года, протокол № 3, Официальный отзыв ведущей организации составил: заведующий кафедрой фотоники и оптоинформатики Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики, д.ф.-м.н,, профессор Козлов С.А.

профессор кафедры фотоники и оптоинформатики Санкт-Петербургского национального исследовательского университета информационных технологий, механики и оптики д.ф.-м.н„профессор Беспалов В.Г. предъявляемым к кандидатским диссертациям„ а ес автор заслуживает присуждения степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 .