Отзыв оф. оппонента В.В. Павлов (Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах)

ОТЗЫВ ОФИЦИАЛЬНОГО ОППОНЕНТАдоктора физико-математических наук, ведущего научного сотрудникаФТИ им. А.Ф. Иоффе РАН Павлова Виктора Владимировичана диссертацию Хохлова Николая Евгеньевича«Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическомвоздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах»,представленную на соискание ученой степеникандидата физико-математических наук по специальности 01.04.03 – радиофизикаОсновой диссертационной работы Н.

Е. Хохлова является проведенноесистематическое исследование в слоистых средах новых оптических эффектов приразличных типах воздействий – оптическом, магнитном и акустическом в областиплазмон-поляритонов. Управление излучением в структурированных средах являетсяодним из важных направлений исследований в области современной фотоники, интерес ккоторому постоянно возрастает. Одним из перспективных подходов являетсяиспользование структур типа металл-диэлектрик, позволяющих усиливать ряд оптическихэффектов за счет высокой концентрации излучения в области плазмонных резонансов.Следует отметить, что высокая чувствительность поверхностных плазмон-поляритонов ксвойствам сред, в которых они возбуждаются, представляет интерес для созданияразличных сенсоров.Целью диссертационной работы являлось теоретическое и экспериментальноеизучение особенностей оптических и магнитооптических эффектов и закономерностей,связанных с возбуждением плазмон-поляритонов и волноводных мод в плазмонныхструктурах при внешнем оптическом, магнитном и акустическом воздействиях.Проведенные исследования имеют не только фундаментальное значение, но и могутпредставлять прикладной интерес при создании новых устройств интегральной оптики,используемых для обработки и передачи информации.В настоящее время изучение слоистых систем при оптическом, магнитном иакустическом воздействии является одним из современных направлений радиофизики.Это обусловлено как важными научными проблемами, так и конкретными задачами поиспользованию новых структурированных материалов в технике.

Диссертационная работаН. Е. Хохлова ярко демонстрирует возможности, как теоретических подходов, так иэкспериментальных методов для исследования низкоразмерных магнитных систем ислоистых структур.В диссертационной работе решались следующие задачи:1. Разработка теории и проведение анализа нелинейного взаимодействия импульсовплазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла.2. Развитие и экспериментальная проверка теоретических моделей, описывающихразличные магнитооптические эффекты в периодических структурированных средах.13.

Построение теоретической модели взаимодействия в области ближнего поля дляакустических и плазмон-поляритонных мод. Проведение анализа условий усиленияакустооптических эффектов при структурировании плазмонной пленки.Диссертация содержит 132 страницы, включающих 59 рисунков, 3 таблицы и 165библиографических ссылок. По структуре диссертационная работа состоит из введения,четырех глав и заключения.Во введении обосновывается выбор темы диссертационной работы и ееактуальность, описывается структура диссертации, формулируются цели работы,приводятся выносимые на защиту положения, описывается апробация вошедших вдиссертацию результатов.В первой главе приводится подробный обзор литературы.

Описаны основныесвойства и методы управления поверхностными плазмон-поляритонами; приведенырезультаты исследований оптических и магнитооптических свойств структурированныхматериалов, таких как фотонные кристаллы и плазмонные структуры; кратко описанчисленный метод точного решения уравнений Максвелла, использованный автором вработе.Вторая глава диссертации посвящена теоретическому исследованию измененийхарактеристик импульса поверхностных плазмон-поляритонов при фотовозбужденииэлектронов металла. Автором предложено использовать плазмонный импульс большойинтенсивности для фотовозбуждения электронов, что должно привести к уменьшениюпространственных масштабов оптического управления плазмон-поляритонами иуменьшению необходимой для этого мощности лазерного излучения по сравнению сработами других авторов.

В главе выведена система уравнений для медленно меняющихсяамплитуд обоих импульсов с учетом фотоиндуцированной неоднородностидиэлектрической проницаемости металла. Далее приводятся результаты решения системыдля взаимодействия импульсов плазмон-поляритонов на границе воздух-золото,проводится анализ выбора оптимального соотношения центральных длин волн импульсов,их длительности, начальной задержки между ними. В результате продемонстрировано,что итоговые длительности импульсов после взаимодействия зависят от начальнойвременной задержки, и итоговое изменение временной задержки зависит от начальныхдлительностей импульсов и начальной временной задержки между ними.В третьей главе рассматриваются особенности различных магнитооптическихэффектов при возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов.

В первой части главыанализируется появление намагниченности структуры за счет обратного эффекта Фарадеяпри возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов, отмечено локальное усилениеэффекта вследствие интерференции нескольких поверхностных электромагнитных волн.Далее в главе приводится объяснение наблюдаемого экспериментально резонансамагнитооптического экваториального эффекта Керра при возбуждении плазмонполяритонов на границе золото-воздух.

В третьей части главы изложены результатыэкспериментального исследования особенностей магнитооптических эффектов Фарадея иэкваториального эффекта Керра в магнитофотонных кристаллах с плазмоннымпокрытием. Автором экспериментально продемонстрировано резонансное усилениеэффектов при возбуждении волноводных мод внутри структуры.Четвертая глава посвящена рассмотрению резонансных особенностей изменениякоэффициента отражения структуры при взаимодействии оптических мод плазмоннойрешетки и акустической волны, распространяющейся в многослойной подложке. С2использованием численного моделирования показано, что наибольшая амплитудаакустической модуляции коэффициента отражения происходит при одновременномвозбуждении щелевых и локализованных плазмонных мод решетки.В заключении сформулированы основные результаты и выводы диссертации.Научные положения, выносимые на защиту, являются новыми и оригинальными, а всеосновные выводы – корректными.

Достоверность полученных результатов определяетсякак высоким уровнем владения теоретических методов, использованием необходимыхзнаний при теоретическом и микроскопическом рассмотрении обнаруженных явлений, таки согласием экспериментальных данных и предсказаний теоретических моделей. Авторкорректно использует известные научные методы для обоснования полученныхрезультатов и выводов. В целом, представленная к защите диссертация выполнена навысоком, современном научном уровне.

Актуальность работы не вызывает сомнения.Полученные автором результаты обоснованы и значимы для широкогокругаспециалистов в области фотоники и плазмоники как в России, так и за рубежом. Текстдиссертации изложен логически и ясен для понимания. Автореферат диссертациидостаточно полно отражает ее содержание. Результаты диссертации опубликованы ввысокорейтинговых международных научных журналах (Optics Express, New Journal ofPhysics), а также представлены на многочисленных российских и международныхконференциях.Несмотря на положительную в целом оценку диссертационной работы, считаюнеобходимым сделать некоторые замечания, а именно:1. В обзоре литературы не процитирована важная работа по первому наблюдениюусиления магнитооптического отклика в мультислойной пленке:«Magneto-optical Effects Enhanced by Surface Plasmons in Metallic Multilayer Films»V.I. Safarov, V.

A. Kosobukin, * C. Hermann, G. Lampel, and J. Peretti, PRL 73, 3584 (1994)Не процитированы работы В.Е. Бабичевой и Ю.Е. Лозовика из Московского физикотехнический института по поверхностным плазмон-поляритонам в периодическихнаноструктурах.2. В диссертации нет списка сокращений, а расшифровка часто используемогосокращения ППП (поверхностный плазмон-поляритон) вообще не приводится в тексте.3.

В первом научном положении, выносимом на защиту, говорится, что «длительностьсигнального импульса изменяется на 30%», но не сказано – она увеличивается илиуменьшается. В положениях четыре и пять, выносимых на защиту, говорится, что естьусиление магнитооптических эффектов в несколько раз (положение четыре) илинесколько десятков раз (положение пять), но не указаны конкретные цифры усиления.34.