Отзыв ведущей организации (Фемтосекундная динамика оптических, магнитооптических и нелинейно-оптических эффектов в плазмонных кристаллах и кремниевых наноструктурах с резонансами Ми)

ведущей оргаинзаццн иа диссертацию П. П. Вабнщевнч "Фемтосекуидцаа линамика оптических, магнитооптических н нелинейно-оптических эффектов в плазменных кристаллах и кремниевых напоструктурах с резонансами Мн", представленную на соискание ученой степени каилидата физико-математических паук по специальности й1.04.21 — лазернаи физика Диссертационная работа П. П. Вабищевич состоит лз двух взаимосвязанных смысловых частей.

первая из которых посвящена временной динамике оптического отклика сереб1зяных и железных одномерных решеток, а которых возможно возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов. Вторая часп* посвящена изучению нелинейно-оптического и временного отклика образцов нанодисков, изготовленных из гидрогеинзированного аморфного кремния. В такой системе наблюдается усиление локального поля за счет возбуждения резонансов Мн. которое приводит к усилению н~лин~йнооптических эффектов. Особое внимание уделено временной зависимости модуляции коэффициента пропускания образцов нанодисков, полученной методикой "накачка"-'зондирование".

Актуальность темы диссертационного исследования связана с быстрым развитием лазерных источников с импульсамн фемтосекундной длительности, а также лнтографлческих методик для изготовления наноструктурироваиных поверхностей.. За счет сзруктурирования в ннх возможно возбуждение конфигурационных резонансов в оптическом диапазоне электромагнитного иалученля с характерными временами откллка равнымл десяткам-сотням фемтосекунд.

Экспериментальные исследования в этом направлении представляются особо ценными, а виду возможности изготовления устройств с малыми геометрическлми размерами для управленим оптическим излучением. Исследование модификации огибающей фемтосекундных импульсов, взаимодействующих с плазмонными наноструктурами, а также управление оптическим откликом таких систем при помощи магнитного поля является актуальной и новой научной задачей., особенно в свете быстро развивающихся напрааленлй фотоникн и нанозлектронлкн.

Нелинейная оптика н временная динамика нанодисков из материалов с высоким показателем преломления является новой активно развивающейся областью. Практическая значимость таких систем а первую очередь обусловлена возможностью использования для их изготовления материалов, совместимых с КМОП. Таким образом. тема диссертации Вабнщевич П. П. является актуальной, как с фундаментальной точки зрения, так и с практической. Значимость лля науки связана с исследованием резонансных возбуждений с характерным~ временами порялка десятков-сотен фемтосекунд при помощи время-разрешакипих методик, Наноструктурированне поверхностей приводит к появленюо новых оптических свойств по сравнению с исходным материалом. рассмотрение взаимодействия таких возмущений с лазерными импульсами фемтосекундной ллительностп позволяет развить новые способы управления временнымн характеристикаьзн таких возмузлений.

а ~а~~~ существенно повысить зффекппигость исследуемых нелинейно-оптнческих процессов. Практическая значимость обусловлена перспективами лспользования полученных а диссертации результатов в ряде праьз ических задач. т~~их как создание субаолновых модуляторов оке~а субпикосекундным временем переключения, в том числе и КМОП-совместимых Диссертация состоит нз введения, четырех глав, заключения, списка цнтпруемой литературы 1'172 источников), Диссертация содержлт 170 страниц с бб рисунками, Во введении обоснована актуальносгь темы диссертацнн.

сформулированы цели диссертационной рабо~ы, а также Научная новизна и практическая ценно~ть п~лученных в диссертации результатов. Глава 7 представляет собой Обзор литературы по Основным аспектам и нынещнему состоянию теоретических и экспериментальных исследований временной динамики оптических и магнитооптических эффектов в плазмонных наноструктурах. Рассмотрены особенности возбуждения поверхностных плазмонполярнтонов, их динамические характеристики. а также способы детектирования. Проведен обзор литературы о резонансах Ми в оптическом диапазоне электромагнитного излучения, описаны свойства гндрогенизированного аморфного кремния. динамика свободных носителей В нем. Обзор лигературы является достаточно полным и Однозначно позиционнруег результаты диссе1пацнонной работы в контексте современной проблематики физики наноструктурированных поверхностей с характерными особенностями сравнимыми с длиной волны оптического излучения.

На основе анализа литературных данных сформулированы цели и задачи диссертапии, изложенные четко и последовательно. 1лава э содержит экспериментальные исследования модификации огибающей лазерных импульсов прн их отражении от одномерной решетки нз серебра с периодом 750 нм. Результаты измерения частотно- угловых спектров коэффициента отражения показьеают наличие Возбуждения поверхностных плазмонполяритонов.

При помощи измерения интенсивностных кросс-корреляционных функций второго порядка с использованием титан-сапфирового лазера с перестранваемой длиной волны от 710 до ЗОО им получена модификация огибающей лазерных импульсов с длительностью около 130 фс, отраженных от образцов серебряных решеток с резонансным возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов. Рассмотрено лва случая, соответствующие двум углам падении оптического излучения на образец: в случае одного резонанса.

а также преобразование огибающей лазерно~о импульса в случае двух резонансов. Провелеи численный расчет на основе модели резонанса типа Фано и получено качественное согласие численных результатов с экспериментальными. В Главе 3 приводится экспериментальное исследование динамики магнитооптического эффекта Керра. в образцах магнитоплазмонных решеток, в которых возможно одновременно как возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов. так и наблюдение магнитооптических эффектов. Исследуемые образцы представляли из себя одномерную решетку из железа с периодом 750 нм.

При помощи линейной спектроскопии показанО наличие резонансов. связанных с Возбуждением поВерхностных плазмонполяритонож а также получена модификация спектра магнитооптического эффекта Керра по сравнению со спектром эффекта. полученным для пленки железа. Для измерения динамики магнитооптического эффекта Керра использовалась установка для измерения кросс-корреляционных функций на основе титан сапфирового лазера с длительностью импульсов от 45-55 фс и перестраиваемой длиной волны. При помощи измерения интенсивностной кросс-корреляционной функции на частоте оптического обтюратора. бьщо получено расширение кросс-корреляционной функции для семи центральных длин волн лазерных импульсОВ В Окрестности 1зезОнанса поверхностных плазмой-поляритонов.

Прн помощи ОднОвременногО измерения кросс-корреляционной функции на частоте оптического обтюратора, а также частоте приложенного к образцам магнитного поля получена внутринмпульсная динамика магнитооптического эффекта Керра. Проведен численный расчет иа основе модели резонанса Лоренца и получено качественное согласие с экспериментальными результатами. Глава 4 посвящена экспериментальному исследованию модуляции коэффициента пропускания образцов ианодисков, в которых наблюдается возбуждение резонансов Ми. В работе измерены спектры пропускания исследуемых образцов массивов нанодисков и показано Возбуждение в них магнитнойдипольный моды, а также электрической-дипольный моды в видимой и ближней ИК части спектра электромагнитного излучения. Проведены измерения модуляции коэффициента пропускаиия метоликами 1-сканирования, а-сканирования, Показано усиление нелинейно-оптического эффекта двухфотоиного поглощения в образцах наноднскоа по сравнению с пленкой гидрогенизированного аморфного кремния.

Методом "накачка'-"зондирование * измерена динамика модификации коэффициента пропускания. Получено оптическое переклкэчение коэффициента пропускания на временах менее 100 фс. связанное с процессом двухфотонного поглощенна. При помощи численною моделирования рассмотрен вклад генерации свободных носителей.

и показана несимметричность модуляции спектра во временни, В заключении сформулированы основные результаты диссертации, Научная новизна представленных в диссертации результатов заключается в следующем. При помощи время-разрешающих меюдов измерено преобразование огибающей кросс- корреляционных функций лазерного импульса и импульса, отраженного от наносгруктуры с возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов для спектрального диапазона от 710 до 790 нм с шагом 1 им. В работе использовались лазерные импульс с длнтельносгью около 130 фс. то есть с характерной шириной спектра не превышавшей 5 им. тяго позволило провести спектроскопию изменения огибающей лазерных импучьсов В случае, когда время жизни поверхностных плазмон-поляритонов сОпоставимо с длительностью используемь1х лазерных импульсов.