Отзыв оппонента А.М. Мерзликина (Фемтосекундная и нелинейно-оптическая спектроскопия фотонных кристаллов в присутствии таммовских плазмон-поляритонов)

ОТЗЬП? официального оппонента на диссертацию Б. И. Афиногенова «Фемтасекунднзя н нелннейно-оптическая спектроскопня фотонных кристаллов в присутствии тзммовских плазмон-поллритонов», представленную на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.21 - лазерная физика Диссертационная работа Б.И. Афиногенова посвящена одному нз актуальных направлений современной фотоники — исследованию Оптических слайд~ локализованных состояний злект1юмагннтного поля.

В работ~ изучзютсл тзммовскне плазмон-поляритоны 1ТПП) — поверхностные моды злектромагнитного поля„возникающие на границе раздела периодической дизлектрической структуры н среды с отрицательной дизлектрнческой про ницае мастью. Особое ввзвеиие уделено исследованию нелинейно-оптического Отклика наноструктур, поддержнвзютцих возбуждени~ ТПП, изучению временной динамики релаксации ТПП, з также наблюдению гибридного состояния ТТПТ и поВерхностнОго плззмона. Диссертация изложена на 142 страницах, состоит из Введения, обзора литературы, трех оригинальных глав, Заключения, списка литературы н Приложения. Материал изложен нз страшщах 1 — 125 и 140- 142, а список литературы содержит 119 ссылок, Во Введении описана актуальность работы и сформулированы причины выбора темы исслеДованиЯ.

Приводится Общая характеристика, инфОрмзпиЯ О научной ноВизне и практической значимости результатов, полученных в ходе выполнения работы. В конце Введения приведбн список положений, Выносимых на защиту с указанием автор~кого вклада, а также информация об апробации работы. В первой главе приведйн обзор литературы по теме диссертации. Обзор написан детально и подробно и содержит информацию о ТПП и их оптических свойствах, з также О свойствах гибридных Со~таяний ТПП. Значительная часть Главы 1 посвящена Обзору методик, использованных автором в рамках выполнения исследований: кросскоррелнционная методика измерения длительности лазерных импульсов, методика «накачка-зонд», методика нелинейно-оптической спектроскопии наноструктур.

Глава 11 сОДержиг О?йп'инзлъные результаты по нсследовзнтпа Временной Динамики возбуждения и релаксации ТПП. Кроме того, дана информация об образпзх„исследуемых в работе, и о результатах стационарной спектроскопии козффициеитов отражении и пропускзння Данных образцов. Время релаксации ТПП исследовалось с использованием методики измерения кросс-корреляционных фунтсцпй лазерных шптульсов, отражбнных от образцов. Автором показано, что при перекрытии спектра фемтосекундного юптульса и резонансного контура ТПП возникает удлйнеййе задйега фрайта юипульса, отраженного Показано, что время жизни зависит от угла падения и поляризации излучения, а также от величины НОГлОщения в металлическОМ слое образца.

С помощью ма года кнакачка зонда была исследовано влияние возбужденна ТПП на изменение коэффициента отражения образца. Методика позволила провести времяразрещающую спектроскопию с:гйОсительнОГО иэмейенйя коэффициента Отражения. Было показайо, что возбужденйе ТПП приводит к увеличению модуляции коэффициента Отражения системь| фотонный кристалл — металл по сравнению с пленкой металла. В Главе Ш приведены результаты спектроскопии интенсивности второй и третьей оптических ~армоник, генерйроваййой в ~браздах, Автором йсследавалась геометрия пропускаййя и различные комбинации полярнзацйй йзлучеййя йакачкй и оптйческой гармоники. Паказайа, чта в окрестности резонанса ТПП (при част~гной йлй угловой перестройке) наблюдается усиление генерации оптйческих гармоник, связанное с увеличением локальйьгх электромагнитных полей в нелинейных областях образца.

Была рассмотрена три случая, первь|й йз которых соответствует локалйзации электромагнитного поля излучения накачки, второй — локализации электромапппнога апти ~©~кой гармоники, а третий — комбийацйй двух вьппеуказанных. Глава Ть' посвящена обнаружению гибридного состояния ТПП н поверхностного плазмона ~ПП) и исследованию его оптических свойств.

Автором было продемонстрирована, что при углах ладейна излучения йа Образец, превьппающих угол полйаго внутреннего Отражения, возмажйо возбуждеййе гйбридйого састоянйя ТПП й ПП. Данное состояние возникает толька для р-поляризованного падающего излучения (что связано с невозможностью возбуждения ПП в з-поляризации) и характеризуется расталкиванием дисперснонных крйвых ТПП и ПП: днсперсйойназ кривая ТПП смещается в коротковолновую область, ПП вЂ” в длинноволновую область. В каждой главе автор приводит подробные схемы экспериментальных установок и их детальйые Описания, чтО показывает хорОщее зйаййе Б.и. Афиногеновым методики эксперимента и принципов работы оборудования.

Кроме того, для сравнения с эксперимейтальнымн результатами прйвадятся численные расчеты металамй матриц распространения й койечных разностей во времеййой области. экспериментальных установок. Кроме того, совпадение результатов численных расчетов н экспериментальных данных подтверждает правильность интерпретации наблюдаемых поверхностных состояний электромагнитного поля важно в контексте создания новых устройств оптической обработки информации, Структуры, поддерживающие возбуждение ТПП.

просты в изготовлении и могут быть интегрированы в с1~ществуюшие телекоммуникационные схемы. Характеризуя работу в целом, следуе~ Отметить ее высокий на~ чный н м~тодическ~й уровень выполнения, большой объем исследований„большое число новых экспериментальньи результатов н вьпюдов. Оформление днссертацнн в целом ие вызывает претензий, сОдержание излОжеио в четкОм и яснОм стиле. Научные положения и результаты хороню аргументированы н обоснованы. Научная новизна и достоверность результатов не вызывают ~омнен~й, Вклад автора является определяюпппн на всех ~~ап~~ рработы.

По диссертационной раб~~~ имеются следующие замечания: 1. В диссертации не приведено исследование шероховатости поверхностей полученных слоистых структур. В частности„не исследована сплошность пленки золота нли серебра толщиной 30 нм, хотя на фотографии обршца серии 2 с нанесенной пленкой металла (см. Рис. 2.) ~г)) видны явные неоднородности напыления. Необходимо отметить, что в полунепрерывных пленках серебра нли золота наблюдаются гигантские флуктуации электромагнитного поля, являкнпиеся причиной поверхноспюго усиления комбинационного рассеяния ~БЕКИ), а также усиления нелинейных эффектов, в том числе генерации гармоник.

Кроме того, наноразмерные шероховатости увеличивают область, в которой нарушается симметрия кристаллической решетки металла, и таапн Образом увеличивают Область, в которой происходит генерация второй гармоники, 2. При исследовании гибридных состояний (таммовское Оптическое состояние— поверхностный плазмон) проведено тщательное исследование днсперсиониых особенностей, однако не выяснены особенности самих состояний, в частности длины пробега гнбрнднь1х мод, В то же ~ре~~, из~~~тн~. что за счет гибридизации поверхностных плазмОнов, локализОВанных на разных град типах слОя металла 1находящегося в Одинаковом окружении), возможно формирование далеко распространяющегося плазмОИЗ.

Кроме того в диссертации есть ряд опечаток и неточностей, в частности: 1. На стр. 15 Б.И.Афиногенов пишет «одномерный фотонный кристалл можно однородную среду с эффективными параметрами, а с другой стороны на стр, 27 дисаертант отмечает, что при прохождении через фотонный кристалл наблюдается значительное уширение импульса. СВязанное с многоаратвэюм рассеянием импульса на границ~к раздела слоев обре~И, то есть среда является сушествейно неоднОроднОЙ. 2, В формуле (2.7) на стр. 65 при сравнении расчета н эксперимента в формулу для кросакорреляцнонной функцйй введейа дополййтельйая константа„физический смысл которой не раскрыт. Кроме того, в этОЙ формуле интенсивность заменейа на квадрат электрического поля. Обоснование корректности такой замень1 также не ПРИВЕДЕНО, 3. Не обоснованно использование метода конечных разностей 1програьачы 1ллпейса1), при учете того, что до и после этого диссертант успешно использовал метод матриц переноса.

Оаталось не ясным, почему метод матриц переноса йе был применен для расчета временной динамики распространения световых пакетов. Сделанные замечания не сни кавэт общей высокой оценки работы Б.И, Афиногенова. Научные результаты и выводы дйссертацйй детально обоснованы. Достоверйость й новизна научйых положенйй не вызывает сомйенйя. В тексте диссертации автор Явно докладывались на международных конференциях, Автореферп правильно отражает содерясзнне диссертации. На основаййй вьлпескззанйого Считаю, что диссертапия Б.И. Афййогенова ЯВляетая Оригинальным йаучньви трудом, результаты ко*орого имеют как йаучное, так и практйческое зйаченйе, Диссертация удовлетворяет всем требованиям ВАК России для диссертаций, предстзвляемих на соискание ученОЙ степени каидидата физико" математических наук по специальности О1Л)4.21 — лазерная физика, а ее автор, Борис .