Автореферат (1102699)
Текст из файла
На правах рукописиМАМОНОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ОПТИЧЕСКОЙГАРМОНИКИ В ПЛАНАРНЫХ ХИРАЛЬНЫХНАНОСТРУКТУРАХСпециальность01.04.21 — лазерная физикаАвторефератдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква — 2016Работа выполнена на кафедре квантовой электроники физического факультета Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский государственный университет имениМ.В.Ломоносова».Научный руководитель:доктор физико-математических наук,доцентМурзина Татьяна ВладимировнаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук,профессор, заведующая лабораторией Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Московский технологический университет»Мишина Елена Дмитриевнакандидат физико-математических наук,заведующий лабораторией Федерального государственного бюджетного учреждения науки Института общей физики им.
А.М. Прохорова Российской академии наукКрасовский Виталий ИвановичВедущая организация:Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики»Защита состоится “ 13 ” октября 2016 г. в 15 ч.
00 мин. на заседаниидиссертационного совета Д 501.001.31 в Московском государственном университете имени М.В.Ломоносова по адресу: 119991, Москва, Ленинские горы1, стр. 62, корпус нелинейной оптики, аудитория им. С.А. Ахманова.СцийтекстомдиссертацииНаучнойможнобиблиотекиМГУознакомитьсяименивОтделедиссерта-М.В.Ломоносова(Ломоно-совский пр-т, д.27), на сайте физического факультета МГУ имениМ.В.ЛомоносоваD501-001-31/иhttp://www.phys.msu.ru/rus/research/disser/sovetнасайтедиссертационногосоветаhttp://istina.msu.ru/dissertation_councils/councils/387244/.Автореферат разослан “”2016 г.Ученый секретарь Диссертационного совета Д 501.001.31Кандидат физико-математических наукКоновко А.А.3Общая характеристика работыДиссертационная работа посвящена исследованию особенностей генерации второй оптической гармоники в планарных хиральных металлических наноструктурах в форме плоской спирали (буквы G).Актуальность данной тематики во многом обусловлена существенным интересом к планарным хиральным наноструктурам и наблюдающимся в них нелинейным эффектам, значительно возросшим за последнее десятилетие.
Хиральность - это свойство объекта, выражающееся в отсутствииу него плоскостей зеркальной симметрии [1], то есть невозможности совместить его со своим зеркальным изображением [2]. Хиральность для двумерных физических объектов определяется как отсутствие осей симметриив плоскости структуры [3]. Хиральность объекта может достаточно сильно влиять на его отклик при взаимодействии с электромагнитным полем.Наиболее сильно различия в отклике проявляются при взаимодействии хиральных структур с циркулярно-поляризованным светом.В двумерных хиральных металлических наноструктурах наблюдаются эффекты, ранее зарегистрированные только для трехмерных сред, например, вращение плоскости поляризации и изменение эллиптичности излучения [3], а также ряд принципиально новых явлений, например, асимметричное пропускание электромагнитных волн такими структурами [4]и некоторые другие [5], [6].
Причем ранее исследования таких структурпроводились в основном в диапазоне радиочастот (порядка гигагерц [7]),одной из причин чего было более простое изготовление структур субволновых размеров, однако с развитием технологии изготовления структур всеменьших размеров появилось много статей по изучению свойств планарныххиральных наноструктур в оптическом диапазоне.Исследований в области нелинейной оптики плоских хиральных наноструктур на данный момент значительно меньше, чем в области линейной оптики. Большинство работ посвящено изучению квадратичногонелинейно-оптического отклика различных типов планарных наноструктур, в том числе многослойных.
Известно, что метод генерации второйгармоники (ВГ) чувствителен как к распределению локального поля [8],[9], так и к симметрии наноструктур [10], [11]. Поэтому он является оченьэффективным для исследования плазмонных наноструктур [12], посколькувозбуждение в них плазмонных резонансов приводит к усилению и различному пространственному распределению локальных полей [13], [14]. Методом генерации ВГ были обнаружены некоторые принципиально новые эффекты, связанные исключительно с хиральностью планарных наноструктур.
Примером является асимметричная генерация второй гармоники, позволяющая различать 2 энантиомера при накачке линейно поляризованнымсветом [15]. Данный эффект был обнаружен на образцах, состоящих измассива золотых наноструктур в форме плоской спирали (напоминающихбукву G), расположенных в элементарной ячейке, имеющей ось симметрии4четвертого порядка. Также были обнаружены и классические для нелинейной оптики трехмерных хиральных структур эффекты, например, эффекткругового дихроизма второй гармоники [16], [17].Несмотря на довольно значительный задел в данной области, остаетсяряд недостаточно изученных вопросов.
Актуальным является ранее не проводившийся детальный анализ состояния поляризации излучения ВГ какв массивах планарных хиральных наноструктур, так и в отдельных наноструктурах, для которых можно ожидать сильной локализации нелинейных источников [18]. Ранее такой анализ проводился только для линейнооптического отклика планарных хиральных структур [3]. Важным является вопрос описания нелинейно-оптического отклика планарных хиральныхнаноструктур с учетом распределения в них локальных электромагнитныхполей, в дополнение к использовавшемуся ранее анализу симметрийныхсвойств тензора квадратичной восприимчивости χ̂(2) . В связи с этим актуальным является развитие метода микроскопии второй гармоники дляизучения локальных свойств хиральных наноструктур.Цель работы состояла в исследовании основных свойств квадратичного нелинейно-оптического отклика планарных хиральных металлическихнаноструктур в форме плоской спирали (буквы G), расположенных в упорядоченном массиве на твердотельной подложке.Задачи работы:• исследование генерации второй оптической гармоники в одиночныхнаноструктурах в форме буквы G методом микроскопии второй гармоники с разрешением по поляризации.• исследование генерации второй оптической гармоники в массивах хиральных наноструктур с осью симметрии первого порядка, образованных квадратной решеткой наноструктур, имеющих форму буквыG.• исследование генерации второй оптической гармоники в массивах хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарной ячейкой,состоящей из четырех наноструктур и имеющей ось симметрии четвертого порядка.Обоснованность и достоверность результатов подтверждается хорошей повторяемостью экспериментальных данных.
Сами экспериментыбыли выполнены на современном экспериментальном оборудовании. Достоверность полученных экспериментальных данных была подтвержденарезультатами численного моделирования параметров взаимодействия образцов с электромагнитным полем, выполненных различными численнымиметодами. Результаты исследований обсуждались на семинарах и докладывались на профильных международных и российских конференциях. Боль-5шая часть результатов была опубликована в российских и международныхрецензируемых журналах.Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:• Впервые методом микроскопии второй гармоники с разрешением пополяризации исследовано пространственное распределение состоянияполяризации излучения второй гармоники от единичной хиральнойнаноструктуры в форме буквы G.• Впервые экспериментально и методами численного моделированияисследована анизотропия излучения на частоте второй гармоники вмассиве планарных хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарной ячейкой, состоящей из одной наноструктуры.• Обнаружена и исследована зависимость эффекта циркулярного дихроизма второй гармоники от угла падения излучения накачки в массиве планарных хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарной ячейкой, состоящей из четырех наноструктур.• Обнаружена и исследована зависимость эффективности генерацииправо- и лево-циркулярно поляризованного излучения второй гармоники при линейно поляризованном излучении накачки для разныхэнантиомеров (эффект, обратный круговому дихроизму второй гармоники) в массиве планарных хиральных наноструктур в форме буквы G.• Обнаружена и исследована азимутальная анизотропия поворотаплоскости поляризации излучения второй гармоники массива планарных хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарнойячейкой, состоящей из четырех наноструктур и обладающей осьюсимметрии четвертого порядка.
Показано, что направление поворотаглавных осей эллипса поляризации второй гармоники противоположно для энантиомеров.Практическая и научная значимость полученных результатов состоитв развитии экспериментальных подходов, основанных на генерации второйоптической гармоники, для комплексной диагностики планарных хиральных наноструктур. Обнаруженные нелинейно-оптические эффекты, связанные с хиральностью наноструктур, могут найти применение в широкомкруге задач, от разработки оптических сенсоров до создания оптическихлогических элементов.Защищаемые положения:1.
В отдельной наноструктуре в форме буквы G с характерным размером 1 мкм излучение второй гармоники сильно локализовано и является частично поляризованным, причем ориентация главных осейэллипса поляризации различна для энантиомеров.62. Зависимость факторов локального поля на частоте накачки от азимутального угла структуры определяет азимутальную анизотропиюизлучения на частоте второй гармоники в массиве планарных хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарной ячейкой,состоящей из одной наноструктуры.3. Эффект циркулярного дихроизма второй гармоники в массиве планарных хиральных наноструктур в форме буквы G с элементарнойячейкой, состоящей из четырех наноструктур, имеет сильную зависимость от угла падения излучения накачки. Знак усредненного повсем азимутальным положениям образца значения эффекта различендля энантиомеров.4.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
