Диссертация (1102700)
Текст из файла
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТимени М.В.ЛОМОНОСОВА»ФИЗИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТКафедра квантовой электроникиНа правах рукописиМАМОНОВ ЕВГЕНИЙ АЛЕКСАНДРОВИЧГЕНЕРАЦИЯ ВТОРОЙ ОПТИЧЕСКОЙ ГАРМОНИКИ ВПЛАНАРНЫХ ХИРАЛЬНЫХ НАНОСТРУКТУРАХСпециальность 01.04.21 - лазерная физикаДиссертация на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительдоктор физико-математических наукдоцент Мурзина Т.В.МОСКВА - 20162ОглавлениеВведение5Глава 1.
Обзор литературы и описание экспериментальных методик12§ 1.1 Нелинейная поляризация бесконечной среды . . . . . . . . . . . . 121.1.1 Квадратичная нелинейная поляризация . . . . . . . . . . . 14§ 1.2 Нелинейно-оптические свойства изотропного двумерного массива хиральных объектов . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 15§ 1.3 Эффект циркулярного дихроизма в генерации второй гармоники171.3.1 Циркулярный дихроизм второй гармоники в нехиральныхобъектах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18§ 1.4 Описание состояния поляризации излучения . . . . .
. . . . . . . 201.4.1 Поляризация электромагнитной волны . . . . . . . . . . . . 201.4.2 Вектор Джонса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.4.3 Вектор Стокса . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 22§ 1.5 Рэлеевское и гиперрэлеевское рассеяние света . . . . . . . . . . . 24§ 1.6 Локализованные плазмоны в наночастицах . . . . . . . . . . . . . 26§ 1.7 Генерация второй оптической гармоники в планарных металлических наноструктурах . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . 301.7.1 ГВГ при возбуждении плазмонов . . . . . . . . . . . . . . . . 311.7.2 Другие способы усиления ГВГ в металлических наноструктурах . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331.7.3 Роль структурных дефектов в ГВГ в металлических наноструктурах . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34§ 1.8 Микроскопия второй оптической гармоники с возможностью разрешения по поляризации ВГ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36§ 1.9 Особенности оптического отклика двумерных хиральных объектов . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401.9.1 Проявления хиральности объектов в линейной оптике . . . 4031.9.2 Оптический отклик планарных хиральных наноструктур вформе буквы G . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 431.9.3 Нелинейная оптика планарных хиральных наноструктур . 43Глава 2. Микроскопия второй оптической гармоники в образцах с элементарной ячейкой, состоящей из одной наноструктуры в форме буквы G55§ 2.1 Экспериментальные образы: методика изготовления и характеризация образцов .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55§ 2.2 Экспериментальная установка для исследования ГВГ методоммикроскопии . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56§ 2.3 Экспериментальные результаты . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . 622.3.1 Вертикально поляризованное излучение накачки . . . . . . 642.3.2 Горизонтально поляризованное излучение накачки . . . . . 692.3.3 Анизотропия параметров поляризации излучения ВГ . . . 72§ 2.4 Обсуждение результатов . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 73§ 2.5 Выводы по второй главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78Глава 3. Генерация второй оптической гармоники в образцах сэлементарной ячейкой, состоящей из одной наноструктуры в форме буквы G79§ 3.1 Экспериментальная установка для исследования свойств второйгармоники .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79§ 3.2 Выбор длины волны зондирующего излучения . . . . . . . . . . . 81§ 3.3 Анизотропия излучения второй гармоники . . . . . . . . . . . . . 833.3.1 Экспериментальные результаты . . . . . . . . . . . . .
. . . 833.3.2 Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86§ 3.4 Генерация циркулярно поляризованного излучения ВГ . . . . . . 893.4.1 Экспериментальные результаты . . . . . . . . . . . . . . . . 893.4.2 Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 90§ 3.5 Выводы по третьей главе . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98Глава 4. Генерация второй оптической гармоники в образцахс элементарной ячейкой, состоящей из четырех наноструктур в форме буквы G994§ 4.1 Экспериментальная установка и выбор длины волны излучениянакачки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . .§ 4.2 Анизотропия интенсивности излучения ВГ при линейно поляризованном излучении накачки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4.2.1 Поворот плоскости поляризации второй гармоники . . . .4.2.2 Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 4.3 Линейный отклик образцов с элементарной ячейкой, состоящейиз четырех наноструктур .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 4.4 Циркулярный дихроизм второй гармоники . . . . . . . . . . . . .4.4.1 Экспериментальная установка . . . . . . . . . . . . . . . . .4.4.2 Экспериментальные результаты . . . . . . . . . . . . . . . .4.4.3 Обсуждение результатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .§ 4.5 Выводы по четвертой главе . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . .ЗаключениеЛитература991001011071071091101111171201211245ВведениеДиссертационная работа посвящена исследованию особенностей генерации второй оптической гармоники в планарных хиральных металлических наноструктурах в форме буквы G.Актуальность данной работы во многом обусловлена существенныминтересом к планарным хиральным наноструктурам и наблюдающимся вних нелинейным эффектам, значительно возросшим за последнее десятилетие. Хиральность - это свойство объекта, выражающееся в отсутствии унего плоскостей зеркальной симметрии [1], то есть невозможности совместить его со своим зеркальным изображением [2]. Хиральность для двумерных физических объектов определяется как отсутствие осей симметрии вплоскости структуры [3]. Хиральность объекта может достаточно сильновлиять на его отклик при взаимодействии с электромагнитным полем, приэтом отклик будет различным для каждого образца из пары энантиомеров.Обычно наиболее сильно различия в отклике проявляются при взаимодействии 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], [4], а также ряд принципиально новых явлений, например,асимметричное пропускание электромагнитных волн такими структурами[5], [6] и некоторые другие [7], [8].
Причем ранее исследования таких структур проводились в основном в диапазоне радиочастот (порядка гигагерц[9]), одной из причин чего было более простое изготовление структур субволновых размеров, однако с развитием технологии изготовления структурвсе меньших размеров появляется много статей по исследованию планарных хиральных 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 квадратичного6нелинейно-оптического отклика различных типов планарных наноструктур, в том числе многослойных [10]. Известно, что метод исследованияструктур с помощью генерации второй гармоники (ВГ) чувствителен какк распределению локального поля [11], [12], так и к симметрии наноструктур [13], [14]. Поэтому он является очень эффективным для исследованияплазмонных наноструктур [15], [16], поскольку возбуждение плазмонныхрезонансов приводит к усилению и различному пространственному распределению локальных полей в структуре [17], [18], [19].Методом генерации ВГбыли обнаружены некоторые принципиально новые эффекты, связанныеисключительно с хиральностью планарных наноструктур.
Примером является асимметричная генерация второй гармоники, позволяющая различать2 энантиомера (2 хиральных объекта, являющихся зеркальными изображениями друг друга [20]) при накачке линейно поляризованным светом [21].Данный эффект был обнаружен на образцах, состоящих из массива золотых наноструктур в форме плоской спирали (напоминающих букву G), расположенных в элементарной ячейке, имеющей симметрию C4 .
Также былиобнаружены и классические для нелинейной оптики трехмерных хиральных структур эффекты, например, эффект кругового дихроизма второйгармоники [10], [22], [23], [24].Несмотря на довольно значительный задел в данной области, остаетсяряд вопросов, недостаточно изученных к данному моменту времени. Актуальным является ранее не проводившийся детальный анализ состояния поляризации излучения ВГ в планарных хиральных наноструктурах в целоми в их отдельных частях, так как источники ВГ в таких структурах могутбыть сильно локализованы [25]. Ранее такой анализ проводился только длялинейно-оптического отклика планарных хиральных структур [3]. Такжеважным является вопрос об описании нелинейно-оптического отклика планарных хиральных наноструктур с учетом распределения в них локальныхэлектромагнитных полей, в дополнение к использовавшемуся ранее анализу симметрийных свойств тензора квадратичной восприимчивости χ̂(2) .
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}
