Диссертация (1102700), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Пространственные распределения полной интенсивности ВГ (параметр СтоксаS0 ) для образцов G-CW (a) и G-CCW (б) при вертикально поляризованном излучении накачки.Также следует обратить внимание на соотношение между интенсивностями излучения ВГ в хотспотах и вне их. Для этого возьмем сечениедвумерного распределения интенсивности ВГ для образца G-CCW, обозначенное белой линией на рисунке 2.12.a. Профиль сечения изображенна рис. 2.12.б. Видно, что интенсивность излучения ВГ в хотспотах в 10и более раз превышает фоновую.

Расстояние между максимумами составляет 1200 нм и соответствует периоду решетки, в которой расположенынаноструктуры. Хотя фоновая интенсивность ВГ больше шумового уровня приблизительно в 4-5 раз, можно сделать предположение, что именносвойства ВГ в хотспотах определяет параметры квадратичного нелинейнооптического отклика массива таких структур. Также стоит отметить, чтоинтенсивность ВГ в хотспотах на одной структуре в среднем по образцуодинаковая.Рассмотрим далее непосредственно пространственное распределениепараметров Стокса при вертикально поляризованном излучении накачки.Результаты, представленные на рисунке 2.13.а,в,д, относятся к образцуG-CW, .б,г,е - к образцу G-CCW. Видно, что в пространственных распре-657.5.64I2,3210012345,б)а)Рис.

2.12 . Пространственные распределения полной интенсивности ВГ (параметр СтоксаS0 ) для образца G-CCW (а) при вертикально поляризованном излучении накачки, (б) - сечениераспределения, изображенного на рис. а) вдоль вертикальной белой прерывистой линии.делениях параметров S1 и S2 (рис. 2.13.a-г) также наблюдаются хотспоты,соответствующие максимумам абсолютных значений параметров Стокса,распределение параметра S3 (рис. 2.13.д-е) выглядит практически однородно для обоих образцов, но имеет в среднем разные знаки. Таким образомтип циркулярной поляризации излучения ВГ от структуры определяетсянаправлением «закрученности» образца.

Также следует отметить знакопостоянность и положительность параметров Стокса S1 для обоих образцов,что говорит о том, что поляризация ВГ близка к исходной поляризациинакачки. В то же время, параметр Стокса S2 является знакопеременным:для образца G-СCW в первом хотспоте является отрицательным, во втором положительным, для образца G-CW наблюдается обратная ситуация:параметр Стокса S2 является положительным в первом хотспоте, отрицательным во втором хотспоте.Более подробно для образца G-CCW это изображено на рисунке 2.14:видно неодинаковое соотношение интенсивностей в первом и втором хотспотах в случае поляризации излучения ВГ, повернутой на ±45◦ относительно вертикальной поляризации (рис.

2.14.а и .б). Данная особенностьтакже видна из сечения распределения интенсивности ВГ вдоль прямой,66Рис. 2.13 .Пространственные распределения параметров Стокса ВГ S1 (а) и (б), S2 (в)и (г), S3 (д) и (е) для образцов G-CW (a), (в), (д) и G-CCW (б), (г), (е) при вертикальнополяризованном излучении накачки.Интенсивность ВГ,отн. ед.67V+452.5a)V-45б)2.01.51.00.5Интенсивность ВГ,отн. ед.0VVв)ω2ωω2ωРасстояние, мкмРис. 2.14 . Пространственное распределение интенсивности ВГ при вертикально поляризованном излучении накачки, поляризация ВГ повернута на 45◦ ) (а) и −45◦ ) (б) относительноплоскости поляризации накачки.

(с) сечения распределений интенсивности ВГ (отмечены белой линией на рисунках (а) и (б).)соединяющей два хотспота в одной структуре и обозначенной белой прерывистой линией на рис. 2.14.а и .б. Из рисунка видно, что в этом случаезнак параметра Стокса S2 для разных хотспотов будет разным. Вместе сознакопостоянностью параметра Стокса S1 это означает, что главные оси эллипса поляризации излучения ВГ повернуты в хотспотах в разные разныестороны, так как угол поворота главных осей эллипса поляризации излучения φ связан с параметрами Стокса S1 и S2 следующим соотношением[54]:S2tan(2φ) = .(2.2)S1Зная все параметры Стокса можно определить следующие параметрыполяризации излучения ВГ: поворот плоскости поляризации (или главныхосей эллипса в случае эллиптической поляризации), угол эллиптичности,степень поляризации, которые выражаются следующим образом через па-68раметры Стокса:1S2arctan( ),2S11S3ε = arctan( p 2),2S1 + S22pS12 + S22 + S32DOP =S0ϕ=(2.3)(2.4)(2.5)соответственно.

Следует отметить, что можно также использовать описание с использованием формализма вектора Джонса [54]:Ex~ =E,(2.6)Ey eiδпри этом для дальнейшего обсуждения результатов квадратичногонелинейно-оптического отклика массива структур в форме буквы G понадобятся не столько амплитуды электрических полей, плоскость поляризации которых направлена вдоль осей x и y, Ex и Ey соответственно, сколькоразность фаз δ между ними. Она может быть вычислена следующим образом через параметры Стокса:δ = arctan(S3).S2(2.7)Рассмотрим сначала описание в терминах геометрических параметров поляризационного эллипса 2.4, 2.5.

На рисунке 2.15 изображено пространственное распределение состояния поляризации излучения ВГ дляобразцов G-CW и G-CCW, рассчитанное с помощью измеренных ранее параметров Стокса. Видно, что, как и было отмечено ранее, плоскость поляризации (эллиптичность излучения мала, поэтому для простоты будемиспользовать именно этот термин) ВГ в хотспотах на одной структуре повернута в разные стороны. Для двух хотспотов, расположенных на соответствующих частях структур, являющихся энантиомерами, плоскость поляризации ВГ также повернута в разные стороны, что является проявлениемхиральности данных наноструктур.Среднее значение углов поворота плоскости поляризации ВГ для образца G-CCW составило 27◦ ± 2◦ и −32◦ ± 2◦ для первого и второго хотспотов, соответственно. Соответствующие значения для образца G-CW составили −23◦ ± 2◦ и 27◦ ± 2◦ (знак «+» или «-» обозначает поворот по69Рис.

2.15 . Пространственное распределение параметров поляризации ВГ для образцов GCW и G-CCW при вертикально поляризованном излучении накачки. Цвет эллипса обозначаетправую (красный) и левую (синий) циркулярные поляризации, прозрачность эллипса - интенсивность ВГ в данной точке (больше прозрачность - меньше интенсивность), поворот главныхосей эллипса и его эллиптичность - соответвующие параметры поляризации излучениия ВГ.На вставке снизу изображено соответсвующее распределение интенсивности ВГ.или против часовой стрелки соответственно). Средняя степень поляризации излучения ВГ в хотспотах составила (21 ± 3)% для обеих структур.Угол эллиптичности излучения оказался примерно одинаковым для обоих хотспотов в каждом образце и составил −6◦ ± 1◦ для образца G-CCWи 4◦ ± 1◦ для образца G-CW (знак «+» или «-» обозначает правую и левую циркулярную поляризации соответственно).

Также можно получитьразность фаз δ (2.7): в первом хотспоте образца G-CCW (−165◦ ± 2◦ ), вовтором (−14◦ ± 2◦ ), для образца G-CW соответствующие значения составили (15◦ ± 2◦ ) и (167◦ ± 2◦ ).2.3.2.Горизонтально поляризованное излучение накачкиВ случае горизонтально поляризованного излучения накачки, наструктуре также существует 2 хотспота [25], однако интенсивности в этомслучае значительно различаются. Пользуясь предыдущими обозначениями можно сказать, что эффективность генерации ВГ во втором хотспотезначительно выше, чем в первом. Соотношение сигнал/шум в этом случае70Рис.

2.16 . Пространственное распределение полной интенсивности ВГ при горизонтальнополяризованном излучении накачки (обозначено белой стрелкой на рис. а)) для образцов GCW (а) и G-CCW (б).6..8I2,420012345X,а)б)Рис. 2.17 . Пространственные распределения полной интенсивности ВГ (параметр СтоксаS0 ) для образца G-CW (а) при горизонтально поляризованном излучении накачки, (б) - сечениераспределения, изображенного на рис. а) вдоль вертикальной белой прерывистой линии.оказалось приемлемым только для второго хотспота.

Поэтому в данномразделе работы он будет упоминаться в качестве единственного.Рассмотрим сначала пространственное распределение полной интенсивности излучения ВГ в наноструктурах в форме буквы G. Результаты71представлены на рисунке 2.16, видно, что в целом они совпадают с полученными ранее в работе [25].Как и в случае вертикально поляризованного излучения накачки, пригоризонтальной поляризации хотспоты являются основным источником излучения на частоте ВГ, так как отношение интенсивностей ВГ в хотспотахи вне их составляет 10 и более раз, что можно увидеть на сечении распределения полной интенсивности ВГ на рис.

2.17.Рис. 2.18 .Пространственное распределение параметров поляризации ВГ для образцовG-CW (а) и G-CCW (б) при вертикально поляризованном излучении накачки. Обозначенияаналогичны рисунку 2.15. На вставке снизу изображено соответсвующее распределение интенсивности ВГ.Для горизонтально поляризованного излучения накачки также былорассчитано состояние поляризации ВГ.

Результаты представлены на рис.2.18. В среднем плоскость поляризации излучения ВГ была повернута относительно плоскости поляризации накачки на 20◦ ± 2◦ для образца G-CWи на −23◦ ± 2◦ для образца G-CCW. Угол эллиптичности излучения в этомслучае примерно такой же, как и при вертикально поляризованном излучении накачки: 5◦ ± 1◦ для образца G-CW и −6.4◦ ± 1.5◦ для образца GCCW, при этом знак эллиптичности для каждого из образцов не меняетсяпри изменении поляризации излучения накачки. Среднее значение степениполяризации в хотспоте излучения составляет (19 ± 2)%.

Характеристики

Список файлов диссертации