Диссертация (1102700), страница 12
Текст из файла (страница 12)
Разности фаз δмежду направленными вдоль оси x и y в хотспоте составляют 165◦ ± 2◦72для образца G-CW и −17◦ ± 2◦ для образца G-CCW.2.3.3.Анизотропия параметров поляризации излучения ВГТакже была рассмотрена зависимость параметров поляризации ВГ отугла поворота полуволновой пластинки (и, следовательно, поворота плоскости поляризации излучения накачки). В этом случае вид распределенияисточников излучения ВГ должен меняться от двух хотспотов к одному.Это объясняется тем, что появление хотспотов связано с возбуждениемопределенных плазмонных мод в различных частях наноструктуры [135] ипри повороте плоскости поляризации излучения накачки эффективностьвозбуждения одних плазмонных мод увеличивается, а других возрастает.Результаты для полной интенсивности излучения ВГ при углах поворотаплоскости поляризации накачки от 0◦ до 90◦ представлены на рис.
2.19.Видно, что в этом случае имеет место плавный переход от распределенияисточников ВГ, в котором наблюдаются два хотспота, к распределению,в котором наблюдается один. Результаты для углов поворота плоскостиполяризации накачки от 90◦ до 180◦ выглядят аналогично: на рис. 2.20изображено пространственное распределение одного из параметров поляризации ВГ: угла поворота плоскости поляризации. Видно, что во второмхотспоте плоскость поляризации излучения ВГ поворачивается от 27◦ до70◦ (углы отсчитываются от вертикальной поляризации излучения).
Эллиптичность не показана, так как она оставалась неизменной для любогоугла поворота полуволновой пластинки и составляла примерно 5◦ .73Рис. 2.19 .Пространственное распределение интенсивности ВГ для образца G-CW прилинейно поляризованном излучении накачки, плоскость которого повернута на указанный накаждом рисунке угол, белые стрелки также указывают положение плоскости поляризациинакачки. Шаг измерения составляет 55 нм.§ 2.4.Обсуждение результатовДля анализа представленных выше данных в программе CSTMicrowave Studio методом конечных элементов были рассчитаны распределения локального поля в структуре и плотности тока на частотах излучения накачки и ВГ. Для расчетов была задана структура, аналогичная74Рис.
2.20 .Пространственное распределение параметров поляризации излучения (здесьизображен только поворот плоскости поляризации, эллиптичность не менялась и составлялауказанные ранее 5◦ ) ВГ для образца G-CW при линейно поляризованном излучении накачки,плоскость которого повернута на указанный на каждом рисунке угол, белые стрелки такжеуказывают положение плоскости поляризации накачки.75исследовавшейся, на подложке из оксида кремния SiO2 толщиной 150 нм.Все распределения плотности тока были получены на расстоянии 4 нм отграницы золото-воздух внутри структуры. Такие расчеты уже были ранеепроведены для определения положения хотспотов в аналогичных структурах [141].Рис.
2.21 . Пространственное распределение плостности тока в образце G-CCW (а) и пространственное распределение направления осцилляций плотности тока, выраженное углом отклонения колебаний от плоскости поляризации излучения накачки (б).Рассчитанное распределение плотности токов (рис 2.21.a для образцаG-CCW и вертикально поляризованного излучения накачки) в структуресовпало с указанным в статье. Из распределения плотности токов методом,аналогичным расчету угла поворота плоскости поляризации, можно получить направление осцилляций плотности тока. При этом следует учесть,что непосредственно источники излучения на частоте ВГ довольно сильно локализованы, поэтому имеет смысл говорить о среднем значении направления осцилляций в хотспотах, то есть рассчитывать значения углаповорота плоскости осцилляций плотности тока в каждой точке с весами равными значению квадрата плотности тока (так как рассматриваетсяквадратичный нелинейный процесс) в данной точке.
Результаты рассчитанного нормированного пространственного распределения угла поворотаплоскости осцилляции тока представлены на рисунке 2.22.Видно, что в среднем направления осцилляций плотности тока демонстрируют такие же особенности, что и плоскость поляризации ВГ: наблюдаются различные направления в хотспотах на одной структуре, а также76Рис. 2.22 .Пространственное распределение нормированного направления осцилляцийплостности тока в образце G-CCW (а), (в) и G-CW (б), (г) при вертикально (а), (б) и горизонтально (в), (г) поляризованном излучении накачки.
Направление плоскости поляризациинакачки указано белой стрелкой, области хотспотов обозначены белыми кругами в соответствии со статьей [136].различные направления для одного хотспота разных структур при вертикально поляризованном излучении накачки. Кроме того, наблюдаютсяразличные направления поворота в хотспоте при горизонтально поляризованном излучении накачки. На частоте ВГ таких особенностей не наблюдается. Аналогичные особенности видны в распределении локальных электрических полей на частоте излучения накачки.
Таким образом, можносделать вывод о том, что именно особенности взаимодействия исследованных наноструктур с излучением на частоте накачки определяют свойства77излучения ВГ.78§ 2.5.Выводы по второй главеВ данной главе был исследован квадратичный нелинейно-оптическийотклик хиральных наноструктур в форме буквы G. Было определено, чтопри вертикально поляризованном излучении накачки на структуре существуют две области локализации источников на частоте ВГ (хотспотов),большие оси эллипсов поляризации излучения в которых повернуты в разные стороны относительно плоскости поляризации накачки: 27◦ ± 2◦ и−32◦ ± 2◦ для образца G-CCW, −23◦ ± 2◦ и 27◦ ± 2◦ (знак «+» или «-»обозначает поворот по или против часовой стрелки соответственно) дляобразца G-CW.
Угол эллиптичности излучения одинаков в обоих хотспотах и составляет −6◦ ± 1◦ для образца G-CCW и 4◦ ± 1◦ для образца G-CW(знак «+» или «-» обозначает правую и левую циркулярную поляризации соответственно). В случае горизонтально поляризованного излучениянакачки на структуре существует один хотспот, большая ось эллипса поляризации которого повернута на 20◦ ± 2◦ для образца G-CW и на −23◦ ± 2◦для образца G-CCW относительно плоскости поляризации накачки, уголэллиптичности излучения составил 5◦ ±1◦ для образца G-CW и −6.4◦ ±1.5◦для образца G-CCW.
Также была исследована зависимость состояния поляризации излучения ВГ от угла поворота плоскости поляризации накачки: показано, что имеет место плавный переход от состояния поляризации и пространственного распределения интенсивности, соответствующеговертикально поляризованному излучению накачки (с двумя хотспотами), ксостоянию, соответствующему горизонтально поляризованному излучениюнакачки (один хотспот).Также были проведены расчеты плотности тока и распределения локального поля в структурах на частоте излучения накачки.
Показано, чтонаправления осцилляций плотности тока и локального поля демонстрируют схожие особенности с осцилляциями вектора электрического поляна частоте ВГ. Сделан вывод об определяющей роли параметров взаимодействия наноструктур с излучением на частоте накачки в особенностяхизлучения на частоте ВГ.79Глава 3Генерация второй оптической гармоники в образцах сэлементарной ячейкой, состоящей из однойнаноструктуры в форме буквы GВ данной главе представлены результаты исследования генерациивторой гармоники в массиве планарных хиральных наноструктур в формебуквы G.
Все наноструктуры имеют одинаковую азимутальную ориентацию, располагаясь в квадратной решетке, состоящей из одного наноэлемента. В соответствии с обозначениями на рис. 2.1 это образцы G-CW иG-CCW.§ 3.1.Экспериментальная установка для исследования свойстввторой гармоникиСхема экспериментальной установки на основе фемтосекундного лазера представлена на рис. 3.1. В качестве накачки используется линейнополяризованное излучение титан-сапфирового (Ti:Sap)-лазера, работающего в режиме генерации фемтосекундных импульсов.Излучение накачки проходит через пластинку λ/2, позволяющую контролировать его плоскость поляризации. Далее излучение проходит черезфильтр RG695 толщиной 3 мм, подавляющий засветку от аргонового лазера, и при помощи линзы с фокусным расстоянием ∼ 50мм фокусируетсяна образец в пятно диаметром порядка 30 мкм. Фильтры BG39 общей толщиной 8 мм, расположенные после образца, отрезают излучение накачкии выделяют излучение второй гармоники. Оно проходит через диафрагму,определяющую собирающую апертуру системы регистрации, компенсаторБабине-Солейля и призму Глана, определяющие поляризацию регистрируемого излучения, и посредством линзы отображается на входное окноФЭУ, работающий в режиме счета фотонов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
