Автореферат (1103588), страница 2
Текст из файла (страница 2)
результаты проведенных исследований неоднократно обсуждены на семинарах и доложены на специализированных конференциях по проблемам, связанным с тематикой диссертационной работы. Болыпая часть результатов опубликована в меж,тународных и российских научных журналах. Это позволяет с ~итатз получешпяе результаты обоснованяыми и достоверными, а также отвечающими современному мировому уровню исследований.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем: 1. Впервые проведена спектроскопии магнитопнлуированной второй оптической гармоники в цилиндрических металлических наночастицах, имеющих плазмонный резонанс. Обнаружено усиление относительной величины магпптоипдуцировапной составляющей ВГ в окрестности совпадения частот второй гармоники и локального поверхностного плазмона.
2. Изучены магнитооптический и магнитный нелинейно-оптический отклик трехслойной структуры (ь11Ре)Собес/А!зОз/Соре. Обнаружен квадратичный по намагниченности вклад в нелинейно-оптический отклик, определяющийся взаилюдсйствисм обмснно-связанных ферромагнитных слоев в структуре, величина которого сравнима с линейным по намагниченности вкладом в интенсивность ВГ. 3. Методом генерации второй оптической гармоники исследованы структуры с упорядоченным вихревым распределением намагниченности.
Показано возникновение в такой системе дополнительного вклада в нелинейную поляризацию, связанного с наличием магнитного тороидного момента в системе, таким образом продемонстрирована чувствительность нелинейно-оптического отклика к распределению намагниченности на масштабах, сравнимых с длиной волны, 4. Впервые изучена динамика оптически наведенной анизотропии в п.чанарном двумерном массиве метал;шческих магнитных наночастиц на диэлектрической подложке и выявлены физические механизмы формирования оптического отклика на временах от 1 пс до единиц наносекунд.
Научная н практическая значимость работы состоит в развитии понимания механизмов, формирующих магнитоиндуцировапный квадратич- пый нелинейно-оптический отклик, а также, в разработке соответствующих эксперимента.чьных методик. Полученные результаты расширяют класс структур и эффектов, изучаемых с применением мотода генерации второй оптической гармоники, и открывают поные возможности по диагностике перспективных магнитных наноструктур с использованием уникальных особенностей данной методики.
С практической точки зрения изучавшиеся эффекты могут найти применение при создании оптических сенсоров или магнитных устройств хранония информации. Защищаемые положения: 1. Усиление магнитоиндуцировапиого нелинейно-оптического отклика массива наностсржнсй никеля достигается в спектральной окрестности совпадения частот второй оптической гармоники и локального плазмонного резонанса в наностержнях. 2. В нелинейной поляризации структуры фсрромагнстик/диамагпетик,1ферромагпетик квадрати шые по памагпгг|еппости вклады, в том числе обусловленные взаилюдействисм ферромагнитных слоев, могут быть сравнимыми по величине с немагнитными.
3. При генерации второй оптической гармоники в структурах с вихревой намагниченностью возникает вклад в нелинейную поляризацию, пропорциональный величине магнитного тороидного момента. 4. Динамика оптически наведенной апизотропии в двумерной решетке частиц кобальта на кварцевой подложке определяется четырьмя механизмами: па временах т < 10 пс возбуждением электронов импульсом накачки; при 20 < т < 400 пс модуляцией наведенной в диэлектрике анизотропии акустичоскими модами металлических частиц; при т ) 500 пс возбуждением собственных акустических люд периодической решетки; а также сверхбыстрым (т < 1 пс) размагничива1писм структуры под действием лазерного импульса накачки с последующим восстановлением пагнагпичсппости при т 200 пс. Личный вклад автора. Все результаты, представленные в диссертационной работе, получены автором лично или при его непосредственном участии в «Лаборатории нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов» па кафедре квантовой электроники Физического факультета Московского Государствегшого Университета имени М,В.Ломоносова, а также в группе спиновой динамики университета Радбауд, г.
Наймеген, Нидерланды. Публикации. Основные результаты, полученные в данной работе. опубликованы в шести статьях, список которых приведен в копие автореферата, Апробация работы. Результаты работы представлены па докладах на всероссийских и международных конференциях, наиболее значимые из которых: Моясои 1п1егпагюпа! 8ушрояппп оп Майлс!или (2011. 2014); Яр!и %атея 1плеплайопа1 Яуплроя!ппл (2011); ХЪ'1, Х л'П, Х1Х Международный Силшозиум Нанофизика и Наноэлектроника (2012, 2014, 2015); 3"з 1пгеппйюпа1 соп1егепсе оп лпелашагсг!а1я, р1лолоп!с сгуяга1я апс1 р!аялпоп1ся, (2012): 1С01л!Ол'ЕАТ (2013); Т1«е 7"ь 1ллгегпа11опа! Сопбгеяя оп АсЬапсег) Е1сс1гошайпс1!с Ма1спа!я ш М1сгояагся ап«1 Ор1лся (2013).
Список основных опубликовазшых ~ езисов докладов приведен в конце автореферата. Структура диссертационной работы. Диссертационная работа состоит нз введения, четырех глав, заключенна и списка цитированной литературы. Работа состоит из 148 страниц и содержит 55 иллюстраций, 4 таблицы и 158 библиографических ссылки. Содержание работы Введение. Во введении обосновывается актуальность работы, формулируются цели и задачи исследовя.ния, приводятся положения, выносимые па защиту, отллсчается научная новизна и практическая значилюсть работы. приводятся сведения о публикациях резулыатов работы, апробации и структуре диссертации. Глава 1 «Обзор лп«пс1ттыры«. В главе рассматриваются работы, посвященные как теоретическилл аспектам магнптоиндуцированного оптического и нелинейно-оптического отклика л|еталлических наночастиц, так и экспсримснтальпылл исследованиям в этой области.
Вначале обсуждаются общие аспекты квадратичного оптического отклика (генерации второй гармоники) и особенности этого процесса, связанныс с запретом на генерацию второй гармоники (ВГ) в дипольном приближении в объеме центрально-симметричных сред, приводящем к поверхностной селективности эффекта генерации ВГ ]5]. Отдельное внимание уделено магнитоиндуцированным эффектам как в линейном. так и нелиненейно-оптическом отклике. В работе [11] было теоретически показано, что комбинация высокой чувствительности к магнитным свойствам и поверхностной селективцости делает генерацию ВГ уникальным методом исследования поверхностей ферромагнетнков, что используется при исследовании наноструктур.
Во втором параграфе рассмотрены вопросы генерации ВГ в металлических наноструктурах, которые могут найти применение при создании оптических сенсоров, а также обеспечивать уникальные о|~тллческие (в том числе нелинейные) свойства сред ]8]. Исторически одними нз первых срод, в которых исследовались нелинейно-опти веские эффвкты, были папоструктурированные пленки серебра, в которых было обнаружено усиление генерации ВГ в рсзультатс возбуждсния гювсрхностных плазмонов [!5[.
В дальнейшем в большом числе как экспериментальных, так и теоретических работ исследовался нслинсйно-оптический отклик структур в присутствии локальных или распространяющихся поверхностных плазмонов. Реализация в одной структуре плазмонных и магнитных свойств позволяет управлять сс оптическими рсзонансами с помощью внсшнсго магнитного поля, что было пеодпокразно продемонстрировано для линейного оптического отклика [9[. В квадратичном оптичоском отклике аналогичиыс эффскты наблюдались в ряде работ. в частности, было показано усилснне магнитных нелинейно-оптических эффектов при возбуждении распространяющихся плазмон-поляритонов на границе ферромагнитных металлов [10[.
При возбуждении локальных поверхностных плазмонов в напочастицах подобное усиление гсперации ВГ наблюдалось косвенно в работах [111, 17, 10[, хотя изучение линейно-оптического отклика, например, никелевых сферических или цилиндрических наночастиц, показывает возможность возбуждения в них локальных поверхностных плазмонов [.11, 12). Другим классом структур, обсуждаемых в главе, являются структуры с неоднородным прострапствсппым распределением памагничешюсти, гдс характерный масштаб неоднородности не превосходит длины волны оптического излучсния, которыс могут найти примснснис в устройствах хранения данных.
Стоит отмстить, тто, как правило, теоретическое описание магнитооптического отклика производится только с учетом зависимости вост~риимчивости от локальной намагниченности, что может быть некорректно для таких структур. Более общий феиоглепологический подход изложен в работе [19[, где для учста распределения намагниченности вводятся пространственные моменты. При этом показано, что аптисимметричпая часть второго момента, дуальная некоторому полярному вектору, может изменять симметрию среды и приводить к появлению дополнительных ненулевых компонент квадрати шой восприимчивости.
Данные рассуждения подтверждаются экспериментально на примере антиферромагнетиков и фсрротороидпых сред [20[. Возпикновснис аптисиммстричного момента возлюжно и в папоструктурироваппых ферромагпотиках, в частности при образовании вихревого распределения намагниченности. Так, недавно было показано, что использование пространственно асимметричных структур позволяет формировать вихревые распределения контролируемого направления [21, 22[, в том число массивы наноструктур с одинаковым направлением вихрей намагниченности. что дает возможность исслсдовать связь второго антисимметричного момента (определяющего вихревое состояние) со свойствами оптического отклика. Важным аспектом изучения оптических свойств наноструктур является исследование врвменных характеристик процессов, опредсляющих от- клик.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
