Диссертация (1103589), страница 12
Текст из файла (страница 12)
2.8 :Спектры отражения для p- (черным, нижняя кривая) и s- (красным, верхняякривая) поляризации излучения при угле падения 70∘ рассчитанные для эффективнойтрехслойной структуры.модуляционная методика с переменным магнитным полем амплитудой 3кЭ. Отраженное от образца p-поляризованное излучение детектировалосьфотоэлектронным умножителем (ФЭУ), полезный сигнал выделялсяна частоте модуляции магнитного поля. В соответствии с разделом1.3.1, экваториальный МОЭК заключается в зависимости коэффициентаотражения от намагниченности, определяемой в эксперименте меройМОЭК служил магнитный контраст интенсивности=2+ − −,+ + −где + и − – интенсивности отраженного излучения при противоположныхзначениях намагниченности.
Для проведения спектроскопии в ходеэксперимента менялась длина волны падающего на образец излучения,выделявшаяся монохроматором из широкого сплошного спектра излученияисточника.На рис. 2.9 представлена спектральная зависимость магнитногоконтраста, обусловленного линейным магнитооптическим эффектом Керрав экваториальной геометрии при угле падения 68∘ и p- поляризации. Наданной зависимости хорошо виден максимум магнитооптического откликапри длине волны 380 нм и менее выраженный пик при длине волны 600нм. Исходя из приведенного выше (рис.
2.5) рассчитанного спектра ФЛП,66Рис. 2.9 :Спектр линейного экваториального МОЭК при p-поляризации падающегоизлучения и угле падения 68∘ (точки). Данные аппроксимированы двумя гауссовымизависимостями (сплошные линии).было сделано предположение, что усиление магнитооптического откликав районе длины волны 380 нм вызвано возбуждением перпендикулярнойстержню моды поверхностного плазмона при длине волны 380 нм. Наличиеслабовыраженного пика в спектре МОЭК на длине волны 600 нм ненаходит отражения в расчётных спектрах.
Как было отмечено, расчёт по1.12 показывают, что продольная мода плазмона в стержне возбуждаетсяпри длине волны около 3000 нм и не может быть зарегистрирована.Дальнейшие исследования включали в себя изучение спектровнелинейного и магнитоиндуцированного нелинейного отклика путемгенерации второй гармоники.67§ 2.3.Исследование нелинейных свойств методом генерациивторой гармоники2.3.1.Экспериментальная установка для наблюдения второйгармоники.сигнальный каналканал сравненияДля изучения генерации второй гармоники и магнитного нелинейнооптического эффекта Керра была собрана установка, схема которойпредставлена на рис.
2.10ФЭУBG-39z-кварцФЭУпризмаГланаF = 40спектрометрF = 100BS 1:1BG-39R-695образецBS 9:1призмаГлана компенсаторБабинеF = 50Рис. 2.10 : Схема установки для спектроскопии второй гармоники.В качестве источника излучения (накачки) использовался лазер наоснове титаната сапфира (Ti:Sa) генерирующий импульсы длительностью100 фс, следующие с частотой 80 МГц. Средняя мощность излучениясоставляла порядка 90-120 мВт в зависимости от длины волныизменявшейся в диапазоне 720-850 нм. Спектральная ширина линиина длине волны 800 нм составляла приблизительно 7 нм. Требуемаяполяризация излучения устанавливалась с помощью компенсатора Бабинэ.Далее излучение накачки проходит через фильтр RG695 толщиной 2мм, и при помощи линзы с фокусным расстоянием = 50 мм68фокусируется на образец в пятно диаметром 50 мкм.
Спектральнаяселекция волны ВГ осуществлялась Фильтрами BG39 общей толщиной6 мм, расположенные после образца. Волна ВГ, отраженная от образцаи прошедшая через фильтр фокусировалась линзой ( = 100) мм напризму Глана, выполнявшую функцию анализатора и детектироваласьфотоэлектронным умножителем (ФЭУ) в режиме счёта фотонов.Для анализа спектра отклика в канал регистрации дополнительномог помещаться монохроматор, выделявший излучение спектральнойшириной 2 нм.
Для изучения угловой диаграммы генерации ВГ,компоненты установки, относящиеся к регистрации ВГ (диафрагма,фильтр, анализатор, ФЭУ) вращались в плоскости падения вокруг образца.Часть излучения лазера с помощью светоделительных пластин (∼ 1 : 20)отводилась на спектрометр и канал сравнения для уменьшения влиянийфлуктуаций мощности лазера на эксперимент. Канал сравнения состоялиз линзы, фокусирующей излучения лазера на пластину Z-среза кварца,набора фильтров идентичного используемому в основном канале и ФЭУ.Отсчёты ФЭУ с двух каналов в автоматическом режиме детектировалисьс помощью платы счёта, соединённой с компьютером.
Измеряемойвеличиной во всех экспериментах являлось отношение количества отсчётовв двух каналов, полученных за одно время, при этом всегда соблюдалосьусловие что это количество много меньше импульсов лазера, излучённыхза то же время. Для изучения магнитооптического эффекта Керраво второй гармонике образец помещался между полюсов постоянногомагнита, создающего поле 3 кЭ, смена полярности поля осуществляласьмеханическим вращением магнита.2.3.2.Генерация немагнитной гармоники.Нелинейно - оптические свойства образца исследовались путемрегистрации второй гармоники, генерируемой поверхностями образца, таккак в объеме образец центросимметричен и генерация второй гармоникиотсутствует.На рис. 2.11 представлена поляризационная зависимость отклика начастоте второй гармоники.
Видно, что сигнал является поляризованным,по положению максимумов на приведенной зависимости делаем вывод,что плоскость поляризации ВГ не повернута относительно поляризациинакачки. При исследовании зависимости интенсивности генерации ВГ69Рис. 2.11 : Схема установки для регистрации второй гармоники.от азимутального положения образца было обнаружено отсутствиеанизотропии квадратичного отклика. Изучение индикатрисы рассеянияизлучения на частоте ВГ показало, что генерация присутствует толькопод углом зеркальным к углу падения. Таким образом можно заключить,что квадратичный нелинейно-оптический по симметрийным свойствамсоответствует отклику гладкой однородной поверхности. Все дальнейшиеисследования генерации ВГ велись под зеркальным к падающей волнеуглом.70Рис. 2.12 :Измерение контраста при экаваториальном магнитном поле, p-поляризация,угол падения 70∘ , = 780.712.3.3.Исследование магнитооптических эффектов во второйгармонике.Спектроскопия магнитоиндуцированной ВГ проводилась путемизмерения величины магнитного контраста интенсивности ВГ 2при изучении экваториального магнитного нелинейно-оптическогоэффекта Керра для различных длин волн падающего излучения.
Дляэтого осуществлялась перестройка длины волны генерации лазера вдиапазоне 720-850 нм. Для каждой длины волны падающего излучениябыли получены серии значений интенсивности ВГ, соответствующиепротивоположным полярностям магнитного поля, аналогичныепредставленным на рис. 2.12.На рис. 2.13а, 2.14а представлены спектры магнитного контраста вовторой гармонике для углов падения 20∘ и 45∘ в p-p и s-p комбинацияхполяризации волн накачки и ВГ (первая буква соответствует поляризациинакачки, вторая – гармоники). Видно, что в то время, как зависимостимагнитного контраста от длины волны для p-p геометрии являютсямонотонными, в спектрах контраста для s-p геометрии имеется максимумпри длине волны накачки 760 нм.
Заметим, что длина волны второйгармоники при этом составляет 380 нм, что соответствует максимуму вспектре линейного МОЭК. Представленные на рис. 2.13,б, 2.14,б спектрынемагнитной гармоники определялись как средняя для противоположныхзначений намагниченностей интенсивность в предположении линейнойзависимости интенсивности ВГ от намагниченности в соответствии с 1.26в случае малости магнитоиндуцированного вклада.Всоответствиис1.31,чтобыузнатьсоотношение⃗ |магнитоиндуцированной компоненты отклика к немагнитной, 2 = ||2⃗ |2помимо величины магнитного контраста 2 , необходимо также определитьразность фаз Φ.
Эту разность фаз можно измерить с помощью методаинтерферометрии второй гармоники при противоположных магнитныхполях, в целом изложенного в разделе 1.3.3.Для реализации метода однолучевой интерферометрии ВГ линза,фокусирующая излучение лазера на образец, была заменена на болеедлиннофокусную (с фокусным расстоянием 170 мм).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
