Диссертация (1105407), страница 15
Текст из файла (страница 15)
Спектр интенсивности в зависимости от времени имеет круговую симметрию. Изображение для импульса с λ0 = 726 нм показано на рисунке 51(б). Есть небольшие изменения в спектре интенсивности: длинноволновыекомпоненты импульса подавлены при τ ≃ 100 фс. Для λ0 = 730 нм, показан-ной на рисунке 51(в), соответствующей длине волны минимума Фано резонанса,при τ ≃ 100 фс также наблюдается подавление спектральной компоненты вблизи730 нм, аналогично рис. 50. Оно является результатом деструктивной интерфе-ренции и приводит к неопределенности в фазе в этот момент времени. В правойколонке на рис.
51 показан спектр фазы в зависимости от времени для отраженных импульсов. Для невозмущенного импульса с λ0 = 800 нм, фазовое изображение является симметричным. Фазовые особенности проявляются при τ ≃ 100 фсдля λ0 = 726 и λ0 = 730 нм. Их спектральное положение и время появленияПреобразование формы фемтосекундных импульсов...87Рис. 51: Результат оконного преобразования Фурье. Левая колонка — спектринтенсивности в зависимости от времени.
Правая колонка — спектр фазы взависимости от времени для центральных длин волн отраженных импульсов(а) λ0 = 800 нм, (б) λ0 = 726 нм, (в) λ0 = 730 нм.совпадают с положением провала в Фурье-спектрах интенсивности.Для случая одиночного резонанса время жизни поверхностного плазмон-по-Преобразование формы фемтосекундных импульсов...88ляритона существенно меньше, чем для случая θ = 1◦ , что проявляется в болееочевидном изменении формы корреляционных функций — например, если сравнить задержку положения максимума КФ: в случае двух резонансов она достигает100 фс, тогда так в однорезонансном случае она от −40 до 20 фс. Тем не менее,случай одиночного резонанса интересен в первую очередь возможностью описатьэкспериментальные результаты моделью резонанса типа Фано.
Форма отраженного лазерного импульса определяется длиной волны используемого лазерногоимпульса по отношению к положению длины волны резонанса поверхностныхплазмон-поляритонов. В максимуме резонанса наблюдается расширение, в минимуме — разделение. Естественно, момент обнуления поля возможен только вситуации когда интенсивность нерезонансного отражения и интенсивность резонансного вклада от возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов равны.
Вэтом случае, в спектре коэффициента отражения наблюдается минимум, которыйв случае одиночного резонанса близок к нулю. Это полное подавление и приводит к тому, что импульс как бы делится на два. Для случая двух резонансовпри θ = 1◦ , рассмотренном в работе, длина волны, на которой может возникатьмомент обнуления огибающей E2 (t), менее очевиден. Отметим отличие случая сдвумя резонансами в данной работе от случая двух резонансов с запрещеннойзоной, рассмотренного в статье [8]. В их случае было задетектировано возникновение нескольких локальных минимумов на протяжении лазерного импульса,прошедшего через плазмонный кристалл, из-за возникновения биений, связанныхс взаимодействием двух резонансов. Использовался лазерный импульс с сверхкороткой длительностью, то есть с большой спектральной шириной, которая перекрывала сразу два резонанса ПП, соответствующим двум краям ЗЗ. В нашемслучае радиационные потери у длинноволнового резонанса очень большие, и еговклада не наблюдается.Стоит обсудить возможность использования таких образцов в качестве формирователей импульсов, которые активно используются, например, в приложениях,связанных с управлением квантовыми системами с помощью лазерных импульсов.
Такое управление оптическим откликом плазмонных наноструктур, включаяПреобразование формы фемтосекундных импульсов...89его усиление или подавление в определенные моменты времени, осуществимо приусловии t0 ∼ tspp . Это невозможно ни в случае непрерывной накачки t0 ≫ tspp ,когда в отклике преобладает нерезонансно отраженное излучение, ни в случаесверхкоротких импульсов t0 ≪ tspp , когда оптический отклик определяется пе-реизлученной плазмон-поляритоном компонентой.
В данной главе представленаэкспериментальная реализация расширения, сужения, задержки, опережения лазерного импульса. Естественно, по удобству и гибкости в формировании требуемых фемтосекундных импульсов, плазмонные решетки существенно уступаютсуществующим системам. Их работа сводится к пространственному разложениюимпульса на его спектральные компоненты и желаемое преобразование каждойиз этих компонент по отдельности, например с использованием пространственныхмодуляторов света, жидких кристаллов и других способов [165].
Однако, стоитотметить положительную сторону использования наноструктурированных пленок с резонансными особенностями — подобные структуры имеют очень маленький пространственный размер: толщина может не превышать сотен нанометров, аплощадь определяется диаметром используемого лазерного пучка. Это огромныйплюс в условиях всеобщей тенденции к миниатюризации, а также для использования таких объектов в телекоммуникациях. Кроме того, примечателен фактпростоты в изготовлении данных решеток — DVD, CD или Blue-ray диски ужедостаточно давно массово производятся.
Еще одним плюсом является возможность изготовления решеток различной геометрии — это могут быть как двумерная периодическая структура, так и гексагональная, или, например, двумернаярешетка с отверстиями псевдохиральной формы, например с гаммадионами, чтобыло бы интересно при формировании импульсов с циркулярной поляризацией.Стоит отметить что в работе нашей группы представлены более поздние данныео сверхбыстром преобразовании поляризации лазерных импульсов при помощиплазмонных одномерных решеток. Примечательно, что полученные численныерезультаты, в основе которых лежит использование модели Фано-резонансов, также имеет достаточно хорошее соответсвие с экспериментальными данными, чтоеще раз подтверждает адекватность ее использования. Стоит оговорить очевид-Преобразование формы фемтосекундных импульсов...90ные минусы данных структур — это использование металла в качестве активного материала.
В нашем случае использовалось серебро — на воздухе происходилпроцесс окисления и наблюдалось расширение резонанса, но за счет доступностиобразцов в ходе работы производилась его регулярная замена. Соответственно,более разумным является либо покрытие разобранных DVD дисков, напримерслоем сапфира, либо использование более стойких металлов, например золота.Помимо прочего, коэффициент поглощения оптического излучения для металловдостаточно велик по сравнению с диэлектрическими структурами.
Следовательностоит рассмотреть иные структуры с резонансными особенностями, но из болеепрозрачных материалов. Естественно, необходимо учитывать что время резонансного возбуждения должно быть сопоставимо с длительностью используемого лазерного импульса.В ходе работы экспериментально обнаружена временна́я модификация фемтосекундных лазерных импульсов при отражении от образцов одномерных серебряных решеток с периодом d ≃ 750 нм при условии резонансного возбужденияповерхностных плазмон-поляритонов. Спектрально-временны́е измерения интенсивностных кросс-корреляционных функции второго порядка показывают, чтопри длительности фемтосекундных импульсов, сопоставимой со временем релаксации поверхностных плазмон-поляритонов (30–100 фс), возникает сильная спектральная зависимость формы огибающей отраженного фемтосекундного импульса, описываемая параметрами резонанса типа Фано.
Обнаружено как уменьшение,так и увеличение длительности отраженного фемтосекундного импульса, проявляющиеся в смещении максимума и изменении ширины кросс-корреляционнойфункции второго порядка. Численный расчет кросс-корреляционной функции наоснове модели резонанса типа Фано показывает качественное согласие экспериментальных и численных результатов.Глава IIIВременная зависимость экваториальногомагнитооптического эффекта Керра в магнитоплазмонныхнаноструктурахВ данной главе рассматривается временная зависимость экваториального магнитооптического эффекта Керра в магнитоплазмонных кристаллах, связанная свозбуждением поверхностных плазмон-поляритонов.
Ранее было показано, что наличие резонансных особенностей в спектре отражения магнитоплазмонных кристаллов приводит к усилению магнитооптического эффекта Керра по сравнениюсо значением МОЭК для пленки из этого же металла. Это связано с тем, что приприложении магнитного поля к ферромагнетику происходит изменение недиагональных компонент тензора диэлектрической проницаемости, что приводит кизменению условий возбуждения ПП.
В результате при намагничивании магнитоплазмонного кристалла смещается резонансная длина волны и изменяется времярелаксации ПП. Так как ПП имеют время жизни порядка нескольких десятков–сотен фемтосекунд в оптическом диапазоне излучения, то и магнитооптическийэффект Керра в плазмонных кристаллах должен иметь аналогичные временныехарактеристики. С помощью методов и подходов, использованных в предыдущейглаве, наличие временной зависимости МОЭК можно задетектировать при помощи регистрации изменения огибающей лазерных импульсов, отраженных от магнитоплазмонной решетки при различных направлениях магнитного поля.
Данная глава будет посвящена экспериментальному измерению временной зависимости плазмон-индуцированного магнитооптического эффекта Керра в магнитоплазмонных кристаллах.Временная зависимость экваториального МОЭК...921. Образцы магнитоплазмонных кристалловВ качестве объектов изучения рассматривались одномерные субволновые решеткис периодом 750 ± 10 нм, на которые была напылена железная пленка толщиной100 нм. Геометрия образцов аналогична рассмотренной в предыдущей главе, таккак образцы были изготовлены на базе полимерной решетки от DVD-диска.Для этого DVD диск был разделен на две части: первая — это слой поликарбоната и серебра, другая — чистый слой поликарбоната.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
