Автореферат (1105424), страница 4
Текст из файла (страница 4)
8: Сплошная кривая — угловая зави-ветствует возбуждению ТПП, вто-симость коэффициента пропускания образцарая, в окрестности 54◦ , — краю фун-серии 3 на длине волны 1560 нм. Чёрные точ-даментальной ФЗЗ ФК. Чёрнымики — угловая зависимость интенсивности ТГточками показана угловая зависи-в pp комбинации поляризаций. На вставке вдвойном логарифмическом масштабе точками показана зависимость интенсивности ТГмость интенсивности третьей оптической гармоники (ТГ), генериро-от мощности излучения накачки при углеванной в геометрии пропускания впадения 21◦ , а сплошной линией — аппрок-pp комбинации поляризаций. Мож-симация степенной функцией.но отметить, что ГТГ усиливаетсяна краю ФЗЗ и в резонансе ТПП, а18дополнительный пик в окрестности 36◦ связан с увеличением плотности фотонных состояний на частоте ТГ в волноводной моде третьего порядка.
ГТГв окрестности угла падения 21◦ усиливается за счёт двух процессов: локализации электромагнитного поля накачки в образце и увеличения плотностифотонных состояний на частоте ТГ за счёт возбуждения моды ТПП третьего порядка. Интенсивность ТГ в максимуме двойного резонанса превосходит интенсивность пика, связанного с краем ФЗЗ ФК, в пять раз. На вставкепоказана зависимость интенсивности ТГ при угле падения 21◦ от мощности излучения накачки. Зависимость хорошо аппроксимируется степеннойфункцией с показателем степени, равным 3. Показанная на рисунке 8 зависимость измерена для случая, когда излучение накачки падает на образецсо стороны ФК. В случае падения излучения со стороны слоя металла интенсивность резонанса ТГ, связанного с возбуждением ТПП, дополнительноувеличивается в три раза, в то время как резонанс, связанный с краем ФЗЗФК, оказывается полностью подавленным.
Максимальное измеренное усиление ГТГ в образце серии 3 по сравнению с серебряной плёнкой толщиной30 нм составило 6·104 .Четвёртая глава посвящена экспериментальному наблюдению гибридного состояния таммовского и поверхностного плазмон-поляритонов, а такжеизучению его свойств.Для возбуждения гибридного состояния использовался образец серии 1,помещённый на цилиндрическую призму с помощью иммерсионного масла таким образом, чтобы к призме крепилась подложка образца, а слойметалла граничил с воздухом. Система призма/образец была помещенана моторизованный гониометр ϕ − 2ϕ, а источником излучения служила лампа накаливания, что позволяло измерять частотно-угловые спек-тры коэффициента отражения образца в автоматизированном режиме сразрешением по длине волны 1 нм, а по углу 0.5◦ .
На рисунке 9(а) показана экспериментальная зависимость коэффициента отражения образцаот длины волны и угла падения p-поляризованного излучения. При угле падения излучения 25◦ в зависимости можно выделить ФЗЗ на длинах волн между 650 нм и 950 нм, характеризующуюся большим коэф-19фициентом отражения. На длине волны 740 нм внутри ФЗЗ возбуждается ТПП, что приводит к уменьшению отражения в окрестности его резонанса. При увеличении угла падения ФЗЗ и резонанс ТПП смещаются вкоротковолновую область спектра. При углах падения больше угла полного внутреннего отражения (около 42◦ ) выполняются условия возбуждения поверхностного плазмон-поляритона на границе раздела металлическая плёнка-воздух.
При угле падения 43◦ ППП возбуждается на длиневолны 1000 нм, а при дальнейшем увеличении угла падения его резонансная длина волны быстро смещается в коротковолновую область спектра.При углах падения от 45◦ до50◦ дисперсионные кривыеТПП и ППП располагаются параллельно с характерным спектральным расстоянием между ними порядка75±5 нм. На рисунке 9(б) показаны результаты численного расчёта частотно-углового спектра коэффициентаотражения образца, а такжеформа дисперсионных зависимостей ТПП и ППП, в томслучае, если бы они возбуждались независимо. Видно,что возбуждение гибридноРис. 9: (а) Экспериментально измеренный частотноугловой спектр коэффициента отражения образца серии 1 для p-поляризованного излучения. (б) Числен-го состояния приводит красталкиванию дисперсионных кривых, причём резо-ный расчёт частотно-углового спектра методом мат- нансная длина волны возриц распространения.
Сплошными кривыми показа- буждения ТПП смещаетсяны дисперсионные кривые ТПП и ППП в случае независимого возбуждения.в коротковолновую область,а длина волны возбужденияППП — в длинноволновую. Величина смещения зависит от толщины метал-20лической плёнки, поскольку моды ТПП и ППП возбуждаются на её противоположных поверхностях. Численные расчёты показали, что при толщинеплёнки металла больше 70 нм ТПП и ППП не образуют гибридное состояние и возбуждаются независимо, а их дисперсионные кривые перестаютрасталкиваться. Для s-поляризованного излучения поверхностный плазмонне возбуждается, и в частотно-угловом спектре коэффициента отраженияможно выделить только резонанс ТПП, который при увеличении угла падения излучения смещается в коротковолновую область спектра и уменьшается по амплитуде.ЗаключениеОсновные результаты диссертационной работы могут быть сформулированы следующим образом:1.
Продемонстрирована модификация фемтосекундных лазерных импульсов, отраженных от структуры фотонный кристалл-металлическаяплёнка, при условии перекрытия спектра импульса и резонансного контура таммовского плазмон-поляритона. Показано, что время жизниТПП зависит от угла падения и поляризации излучения. Характерныезначения времени жизни ТПП составляют 31±1 и 29±1 фс при угле падения 7◦ для s и p поляризации падающего излучения соответственно.При угле падения излучения равном 45◦ время жизни составляет 43±1и 22±1 фс для s и p поляризации падающего излучения соответственно.2.
В схеме «накачка-зонд» исследована спектральная зависимость относительного изменения коэффициента отражения ∆R/R структурыФК/металл в окрестности резонанса ТПП. Показано, что при накачке излучением с длиной волны 780 нм и энергией в импульсе 1 нДж,спектральная зависимость ∆R/R имеет асимметричный профиль. Максимальная величина ∆R/R составляет 0.095%, что соответствует 25кратному усилению по сравнению с величиной эффекта в золотой плёнке.3.
Обнаружено усиление генерации второй оптической гармоники в структуре ФК/металл в присутствии ТПП. Показано, что при выполнении21условий резонанса ТПП по длине волны и углу падения излучения накачки, наблюдается усиление ГВГ в 170 раз по сравнению с тонкойплёнкой металла. Показано, что при выполнении условий резонансаТПП по длине волны и углу падения излучения оптической гармоники, наблюдается усиление ГВГ в 30 раз по сравнению с тонкой плёнкойметалла.4. Обнаружено усиление генерации третьей оптической гармоники вструктуре ФК/металл при реализации двойного резонанса ТПП. Привыполнении условий резонанса ТПП первого порядка на частоте накачки и условий резонанса ТПП третьего порядка на частоте третьейоптической гармоники, наблюдается усиление ГТГ на четыре порядкавеличины по сравнению с тонкой плёнкой металла. Максимальная нормированная эффективность генерации третьей оптической гармоникисоставляет в данном случае 2·10−8 Вт−2 .5.
Обнаружено гибридное состояние таммовского и поверхностногоплазмон-поляритонов при углах падения излучения на структуруФК/металл, превышающих угол полного внутреннего отражения. Дисперсионный закон гибридного состояния имеет две компоненты: таммовскую и поверхностно-плазмонную, которые спектрально не пересекаются, а расстояние между ними составляет 75±5 нм при толщинезолотой плёнки 30 нм. Поверхностно-плазмонная компонента при этомсмещена в длинноволновую область спектра на 80 нм по сравнению сдисперсионным законом поверхностного плазмона, возбуждающегося вотсутствии таммовского. Спектральное расстояние между дисперсионными законами компонент гибридного состояния уменьшается с ростомтолщины металлической плёнки. При толщине больше 70 нм, дисперсионные кривые ТПП и ППП пересекаютсяСписок работ, опубликованных по теме диссертации[1] Afinogenov B.
I., Popkova A. A., Bessonov V. O., Fedyanin A. A.Measurements of the femtosecond relaxation dynamics of Tamm plasmonpolaritons // Appl. Phys. Lett.. — 2016. — т. 109, № 17. — с. 171107.22[2] Afinogenov B. I., Popkova A. A., Bessonov V. O., Fedyanin A. A. Opticalharmonics generation in metal/dielectric heterostructures in the presenceof Tamm plasmon-polaritons // Proc. SPIE. — 2016. — т. 9756 — с.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
