Диссертация (1150634)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Санкт-Петербургский национальный исследовательский Академическийуниверситет Российской академии наукНа правах рукописиКарпов Денис ВикторовичРезонансные явления в активных и нелинейных наноструктурах фотоники01.04.07 Физика конденсированного состоянияДиссертация на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукНаучный руководительд. ф.–м. н, профессорЛиповский Андрей АлександровичСанкт-Петербург – 20172Оглавление1 Введение ...................................................................................................................................................... 42Поверхностный плазмонный резонанс в стекло-металлическом нанокомпозите............................... 172.1Линейная плазмоника ....................................................................................................................

182.1.1Уравнения Максвела ............................................................................................................. 182.1.2Локализованные поверхностные плазмоны: разложение по собственным значениям ...... 182.1.3Металлическая наночастица: модель свободного электронного газа ................................. 202.1.4Квазистатическое приближение ........................................................................................... 21Пример 1: Сфера ................................................................................................................................... 22Пример 2: Сфероид ............................................................................................................................... 23Пример 3: Пара сферических частиц .................................................................................................... 25Пример 4: Полушарие ...........................................................................................................................

302.2345Приближение эффективной среды ................................................................................................ 352.2.1Композит со сферическими частицами ................................................................................ 362.2.2Композит с эллипсоидальными включениями .................................................................... 392.2.3Лазерная модификация фемто-секундными импульсами....................................................

41Нелинейные оптические свойства стекло-металлических нанокомпозитов .............................. 453.1Нелинейные эффекты второго порядка ........................................................................................ 473.2Нелинейные эффекты второго порядка ........................................................................................ 483.3Классическое уравнение движения электронов проводимости ................................................... 493.4Гиперполяризация металлической частицы ................................................................................. 513.5Гиперполяризуемость полушария .................................................................................................

523.6Нелинейность третьего порядка .................................................................................................... 58Дисковые микрорезонаторы с квантовыми точками .................................................................... 604.1Мода шепчущей галереи ............................................................................................................... 604.2Дисковые микрорезонаторы с активной средой на основе квантовых точек .............................. 624.3Изготовление наноструктуры .......................................................................................................

634.3.1Молекулярно-лучевая эпитаксии ............................................................................................. 654.3.2Электронно-лучевая литография.............................................................................................. 664.3.3Атомно-слоевое осаждение ...................................................................................................... 684.3.4Реактивное ионное травление .................................................................................................. 704.4Измерение микрофотолюминисценции .......................................................................................

714.5Пороговые характеристики микролазеров.................................................................................... 724.6Температурная зависимость .......................................................................................................... 744.7Применение реактивного ионного травления для пендеоэпитаксии ..........................................

76Нелинейные явления в поляритонном конденсате ........................................................................ 80365.1Электрические и оптические свойства полупроводниковых наноструктур ................................ 815.2Экситон-фотонное взаимодействие в режиме сильной связи .....................................................

825.3Конденсация поляритонов ............................................................................................................ 845.4Электрическая накачка .................................................................................................................. 855.5Насыщающийся поглотитель ........................................................................................................ 915.6Диссипативные солитоны в микрорезонаторе..............................................................................

925.7Поляритон-фононное взаимодействие .......................................................................................... 955.8Протокол создания диссипативного солитона ............................................................................. 975.9Поляритон-поляритонное рассеяние............................................................................................. 99Заключение ........................................................................................................................................ 101Список терминов и сокращений ................................................................................................................. 105Список литературы .....................................................................................................................................

10641 ВведениеАктуальность проблемыЛинейные и нелинейные оптические свойства сред на основе металлических иполупроводниковых наноструктур представляют большой интерес с точки зренияприложений. Особый интерес представляют композитные среды, состоящие измезоскопических включений, которые существенно изменяют оптические свойстваматериала. Например, стекло-металлические нанокомпозиты с элиптическиминаночастицами в обьеме, которые могут быть получены с помощью облученияфемтосекундными импульсами композита, содержащего сферические частицы.При облучении короткими импульсами локальное электрическое поле вблизинаночастицы возрастает, результатом чего является инжекция электронов встеклянную матрицу, таким образом локальная температура значительноувеличивается, что приводит к вытягиванию металлической частицы вдольнаправления электрического поля [1,2].

Оптические свойства композита сильнозависят от формы и концентрации частиц. В случае металлических наночастицпадающий свет может возбуждать локализованные плазмоны [3-6], чтозначительно меняет спектр поглощения материала [7-8], а также приводит кэффекту усиления комбинационного рассеяния света на поверхности частицы(SERS), при этом положение резонанса сильно зависит от формы наночастиц [812]. Расчет эффективных характеристик материала, исходя из свойств включений,до сих пор является актуальной задачей. Например, моделирование оптическихсвойствкомпозитныхсреднаосновеметаллическихнановключенийэллипсоидальной формы дает возможность определить аспектное отношениесфероида, концентрацию включений и толщину слоя с наночастицами на основеспектроскопических данных.

Знание этих величин позволяет определитьхарактеристики нанокомпозита, а также ответить на вопрос об эффективностивытягивания наночастиц с помощью фемтосекундных лазерных импульсов.5Нелинейные оптические свойства стеклометаллических нанокомпозитов [1320] также представляют интерес как для фундаментальных, так и для прикладныхисследований. На поверхности стекла могут быть выращены металлическиенаночастицы, имеющие форму полусферы [21]. По причине отсутствия центрасимметрии и из-за близости границы раздела стекло-металл такие частицыобладаютненулевойгиперполяризуемостью[22,23],котораяопределяетвозможность генерации второй гармоники [14] при их облучении такойнаночастицысветовыми.диэлектрическойКакоболочкойизвестносдвигает[13],плазмонныйпокрытиерезонанс,наночастицыиоценкаэффективности генерации второй гармоники и других нелинейных процессов взависимости от толщины оболочки — это важная задача с точки зрения,приложений, в частности SERS.

В случае полусферической наночастицы локальноеэлектрическое световой волны поле максимально в области острого краяполусферы вблизи подложки, в связи с этим оценка вклада острого края иопределение области наибольшего выхода нелинейного сигнала представляютсяважными.Вработетакжерассматриваютсяполупроводниковыекольцевыемикрорезонаторы с активной средой на основе InAs/InGaAs квантовых точек [2430].

Такие структуры являются альтернативой структурам с квантовыми ямамиблагодаря температурной стабильности лазеров на их основе, которая обусловленатрехмерным ограничением носителей заряда в квантовой точке [27], и высокойдобротности мод шепчущей галереи в кольцевых резонаторах. В подобныхмикрорезонаторах можно добиться лазерной генерации при пороговой мощностиоптической накачки порядка 5 мкВт при комнатной температуре, в то время, как испектр мод и порог генерации могут быть заданы геометрией микрорезонатора [28].Кольцевые микрорезонаторы перспективны в качестве электрооптическихмодуляторов [31], а электрически накачиваемые кольцевые резонаторы всочетании с оптическими волноводами могут быть использованы как оптическиемодуляторы в интегральных схемах, в том числе для применений в межчиповой ивнутричиповой передаче данных [32], а также в оптических фильтрах [33].6Разработка методики изготовления ультрамалых резонаторов, использующих модышепчущей галереи, важная задача с точки зрения их интеграции в оптическиесхемы [34-36] и минимизации энергопотребления.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации