Резонансные оптические эффекты в одномерных магнитоплазмонных кристаллах Чехов Александр Леонидович

Короткий опис

Чехов, Александр Леонидович.
Резонансные оптические эффекты в одномерных магнитоплазмонных кристаллах : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.21 / Чехов Александр Леонидович; [Место защиты: Моск. гос. ун-т им. М.В. Ломоносова]. - Москва, 2018. - 114 с. : ил.
Оглавление диссертациикандидат наук Чехов Александр Леонидович
Оглавление

Глава 1. Обзор Литературы
§ 1.1 Поверхностные плазмон-поляритоны
1.1.1 Дисперсия поверхностных плазмон-поляритонов
1.1.2 Методы возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов
1.1.3 Резонанс Фано при возбуждении поверхностных плазмон-
поляритонов
1.1.4 Аномальное пропускание при возбуждении поверхностных
плазмон-поляритонов
1.1.5 Перспективы исследований поверхностных плазмон-
поляритонов
§ 1.2 Линейные магнитооптические эффекты
1.2.1 Магнитооптические эффекты в отраженном излучении
1.2.2 Магнитооптические эффекты в прошедшем излучении
§ 1.3 Линейные магнитооптические эффекты в плазмонных структурах24
1.3.1 Линейная магнитооптика локальных плазмонов
1.3.2 Линейная магнитооптика поверхностных плазмон-
поляритонов
§ 1.4 Генерация второй гармоники и нелинейные магнитооптические
эффекты
1.4.1 Генерация второй гармоники от поверхности центросим-
метричных сред
1.4.2 Магнитоиндуцированная генерация второй гармоники
§ 1.5 Нелинейные эффекты при возбуждении поверхностных плазмо-
нов
1.5.1 Нелинейная магнитоплазмоника
§ 1.6 Оптическое возбуждение сверхбыстрой динамики намагниченно-
сти
1.6.1 Термические эффекты
1.6.2 Нетермические эффекты
3

1.6.3 Динамика намагниченности в плазмонных структурах
§ 1.7 Постановка задачи

Глава 2. Резонансный линейный отклик одномерных магнито-
плазмонных кристаллов золото/феррит-гранат
§ 2.1 Метод изготовления и характеризация структур
§ 2.2 Резонансные возбуждения в структурах и характерные спектры
пропускания
§ 2.3 Линейные магнитооптические эффекты в магнитоплазмонных
структурах
§ 2.4 Выводы по Главе

Глава 3. Резонансный нелинейный отклик магнитоплазмонных
кристаллов золото/феррит-гранат
§ 3.1 Частотно-угловая спектроскопия генерации второй гармоники в
магнитоплазмонных структурах золото/феррит-гранат
§ 3.2 Нелинейный магнитооптический эффект в магнитоплазмонных
структурах золото/феррит-гранат
§ 3.3 Угловая асимметрия генерации второй гармоники при возбуж-
дении поверхностного плазмона на анизотропном интерфейсе
§ 3.4 Выводы по Главе

Глава 4. Возбуждение динамики намагниченности в магнито-
плазмонных кристаллах
§ 4.1 Обратный эффект Фарадея и поверхностные плазмон-
поляритоны
§ 4.2 Динамика намагниченности в магнитоплазмонном кристалле за
счет обратного эффекта Фарадея
§ 4.3 Выводы по Главе

Литература
4

Введение

Диссертационная работа посвящена исследованию резонансных ли-
нейных и нелинейных магнитооптических эффектов в одномерных магни-
топлазмонных кристаллах, состоящих из периодической решетки золота,
нанесенной на пленку феррит-граната.

Актуальность темы диссертации

В настоящее время актуальны разработки методов исследования на-
ноструктурированных сред и управления их основными характеристиками.
Современные технологические возможности создания наноструктур выво-
дят процессы взаимодействия излучения и вещества на масштабы, мень-
шие длины волны света. Наноразмерные фотонные структуры, сочетаю-
щие функциональность и компактность, интересны для создания новых
устройств, в которых происходит эффективное управление процессом вза-
имодействия света с веществом.
Поверхностные плазмон-поляритоны (ППП) и локальные плазмоны
позволяют эффективно локализовать электромагнитное излучение, пре-
одолевая дифракционный предел [13]. Эти возбуждения, локализованные
на границе раздела металл/диэлектрик, открывают возможности для на-
блюдения и контроля процессов на наномасштабах. Сильная локализация
электромагнитного поля ППП приводит к увеличению взаимодействия све-
та и электронной системы материалов и, в частности, к увеличению магни-
тооптических эффектов, связанных с взаимодействием электромагнитного
излучения и спиновой системы [4]. Изучением таких процессов занимается
новая и активно развивающаяся область физики - магнитоплазмоника [5,6].
Магнитоплазмонные структуры обладают свойствами магнитных ма-
териалов и одновременно предоставляют возможность к возбуждению по-
верхностных плазмон-поляритонов или локальных плазмонов. Благодаря
высокой локализации поля в магнитной среде, удается наблюдать новые
линейные и нелинейные магнитооптические эффекты [7]. Особой чувстви-
5

тельностью к поверхностной локализации поля и намагниченности среды
обладает процесс поверхностной генерации второй гармоники [8]. Примене-
ние методов магнитоиндуцированной генерации второй гармоники к маг-
нитоплазмонным структурам позволяет глубже понять процессы, происхо-
дящие на наномасштабах, предоставляя информацию о фазе и амплиту-
де электромагнитных полей, динамике спиновой системы и особенностях
нелинейно-оптического отклика среды [9]. Среди многообразия геометрий
магнитоплазмонных структур интересны магнитоплазмонные кристаллы,
в которых возбуждение ППП происходит за счет дифракции света на ме-
таллической решетке, а магнитными свойствами обладает либо диэлектрик
(феррит-гранаты) [4], либо металл (Co, Ni, Fe) [10]. До недавнего времени
исследования генерации второй гармоники проводились лишь для магни-
топлазмонных кристаллов на основе ферромагнитных металлов [11].
Исследования в области плазмоники также актуальны для создания
новых устройств записи и хранения информации. Фотомагнитные и опто-
магнитные эффекты позволяют управлять состоянием намагниченности
на масштабах пикосекунд при помощи электромагнитного излучения без
лишнего нагрева системы [12, 13]. В настоящий момент ведутся активные
исследования устройств и материалов, демонстрирующих высокую эффек-
тивность оптического возбуждения магнитной системы. Большие значения
обратного эффекта Фарадея и фотомагнитного эффекта наблюдаются в
феррит-гранатах [1416], и для практических применений необходима раз-
работка методов локализации возбуждения динамики намагниченности в
данных материалах. В качестве одного из решений данной проблемы рас-
сматриваются магнитоплазмонные структуры [17].
Таким образом, изучение магнитоплазмонных структур является ак-
туальной темой исследований, открывающей новые методы изучения маг-
нитных процессов на наномасштабах и позволяющей наблюдать новые ли-
нейные и нелинейные магнитооптические эффекты.