WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

В разделе 5.3 исследуется причины различия максимальных интенсивностей сигналов на частоте третьей гармоники для коллинеарной и неколлинеарной геометрии (см. Рис. 5, 6). Проведенные исследования показали, что причиной различия является взаимная ориентация плоскостей поляризации поверхностного плазмона и волны накачки.

При использовании коллинеарной геометрии плоскости поляризации совпадают, обеспечивая наиболее эффективный обмен энергией между ПП и волной накачки. В случае неколлинеарной геометрии плоскости поляризации расположены под углом друг к другу, что снижает эффективность перекачки энергии и приводит к уменьшению интенсивности сигнала третьей гармоники.

Рис. 6 График теоретической зависимости коэффициента отражения (черная кривая) и интенсивности сигнала третьей гармоники от минус второго (серые кружки), минус первого (серые треугольники) первого (черные треугольники), второго (черные кружки) и нулевого (серая кривая) порядков дифракции от угла падения при неколлинеарной геометрии возбуждения поверхностного плазмона (азимутальный угол = 0°) Одним из способов уменьшения угла между поляризационными плоскостями ПП и волны накачки, рассмотренным в разделе 5.4 является уменьшение периода дифракционной решетки. Результаты вычисления нелинейного отклика для неколлинеарной геометрии возбуждения при периоде решетки Tрешётки=815 нм приведены на рисунке 7.а.

Раздел 5.5 посвящен исследованию влияния высоты рельефа дифракционной решетки на эффективность ГТГ. При увеличении высоты дифракционной решетки происходит усиление эффективности процессов рассеяния как на ТГПП, так и волны накачки, что приводит к увеличению эффективности процесса ГТГ. Максимальный сигнал на частоте третьей гармоники для периода решетки 1140 нм наблюдался при высоте рельефа 160 нм. Дальнейшее увеличение высоты приводило к снижению интенсивности сигналов третьей гармоники связанное с уменьшением эффективности возбуждения ПП.

Анализ влияния второй пространственной гармоники рельефа на процесс ГТГ приведен в разделе 5.6. Результаты моделирования для случая неколлинеарной геометрии с использованием трех типов рельефа представлены на рисунке 7. Из сравнительного анализа приведенных зависимостей видно, что наибольшее усиление эффективности ГТГ наблюдается при использовании рельефа с плоской вершиной. Это связанно с тем, что в случае рельефа с острой вершиной максимумы поля ПП находятся вне пленки металла, тогда как в случае рельефа с плоской вершиной они расположены внутри металлической пленки, что приводит к увеличению эффективности нелинейных процессов.

Рис. 7 Графики теоретической зависимости коэффициента отражения (черная кривая) и интенсивности третьей гармоники от второго (черные треугольники), первого (черные кружки) и нулевого (серая кривая) порядков дифракции от угла падения при неколлинеарной геометрии возбуждения поверхностного плазмона ( = 0°, T = 815 нм) для различных профилей рельефа дифракционной решетки (а) – синусоидальный рельеф (б) – рельеф с острой вершиной, (в) – рельеф с острой вершиной.

В заключительном разделе 5.7 приводятся результаты поиска оптимальных параметров дифракционной решетки, которые необходимы для получения максимального сигнала на частоте третьей гармоники. Для используемого в эксперименте излучения накачки и металлической пленке (накачки=810 нм, hплёнки=35 нм) наибольшая эффективность процесса ГТГ наблюдалась в случае неколлинеарной геометрии при использовании решетки с периодом 793 нм, высотой рельефа 118 нм и профилем поверхности соответствующего модели с плоской вершиной. Использование дифракционной решетки с оптимальными параметрами позволяет увеличить интенсивность регистрируемого сигнала третьей гармоники на два порядка по сравнению со схемой, применявшейся при экспериментальных исследованиях процесса ГТГ.

Основные выводы и результаты диссертационной работы сформулированы в заключении:

1. Причиной асимметрии плазмонных резонансов при малых азимутальных углах < 2° является взаимодействие двух плазмонов. Это взаимодействие осуществляется путём рассеяния поверхностного плазмона на второй гармонике рельефа поверхности и приводит к появлению запрещенной зоны.

2. В условиях возбуждения поверхностного плазмона возникают пространственные моды стоячего электромагнитного поля, положение которых жестко связано со второй пространственной гармоникой рельефа. Взаимное расположение двух пространственных гармоник существенно влияет на эффективность генерации плазмонов и определяет особенности кривых зеркального отражения в условиях перекрытия резонансов двух возбуждаемых поверхностных плазмонов.

3. При значении разности фаз между первой и второй гармониками рельефа равным +/2 и -/2. профиль рельефа поверхности является симметричным относительно его вершины. В этих случаях появляется дополнительное правило отбора для плазмонных резонансов, связанное с требованием симметрии поля поверхностного плазмона относительно вершины рельефа.

4. В случае использования коллинеарной схемы возбуждения поверхностного плазмона в угловом спектре интенсивности сигнала на частоте третьей оптической гармоники появляются два максимума, смещённых относительно минимума коэффициента линейного отражения. Это связано с анизотропией нелинейных свойств металлической плёнки, напылённой на стеклянную дифракционную решетку.

5. Отличительной особенностью процесса генерации третьей гармоники при использовании неколлинеарной схемы возбуждения поверхностного плазмона является появление дополнительных каналов обмена энергией между поверхностными электромагнитными волнами и объёмной электромагнитной волной на частоте третьей оптической гармоники, связанного с нелинейным взаимодействием поверхностных плазмонов, распространяющихся в различных направлениях.

6. Эффективность процесса генерации третьей гармоники сильно зависит от взаимного расположения вектора электромагнитного поля волны накачки и плоскости поляризации поверхностного плазмона, определяющего эффективность перекачки энергии от волны накачки к поверхностному плазмону.

7. При уменьшении периода металлической дифракционной решетки в случае неколлинеарной геометрии возбуждения происходит увеличение интенсивности сигналов на частоте третьей гармоники. Это связанно с увеличением проекции электрического поля волны накачки на плоскость поляризации поверхностного плазмона, приводящее к увеличению локального поля на частоте волны накачки.

8. Присутствие второй пространственной гармоники в спектре профиля поверхности существенным образом изменяет взаимную интенсивность сигналов третьей гармоники, регистрируемых в различных порядках дифракции. В случае, когда разность фаз между первой и второй гармониками рельефа равна +/2, наибольшую интенсивность имеет нулевой порядок дифракции, что значительно упрощает процедуру регистрации сигнала.

Материалы диссертационной работы отражены в следующих публикациях:

1. А. В. Андреев, А. А. Корнеев, М. М. Назаров, И. Р. Прудников, А. П. Шкуринов, О возбуждении поверхностных плазмонов при рассеянии света на дифракционной решетке в неколлинеарной геометрии. //Сборник трудов международной конференции “Фундаментальные проблемы оптики”, С.Петербург, Россия, 18-21 октября, с.242, 2004.

2. А. В. Андреев, А. А. Корнеев, Л. С. Мукина, М. М. Назаров, И. Р. Прудников, А. П.

Шкуринов, Особенности возбуждения поверхностных плазмонов при неколлинеарном рассеянии света. // Квантовая электроника, Т. 35, N1, с.27-32, 2005.

3. A.V.Andreev, A.A.Korneev, L.S.Mukina, M.M.Nazarov, I.R.Prudnikov, A.P.Shkurinov, Peculiarities of surface plasmon enhanced third-harmonic generation on a metal grating for different surface plasmon excitation geometries // “International conference on coherent and nonlinear optics”, St. Petersburg, Russia, May 11-15, I02-15, 2005.

4. A.V.Andreev, A.A.Korneev, L.S.Mukina, M.M.Nazarov, I.R.Prudnikov, A.P.Shkurinov, Simultaneous generation of second and third optical harmonics on a metal grating. // Phys. Rev.

B, V.74, p.235421-235421-7, 2006.

5. A.V.Andreev, A.A. Korneev, I.R.Prudnikov, Peculiarities of surface plasmon enhanced thirdharmonic generation on a metal grating for different surface Plasmon excitation geometries// International conference on coherent and nonlinear optics, Minsk, Belarus, May 28–June 1, IThS10, 2007.

6. А.В. Андреев, А.А. Корнеев, И.Р. Прудников Особенности усиления процесса генерации третьей гармоники в условиях неколлинеарной геометрии возбуждения поверхностного плазмона на металлической дифракционной решётке. // Квантовая электроника, Т.37, N3, с.259-265, 2007.

7. A.V.Andreev, A.A.Korneev, I.R.Prudnikov, Peculiarities of surface plasmon enhanced thirdharmonic generation on a metal grating for different surface plasmon excitation geometries. // Proceeding of SPIE, V.6728, p.67281v-1-67281v-6, 2007.

8. А. В. Андреев, А. А. Корнеев, И. Р. Прудников, Исследование взаимодействия линейно поляризованного излучения с металлическох дифракционной решеткой из наноциллиндров. // Тезисы докладов международной конференции “Поляризационная оптика”, Москва, Россия, 1-4 Октября, с.13-14, 2008.

9 A.V.Andreev, A.A.Korneev, I.R.Prudnikov, Third-harmonic generation on a metal grating for different surface plasmon excitation geometries // Book of abstracts of “5-th bilateral russianfrench workshop on nanosciences and nanotechnologies”, Moscow, Russia, December 1-2, p.52, 2008.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»