ИСТИНА

Проект направлен на изучение взаимосвязи между направлением распространения и поляризацией света, излучаемого наносистемой, состоящей из субволнового источника, находящегося в субволновой окрестности или внутри полностью диэлектрической наноантенны и ближнепольным распределением резонансных оптических мод в таких диэлектрических наноантеннах. Такие взаимосвязи будут установлены для полностью диэлектрических наноантенн различной формы и геометрии. Распределение резонансных оптических мод в диэлектрических наноантеннах будет наблюдаться непосредственно, как с помощью метода сканирующей ближнепольной оптической микроскопии, так и путем определения оптического отклика полностью диэлектрической (all-dielectric) наноантенны в дальнем поле. Полученные экспериментальные результаты будут сравниваться с результатами моделирования методом конечных разностей во временной области (Finite Difference Time Domain, FDTD) с целью установления оптимальных размеров и формы диэлектрической наноантенны, обеспечивающей излучение с заданными параметрами. Полностью диэлектрические наноантенны позволяют преобразовывать свободно распространяющееся излучение в локализованное электромагнитное поле на наномасштабе. Кроме того, такие наноантенны позволяют управлять дальнепольными параметрами излучения субволнового источника. Полностью диэлектрические антенны являются базовым, единичным элементом в современных нанофотонных устройствах, таких как двумерно упорядоченные массивы наноантенн, представляющие собой метаматериалы; ультратонкие оптические элементы – метаповерхности; эффективные нелинейные элементы. Для случая наноантенн сферической и цилиндрической формы локализация света возможна благодаря возбуждению оптических резонансов типа Ми, имеющих мультипольную природу. В случае полупроводниковой сферы и диска спектральное положение оптических резонансов может быть зарегистрировано по резонансному рассеянию такими элементами света в дальнем поле. Однако полностью диэлектрические наноантенны более сложной формы, такие как диэлектрические наностержни, нанодиски, нанокольца, наноквадраты и нанотреугольники, имеют значительно большее число степеней свободы для резонансной локализации света внутри наноантенны, поскольку представляют собой трехмерные резонаторы для света. Свет способен резонансно захватываться в таких структурах в их каждом измерении, с чувствительностью пространственной структуры возбуждаемых мод к выбору поляризации света. С помощью метода сканирующей ближнепольной оптической микроскопии будет определяться точное местоположение максимумов электрического и магнитного полей внутри таких наноантенн. Известно, что максимумы электромагнитного поля, соответствующие резонансным модам, локализованы внутри диэлектрических наноантенн, и визуализация оптического поля требует возбуждения таких полей локальным ближнепольным источником. В данном проекте предполагается использовать для возбуждения электромагнитного поля внутри диэлектрических наноантенн апертурный зонд ближнепольного микроскопа. В качестве материала наноантенн будет применяться аморфный кремний с малыми оптическими потерями и большим показателем преломления в исследуемой спектральной области. В качестве субволновых источников света будут использоваться молекулы люминофоров и полупроводниковые квантовые точки. Реализация проекта позволит ответить на ряд фундаментальных вопросов о связи характеристик ближнего поля полностью диэлектрических наноантенн с интегральным оптическим откликом систем, состоящих из таких наноантенн и субволнового источника света. Результаты, полученные при выполнении проекта будут востребованы при создании нового поколения оптических систем, а также устройств для управления распространением и поляризацией световых сигналов.