|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Металл-диэлектрические метаматериалы в сильных оптических поляхНИР
- Руководитель НИР: Щербаков М.Р.
- Участники НИР: Ежов А.А., Зубюк В.В., Кройчук М.К., Любин Е.В., Мелик-Гайказян Е.В., Нестеров К.Е., Федотова А.Н., Фролов А.Ю., Шорохов А.С.
- Подразделение: Кафедра квантовой электроники
- Срок исполнения: 15 мая 2015 г. - 31 декабря 2016 г.
- Номер договора (контракта, соглашения): 15-32-21156
- Номер ЦИТИС: 115042240005
- Тип: Фундаментальная
- Приоритетное направление научных исследований: Индустрия наносистем и материалов
- ПН России: Информационно-телекоммуникационные системы
- Направление технологического прорыва России: Стратегические информационные технологии
-
Рубрики ГРНТИ:
- 29.31.21 Оптика твердых тел
- 29.33.25 Нелинейные оптические свойства сред
- 29.33.27 Многоволновые взаимодействия
- 29.33.29 Преобразование частот методами нелинейной оптики
- 29.33.49 Лазерная спектроскопия
-
Ключевые слова:
генерация оптических гармоник, сверхсильные оптические поля, метаматериалы
-
Описание:
Проект направлен на решение фундаментальной задачи оптического отклика нового класса упорядоченных наноструктур – металл-диэлектрических метаматериалов – в широком диапазоне режимов возбуждения электромагнитным излучением видимого и ближнего ИК-диапазонов. В частности, будут исследованы резонансные наноструктуры на основе металлических наночастиц различной формы, кремниевых наносфер и нанодисков, а также оптически связанных металлических и кремниевых наночастиц. Их отклик на электромагнитное излучение будет исследован в различных режимах интенсивности воздействия. В линейном режиме будут проведены спектроскопия пропускания, отражения и рассеяния в широком спектральном диапазоне с целью установления положения плазмонных резонансов и резонансов типа Ми, а также исследования явления оптической связи двух или более наночастиц. В слабонелинейном режиме, реализующемся при пиковых интенсивностях порядка ГВт/см^2, будут исследованы эффекты усиления генерации оптических гармоник, вызванные возбуждением данных резонансов, сопровождающихся усилением локальных полей, что позволяет наблюдать увеличение эффективности протекания нелинейно-оптических процессов на порядки. В сильнонелинейном режиме, то есть при пиковых интенсивностях, достигающих значения ПВт/см^2, будут исследованы пределы эффективности нелинейного преобразования частоты лазерного излучения, явления генерации суперконтинуума и высших гармоник, и также пороги повреждения диэлектрических, металлических и металл-диэлектрических метаматериалов. Особый упор будет сделан на изучение оптического отклика одиночных наночастиц- »строительных блоков» метаматериалов, поскольку знания об отклике элементарной ячейки метаматериала даст более полное представление о свойствах самого метаматериала. Данные исследования являются необходимыми как для глубокого понимания фундаментальных механизмов, протекающих в наноструктурах в сильных оптических полях, так и для установления возможности использования тех или иных метаматериалов в новейших фотонных устройствах.
- Добавил в систему: Щербаков Максим Радикович
Источник финансирования НИР
| грант РФФИ |
Этапы НИР
| # | Сроки | Название |
| 1 | 15 мая 2015 г.-31 декабря 2015 г. | Металл-диэлектрические метаматериалы в сильных оптических полях |
| Результаты этапа: 1. Исследование литературных источников, имеющих отношение к объявленной тематике, и уточнение направления исследований. 2. Численное моделирование и оптимизация параметров образцов. Определение веществ, планируемых к использованию при изготовлении образцов. 3. Изготовление образцов диэлектрических и металлических метаматериалов методом электронно-лучевой литографии и реактивного плазменного травления. Планируется получить сериюобразцовупорядоченныхдиэлектрических нанодисковсхарактернымиразмерамипорядка 200-300 нм, изготовленными на основе коммерчески доступных пластин германия на изоляторе или кремния на изоляторе (на диоксиде кремния или сапфире), а также серию плазмонных (золотых или серебряных) наночастиц различых форм (нано сферы, нанодиски, наностержни и др.) с резонансами в необходимом спекральном диапазоне. Также планируется получение кремниевых наносфер с характерными диаметрам и 50-150 нм методом лазерной абляции. 4. Характеризация топографии образцов методами РЭМ и СЗМ. 5. Спектроскопия коэффициентов пропускания/отражения и установление положения плазмонных резонансов и резонансов типа Ми в полученных образцах. 6. Получение изображений полученных образцов в конфокальном оптическом микроскопе. 7. Спектроскопия генерации оптических гармоник и установление вклада резонансов с различной мультипольностью (магнитодипольной, электродипольной, ...) в нелинейный отклик. 8. Вычисление спектров генерации третьей гармоники методом FDTD в приближении слабой накачки и изотропной нелинейной восприимчивости третьего порядка и сравнение их с экспериментальными данными. 9. Публикация не менее одной работы в зарубежном реферируемом журнале с импакт- фактором не ниже 3. 10. Две командировки на зарубежные конференции для представления результатов работ по проекту. | ||
| 2 | 1 мая 2016 г.-31 декабря 2016 г. | Металл-диэлектрические метаматериалы в сильных оптических полях |
| Результаты этапа: 1. Изготовление образцов оптически связанных диэлектрических и металлических наночастиц. Предполагается осаждение (внедрение) золотых наночастиц размером <50 нм на (в) диэлектрические нанодиски. Спектральное положение плазмонного резонанса должо при этом совпасть с утроенной частотой резонанса возбуждения резонансов типа Ми. 2. Микроскопия эффекта генерации оптических гармоник (второй, третьей) от элементарных ячеек изготовленных метаматериалов с разрешением по длине волны накачки в диапазоне 1-1.6 мкм. Определение максимального коэффициента преобразования излучения накачки в излучение оптической гармоники. Установление зависимости эффективности генерации как функции пространственного расположения золотой наночастицы относительно диэлектрической. 3. Исследование явления спонтанного параметрического рассеяния света в изготовленных метаматериалах, то есть получение спектров неупруго (но параметрически) рассеянного излучения и исследование его интенсивности как функцию отстройки от одного из резонансов наноструктуры. Установление роли резонансов Ми в полученных спектрах. 4. Исследования явлений самовоздействия в слабонелинейном режиме методом I- сканирования. Установление эффективного комплексного нелинейного показателя преломления метаматериалов как функцию отстройки от длины волны резонанса. Определение возможности полностью оптического переключения в метаматериалах. 5. Исследования в сильнонелинейном режиме: a. Определение порога фотоиндуцированного разрушения образцов, установление максимального преобразования излучения накачки в излучение третьей оптической гармоники и сравнение образцов по этому параметру. b. Исследование явлений генерации широкополосного излучения м етодом инфракрасной спектроскопии с использованием спектрометра, оборудованного инфракрасным ПЗС-элементом. 6. Публикация не менее одной работы в зарубежном реферируемом журнале с импакт- фактором не ниже 6. | ||
Прикрепленные к НИР результаты
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".