УЧЕНЫЕ КАФЕДРЫ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ СОЗДАЛИ НОВЫЙ ФОТОННЫЙ МАТЕРИАЛ

Сотрудники физического факультета МГУ совместно с коллегами из Нижнего Новгорода, Америки и Австралии разработали оптический материал с искусственно созданной анизотропией нелинейного отклика на основе отдельных кластеров кремниевых наночастиц. Ими было теоретически и экспериментально показано, что, изменяя условия возбуждения системы, можно добиться модуляции интенсивности сигнала третьей оптической гармоники, причем симметрия нелинейного отклика будет совпадать с геометрической симметрией возбуждаемого образца. Полученные в рамках исследования результаты опубликованы в престижном международном журнале Advanced Optical Materials, причем иллюстрация из статьи попала на обложку его октябрьского выпуска. Новый материал может быть внедрён в платформу существующих мобильных устройств.https://phys.msu.ru/rus/news/img/Ученые%20кафедры%20квантовой%20электроники%20создали%20новый%20фотонный%20материал.png

Образцы наноструктур были изготовлены из кремния стандартными методами микроэлектроники и представляли собой отдельно расположенные кластеры цилиндрических наночастиц на стеклянной подложке: тримеров — частицы расположены в вершинах равностороннего треугольника, квадрумеров — в вершинах квадрата, а также одиночных наночастиц. Геометрические параметры составных элементов каждой наносистемы подбирались таким образом, чтобы структуры эффективно преобразовывали ближнее ИК-излучение в свет ближнего УФ диапазона.

Эффекты, изучаемые в работе, возникают благодаря взаимодействию нанообъектов за счет локальных электромагнитных полей, приводящих к изменению оптического отклика всей системы. «При сближении

резонансных наночастиц между ними возникает локальное взаимодействие, приводящее к возбуждению коллективных оптических мод нанокластера, что демонстрировалось нами и в предыдущих работах. Однако сейчас нам удалось управлять этим взаимодействием, изменяя поляризацию лазерного импульса», — рассказал автор статьи, научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Александр Шорохов .

«При использовании метода нелинейной микроскопии были получены зависимости сигнала третьей оптической гармоники от угла вращения поляризации излучения накачки для трех типов структур: одиночного нанодиска, тримера и квадрумера. Симметрия сигнала, полученного в нелинейном режиме, совпадает с точечной группой симметрии образцов, при этом линейный отклик всех рассматриваемых наноструктур является изотропным», — уточнила автор работы, аспирант кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ Мария Кройчук .

«Представленный в рамках исследования метод, позволяет не только управлять локальным взаимодействием наночастиц, но и характеризовать симметрию экспериментальных структур в дальнем оптическом поле без использования ближнепольных методик», — рассказал руководитель научной группы профессор МГУ Андрей Федянин .

Результаты проделанной работы могут быть использованы при создании компактных эффективных управляемых нелинейных частотных преобразователей для задач интегральной нанофотоники. Исследование материала с управляемой анизотропией нелинейного отклика приблизит создание эффективных наноразмерных источников ультрафиолетового излучения с контролируемой интенсивностью выходного сигнала. УФ излучение применяется в медицине, профилактических учреждениях, сельском хозяйстве и т.д., поэтому поиск новых решений для его искусственного получения является актуальной проблемой современной науки. Основным преимуществом рассматриваемого в работе материала является его размер и КМОП-совместимость, позволяющие внедрение источников, например, в так называемую лабораторию на чипе (lab-on-chip) или в платформу существующих мобильных устройств.

Материал подготовлен в рамках проекта Наука-МГУ

Пресс-служба физического факультета МГУ

Назад