zhpsЖурнал прикладной спектроскопииZhurnal Prikladnoii Spektroskopii0514-7506B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Scienceszhps-805Research ArticleСтатьиНелинейное отражение света от планарной магнитоплазмонной наноструктурыNonlinear Reflection of Light from Planar Magnetoplasmonic NanostructureЧмереваТ. М.ChmerevaT. M.

460018, Оренбург.

Orenburg, 460018.

chmereva@yandex.ruКучеренкоМ. Г.KucherenkoM. G.

460018, Оренбург.

Orenburg, 460018.

clibph@yandex.ruОренбургский государственный университетOrenburg State University202128052021883383391Copyright © Чмерева Т.М., Кучеренко М.Г., 20212021Чмерева Т.М., Кучеренко М.Г.Chmereva T.M., Kucherenko M.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/805

Теоретически исследован нелинейный экваториальный эффект Керра в планарной наноструктуре, состоящей из ферромагнитного и плазмонного слоев и находящейся между двумя оптически прозрачными диэлектриками. Проведены расчеты нелинейных поверхностных поляризаций границ раздела сред, являющихся источниками второй гармоники (ВГ), угловых зависимостей интенсивности отраженной ВГ и магнитных контрастов при разных толщинах слоя благородного металла. Показано, что при падении на наноструктуру волны ρ-поляризации интенсивность ВГ максимальна в области плазмонного резонанса основной частоты на поверхности металла, граничащего с нижним диэлектриком. Установлено существенное влияние толщины и расположения плазмонного слоя как на интенсивность ВГ, так и на магнитный контраст.

The nonlinear equatorial Kerr effect in a planar nanostructure consisting of ferromagnetic and plasmon layers and located between two optically transparent dielectrics is studied theoretically. Calculations are made of nonlinear surface polarizations of interfaces between media that are sources of the second harmonic (SH), angular dependences of the intensities of the reflected SH and magnetic contrasts for different thicknesses of the noble metal layer. It is shown that when a p-polarization wave is incident on the nanostructure, the SH intensity is maximal in the region of the plasmon resonance of the basic frequency on the metal surface adjacent to the lower dielectric. A significant effect of the thickness and location of the plasmon layer on both the SH intensity and the magnetic contrast has been established.

магнитооптический эффект Керрамагнитоплазмонная наноструктуранелинейная поверхностная поляризациянелинейный экваториальный эффект Керрагенерация второй гармоникимагнитный контрастmagneto-optical Kerr effectmagnetoplasmonic nanostructurenonlinear surface polarizationnonlinear equatorial Kerr effectsecond harmonic generationmagnetic contrastРабота выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект № FSGU-2020-0003).ReferencesА. Н. Калиш, В. И. Белотелов. ФТТ, 58, вып. 8 (2016) 1513—1521А. Н. Калиш, В. И. Белотелов. ФТТ, 58, вып. 8 (2016) 1513—1521A. K. Zvezdin, V. A. Kotov. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. IOP Publishing, Bristol, Philadelphia (1997) 28—30A. K. Zvezdin, V. A. Kotov. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. IOP Publishing, Bristol, Philadelphia (1997) 28—30G. Armelles, A. Cebollada, A. Garci'a-Marti'n, J. M. Garci'a-Marti'n, M. U. Gonzalez, J. B. Gonzalez-Di'az, E. Ferreiro-Vila, J. F. Torrado. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 11 (2009) 114023G. Armelles, A. Cebollada, A. Garci'a-Marti'n, J. M. Garci'a-Marti'n, M. U. Gonzalez, J. B. Gonzalez-Di'az, E. Ferreiro-Vila, J. F. Torrado. J. Opt. A: Pure Appl. Opt., 11 (2009) 114023J. F. Torrado, J. B. Gonzalez-Di'az, M. U. Gonzalez, A. Garci'a-Marti'n, G. Armelles. Opt. Express, 18 (2010) 15635—15642, https://doi.org/10.1364/OE.18.015635J. F. Torrado, J. B. Gonzalez-Di'az, M. U. Gonzalez, A. Garci'a-Marti'n, G. Armelles. Opt. Express, 18 (2010) 15635—15642, https://doi.org/10.1364/OE.18.015635I. S. Maksymov. Nanomaterials, 5 (2015) 577—613, https://doi.org/10.3390/nano5020577I. S. Maksymov. Nanomaterials, 5 (2015) 577—613, https://doi.org/10.3390/nano5020577G. Armelles, A. Cebollada, A. Garci'a-Marti'n, M. U. Gonzalez. Adv. Opt. Mater, 7 (2013) 10—35, https://doi.org/10.1002/adom.201200011G. Armelles, A. Cebollada, A. Garci'a-Marti'n, M. U. Gonzalez. Adv. Opt. Mater, 7 (2013) 10—35, https://doi.org/10.1002/adom.201200011N. Passarelli, L. A. Perez, E. A. Coronado. ACS Nano, 8, N 10 (2014) 9723—9728, 10.1021/nn505145vN. Passarelli, L. A. Perez, E. A. Coronado. ACS Nano, 8, N 10 (2014) 9723—9728, 10.1021/nn505145vY. Demidenko, D. Makarov, O. G. Schmidt, V. Lozovski. J. Opt. Soc. Am. B, 28 (2011) 2115—2122, https://doi.org/10.1364/JOSAB.28.002115Y. Demidenko, D. Makarov, O. G. Schmidt, V. Lozovski. J. Opt. Soc. Am. B, 28 (2011) 2115—2122, https://doi.org/10.1364/JOSAB.28.002115C. Hermann, V. A. Kosobukin, G. Lampel, J. Peretti, V. I. Safarov, P. Bertrand. Phys. Rev. B, 64 (2001) 235422, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.235422C. Hermann, V. A. Kosobukin, G. Lampel, J. Peretti, V. I. Safarov, P. Bertrand. Phys. Rev. B, 64 (2001) 235422, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.64.235422E. Ferreiro-Vila, J. B. Gonzalez-Di'az, R. Fermento, M. U. Gonzalez, A. Garci'a-Marti'n, J. M. Garci'a-Marti'n, A. Cebollada, G. Armelles. Phys. Rev. B, 80 (2009) 125132, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.125132E. Ferreiro-Vila, J. B. Gonzalez-Di'az, R. Fermento, M. U. Gonzalez, A. Garci'a-Marti'n, J. M. Garci'a-Marti'n, A. Cebollada, G. Armelles. Phys. Rev. B, 80 (2009) 125132, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.80.125132N. Bonod, R. Reinisch, E. Popov, M. Neviere. J. Opt. Soc. Am. B, 21, N 4 (2004) 791—797, https://doi.org/10.1364/JOSAB.21.000791N. Bonod, R. Reinisch, E. Popov, M. Neviere. J. Opt. Soc. Am. B, 21, N 4 (2004) 791—797, https://doi.org/10.1364/JOSAB.21.000791P. Varytis, P. A. Pantazopoulos, N. Stefanou. Phys. Rev. B, 93 (2016) 214423, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.214423P. Varytis, P. A. Pantazopoulos, N. Stefanou. Phys. Rev. B, 93 (2016) 214423, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.214423R. K. Dani, H. Wang, S. H. Bossmann, G. Wysin, V. Chikan. J. Chem. Phys., 135 (2011) 224502, https://doi.org/10.1063/1.3665138R. K. Dani, H. Wang, S. H. Bossmann, G. Wysin, V. Chikan. J. Chem. Phys., 135 (2011) 224502, https://doi.org/10.1063/1.3665138P. Varytis, N. Stefanou, A. Christofi, N. Papanikolaou. J. Opt. Soc. Am. B, 32, N 6 (2015) 1063—1069, https://doi.org/10.1364/JOSAB.32.001063P. Varytis, N. Stefanou, A. Christofi, N. Papanikolaou. J. Opt. Soc. Am. B, 32, N 6 (2015) 1063—1069, https://doi.org/10.1364/JOSAB.32.001063Т. М. Чмерева, М. Г. Кучеренко. Журн. прикл. спектр., 86, № 4 (2019) 647—653, https://doi.org/10.1007/s10812-019-00881-7T. M. Chmereva, M. G. Kucherenko. J. Appl. Spectr., 86, N 4 (2019) 698—704, https://doi.org/10.1007/s10812-019-00881-7B. Caballero, A. Garcia-Martin, J. C. Cuevas. Opt. Express, 23, N 17 (2015) 22238—22249, https://doi.org/10.1364/OE.23.022238B. Caballero, A. Garcia-Martin, J. C. Cuevas. Opt. Express, 23, N 17 (2015) 22238—22249, https://doi.org/10.1364/OE.23.022238V. I. Belotelov, I. A. Akimov, M. Pohl, V. A. Kotov, S. Kasture, A. S. Vengurlekar, A. V. Gopal, D. Yakovlev, A. K. Zvezdin, M. Bayer. Nature Nanotechnol., 6 (2011) 370—376, https://doi.org/10.1038/nnano.2011.54V. I. Belotelov, I. A. Akimov, M. Pohl, V. A. Kotov, S. Kasture, A. S. Vengurlekar, A. V. Gopal, D. Yakovlev, A. K. Zvezdin, M. Bayer. Nature Nanotechnol., 6 (2011) 370—376, https://doi.org/10.1038/nnano.2011.54А. К. Звездин, Н. Ф. Кубраков. ЖЭТФ, 116, № 1 (1999) 141—156А. К. Звездин, Н. Ф. Кубраков. ЖЭТФ, 116, № 1 (1999) 141—156U. Pustogowa, W. Hubner, K. Н. Bennemann. Phys. Rev. В, 49 (1994) 10031U. Pustogowa, W. Hubner, K. Н. Bennemann. Phys. Rev. В, 49 (1994) 10031I. Razdolski, D. Makarov, O. G. Schmidt, A. Kirilyuk, T. Rasing, V. V. Temnov. ACS Photonics, 3 (2016) 179—183, https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00504I. Razdolski, D. Makarov, O. G. Schmidt, A. Kirilyuk, T. Rasing, V. V. Temnov. ACS Photonics, 3 (2016) 179—183, https://doi.org/10.1021/acsphotonics.5b00504V. V. Temnov, I. Razdolski, T. Pezeril, D. Makarov, D. Seletskiy, A. Melnikov, K. A. Nelson. J. Opt., 18 (2016) 093002V. V. Temnov, I. Razdolski, T. Pezeril, D. Makarov, D. Seletskiy, A. Melnikov, K. A. Nelson. J. Opt., 18 (2016) 093002V. V. Temnov. Nat. Photon., 6 (2012) 728—736, https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.220V. V. Temnov. Nat. Photon., 6 (2012) 728—736, https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.220Y. R. Shen. Annu. Rev. Phys. Chem., 40 (1989) 327—350Y. R. Shen. Annu. Rev. Phys. Chem., 40 (1989) 327—350B. Jerome, Y. R. Shen. Phys. Rev. E, 48, N 6 (1993) 4556—4574, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.48.4556B. Jerome, Y. R. Shen. Phys. Rev. E, 48, N 6 (1993) 4556—4574, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.48.4556А. И. Ефимова, Л. А. Головань, П. К. Кашкаров, В. М. Сенявин, В. Ю. Тимошенко. Инфракрасная спектроскопия систем пониженной размерности, Санкт-Петербург, Лань (2016) 22—24А. И. Ефимова, Л. А. Головань, П. К. Кашкаров, В. М. Сенявин, В. Ю. Тимошенко. Инфракрасная спектроскопия систем пониженной размерности, Санкт-Петербург, Лань (2016) 22—24В. В. Климов. Наноплазмоника, Москва, Физматлит (2009) 60—63В. В. Климов. Наноплазмоника, Москва, Физматлит (2009) 60—63R. Atkinson, W. R. Hendr. J. Mag. Soc. Jpn., 20, N S1 (1996) 291—296R. Atkinson, W. R. Hendr. J. Mag. Soc. Jpn., 20, N S1 (1996) 291—296D. Krause, C. W. Teplin, C. T. Rogers. J. Appl. Phys., 96, N 7 (2004) 3626—3634, https://doi.org/10.1063/1.1786341D. Krause, C. W. Teplin, C. T. Rogers. J. Appl. Phys., 96, N 7 (2004) 3626—3634, https://doi.org/10.1063/1.1786341S. Palomba, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 101 (2008) 056802, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.056802S. Palomba, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 101 (2008) 056802, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.056802

The authors declare that there are no conflicts of interest present.