Нелинейное отражение света от планарной магнитоплазмонной наноструктуры

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.

1. А. Н. Калиш, В. И. Белотелов. ФТТ, 58, вып. 8 (2016) 1513—1521

2. A. K. Zvezdin, V. A. Kotov. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. IOP Publishing, Bristol, Philadelphia (1997) 28—30

3. G. 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) 114023

4. J. 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.18.015635

5. I. S. Maksymov. Nanomaterials, 5 (2015) 577—613, https://doi.org/10.3390/nano5020577

6. G. Armelles, A. Cebollada, A. Garci'a-Marti'n, M. U. Gonzalez. Adv. Opt. Mater, 7 (2013) 10—35, https://doi.org/10.1002/adom.201200011

7. N. Passarelli, L. A. Perez, E. A. Coronado. ACS Nano, 8, N 10 (2014) 9723—9728, 10.1021/nn505145v

8. Y. Demidenko, D. Makarov, O. G. Schmidt, V. Lozovski. J. Opt. Soc. Am. B, 28 (2011) 2115—2122, https://doi.org/10.1364/JOSAB.28.002115

9. C. 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.64.235422

10. E. 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.80.125132

11. N. Bonod, R. Reinisch, E. Popov, M. Neviere. J. Opt. Soc. Am. B, 21, N 4 (2004) 791—797, https://doi.org/10.1364/JOSAB.21.000791

12. P. Varytis, P. A. Pantazopoulos, N. Stefanou. Phys. Rev. B, 93 (2016) 214423, https://doi.org/10.1103/PhysRevB.93.214423

13. R. K. Dani, H. Wang, S. H. Bossmann, G. Wysin, V. Chikan. J. Chem. Phys., 135 (2011) 224502, https://doi.org/10.1063/1.3665138

14. P. Varytis, N. Stefanou, A. Christofi, N. Papanikolaou. J. Opt. Soc. Am. B, 32, N 6 (2015) 1063—1069, https://doi.org/10.1364/JOSAB.32.001063

15. Т. М. Чмерева, М. Г. Кучеренко. Журн. прикл. спектр., 86, № 4 (2019) 647—653, https://doi.org/10.1007/s10812-019-00881-7

16. B. Caballero, A. Garcia-Martin, J. C. Cuevas. Opt. Express, 23, N 17 (2015) 22238—22249, https://doi.org/10.1364/OE.23.022238

17. V. 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.2011.54

18. А. К. Звездин, Н. Ф. Кубраков. ЖЭТФ, 116, № 1 (1999) 141—156

19. U. Pustogowa, W. Hubner, K. Н. Bennemann. Phys. Rev. В, 49 (1994) 10031

20. I. 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.5b00504

21. V. V. Temnov, I. Razdolski, T. Pezeril, D. Makarov, D. Seletskiy, A. Melnikov, K. A. Nelson. J. Opt., 18 (2016) 093002

22. V. V. Temnov. Nat. Photon., 6 (2012) 728—736, https://doi.org/10.1038/nphoton.2012.220

23. Y. R. Shen. Annu. Rev. Phys. Chem., 40 (1989) 327—350

24. B. Jerome, Y. R. Shen. Phys. Rev. E, 48, N 6 (1993) 4556—4574, https://doi.org/10.1103/PhysRevE.48.4556

25. А. И. Ефимова, Л. А. Головань, П. К. Кашкаров, В. М. Сенявин, В. Ю. Тимошенко. Инфракрасная спектроскопия систем пониженной размерности, Санкт-Петербург, Лань (2016) 22—24

26. В. В. Климов. Наноплазмоника, Москва, Физматлит (2009) 60—63

27. R. Atkinson, W. R. Hendr. J. Mag. Soc. Jpn., 20, N S1 (1996) 291—296

28. D. Krause, C. W. Teplin, C. T. Rogers. J. Appl. Phys., 96, N 7 (2004) 3626—3634, https://doi.org/10.1063/1.1786341

29. S. Palomba, L. Novotny. Phys. Rev. Lett., 101 (2008) 056802, https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.101.056802