מגנטו-אופטיים ומשולשים-אפיון של מבנים ננוטוני

מבני הלהקה הפוטונית ממפים את יחסי הפיזור של המצבים האלקטרומגנטיים המוגבלים בגביש פוטוני ומשויכים לאינטראקציות משופרות של חומר אור כגון אפקטים מגנטו-אופטיים. השיטה שלנו מאפשרת מיפוי מתוך אפקטים מגנטו-אופטיים במרחב ההדדי של הקריסטל הפוטוני, כך שנוכל ללמוד ישירות כיצד מגנטיזציה משנה תגובה פוטונית. גבישים מגנטו-אופטיים מעניינים עבור תכונות אופטיות שאינן הדדיות שלהם.

בעוד אנו נדגים טכניקה זו עם סורג פלסמוני פשוט, זה ישים על סוגים רבים אחרים של גבישים פוטוני. אתגר אחד מסוים של טכניקה זו הוא כי אפקטים מגנטו אופטי הם בדרך כלל חלש מאוד אז אתה צריך לקחת טיפול נוסף כדי לוודא כי כל רעש הוא ממוזער. התחל בבניית ההתקנה על שולחן אופטי עם בידוד רטט מספיק.

יש להגדיר את האופטיקה של הקרן העולה מהדגימה כמצוין עם עדשת המטרה המתוקנות באינסוף מכוונת חזיתות גלים העולות מכל נקודה של המדגם אל הקורות הקוליניאריות. מניחים עדשת אספן עם f של 200 מילימטרים 330 מילימטרים מהמטרה למקד מחדש את הקורות כדי ליצור תמונה במישור התמונה. הוסף מראה הפוכה לאחר מישור התמונה כדי לאפשר דימות חלל אמיתי של הדגימה והכנס עדשת L1 עם f של 125 מילימטרים כך שמישור התמונה יהיה במוקד.

מניחים עדשת L2 עם f של 250 מילימטרים במרחק של 135 מילימטר מ- L1. מקם מצלמה 210 מילימטרים מן L2-עדשה כדי ללכוד תמונה מוגדלת של מישור התמונה ולהזיז את L1-ו L2-עדשה עד חור סיכה ממוקם במישור התמונה הוא בפוקוס טוב על המצלמה CCD. מניחים חור סיכה במישור התמונה ב 200 מילימטרים מן העדשה אספן לפי הצורך כדי להגביל את האזור בתמונה לאזור קטן, בדוגמת. מניחים עדשת ברטרנד עם f של 75 מילימטרים 120 מילימטרים לאחר מישור התמונה כדי ליצור טרנספורמציה פורייה של הרכיבים הזוויתיים של התמונה ולמקום מצלמה 75 מילימטרים מן העדשה ברטרנד.

באמצעות טיפה קטנה של צבע כסף, הר את המדגם, סורג DVD מסחרי מכוסה סרט זהב-קובלט-זהב מגנטופלסמוני, על מחזיק המדגם. מניחים את המדגם בין הקטבים של אלקטרומגנט ואז להזיז את העדשה המטרה לכיוון המדגם עד המדגם הוא בפוקוס טוב במצלמת CCD. כדי לבצע מדידת רפלקטיביות אופטית, באמצעות תמונת החלל האמיתי של המדגם, מקם את נקודת האור מעל קטע רפלקטיבי ולא משובח של המדגם והפוך את המראה כדי לדמיין את מישור המוקד האחורי של המיקרוסקופ.

בחר את האזור של מישור המוקד האחורי התואם את מצב הקיטוב של עניין ובחר אזור עניין כחתך מסלול של מישור המוקד האחורי האובייקטיבי לאורך הציר המתאים לקיטוב המגנטו-אופטי הרוחבי. לחץ על מדידת ספקטרום הנורמליזציה כדי למדוד את הספקטרום של מקור האור. כאשר כל אורך גל מניב ערכה חד-מימדית של נקודות נתונים, הספקטרום המלא של מקור האור נשמר כטנזור דו-מימדי שבו כל נקודת נתונים מייצגת שילוב של אורך גל וזווית.

באמצעות תמונת החלל האמיתי של המדגם, מקם את מקור האור מעל גביש העניין הפוטוני וחזור למישור המוקד האחורי, כדי להבטיח ש מצבי הפלסמון יהיו גלויים כקווים כהים החוצים את מישור המוקד האחורי. באמצעות אותם תחומי עניין והגדרות מדידה, לחץ על מדידת ספקטרום השתקפות כדי למדוד את ספקטרום ההשתקפות של הגביש הפוטוני. כדי לבצע מדידה מגנטו-אופטית, התחל במדידת לולאת היסטרזי באמצעות זווית ואורך גל הידועים כמתאים לתגובה מגנטית-אופטית טובה.

באמצעות לולאת ההיסטרזה, בחר את טווח השדות המגנטיים כדי לולאה. עבור דגימות פרומגנטיות, לולאה השדות ממדינה רוויה מלאה למצב רווי מנוגד, הרחבת הטווח בנוחות על פני שדה הרוויה. לבסוף למדוד את העוצמה המשתקפת על ידי המדגם בכל נקודת שדה מגנטי מוגדר, חוזר על לולאות מרובות לפי הרצון.

כל אורך גל ונקודת מגנטיזציה יניבו מערך יחיד, 1D של נתונים מספריים שעבורם כל נקודה של המערך תואמת לזווית מסוימת. כדי להסביר את השונות הספקטרלית בעוצמת מקור האור, לנרמל את הספקטרום המתקבל על ידי הספקטרום של מקור האור. פעולה זו תניב מערך דו-ממדי של מספרים מאפס לאחד שעבורו אחד מתאים למשקפת מלאה ואפס תואם לתנאים סדורים לחלוטין.

לניתוח נתונים, באמצעות לולאת ההיסטרזה של המדגם, הקצה כל מסגרת נמדדת לאף אחד מהמצבים הרוויים או למצב הביניים, ולאחר מכן בטל את התעצמויות נמדדות עבור מצבי הביניים והחסיר את התעצמויות הרוויות בנפרד עבור כל נקודת נתונים זוויתית ואורך גל. בנתון זה, מיקרוגרף מיקרוסקופ אלקטרונים סריקה של סורג DVD מסחרי מכוסה רב שכבתי זהב קובלט-זהב ניתן לראות. כאן ניתן לראות את הספקטרום האופטי והמגנטו-אופטי של הסורג.

הקווים מראים את יחסי פיזור הפלסמון המחושבים מהמשוואה הראשונה ומתכתבים עם טבילה בולטת בהשתקפות שנבעה מקרינה האירוע להיות מומר SPPs והתפוגג באמצעות שיכוך אומי. בספקטרום המגנטו-אופטי של הקיצוץ הפלסמוני, קווי הפלסמון מלווים בעלייה בפעילות המגנטו-אופטית שהתהפוכו בפתאומיות בפולאריטון פלסמון פני השטח. צורת הקו יכולה להיות מוסברת על ידי העובדה כי המגנטיזציה משנה מעט את תנאי העירור פלסמון קיטוב פני השטח, ובכך וכתוצאה מכך שני פולרטונים פלסמון פני השטח שונים עבור מצבי מגנטיזציה מנוגדים.

בשל העוצמה הקטנה של ההשפעות המגנטו-אופטיות, השדה המגנטי צריך להיות מיושם במקום מדידת כל אורך גל באותו זמן כדי להבטיח יחס אות לרעש אופטימלי. התקנה זו יכולה לשמש למגוון טכניקות מגנטו-אופטיות, למשל, עבור מיקרוסקופיית קר כדי לחקור את המבנה הדומיננטי של חומרים מגנטיים. חקרנו את ההשפעות המגנטו-אופטיות בהתפשטות על ידי הגבלת ההתפשטות הזוויתית של אור האירוע כדי לצפות בקורות המפותרות במישור המוקד האחורי.