광나노구조체의 스펙트럼 및 각도 해결 된 자기 광학 특성 분석

포토닉 밴드 구조는 광장 결정에서 제한된 전자기 모드의 분산 관계를 매핑하고 마그네토 광학 효과와 같은 향상된 광물질 상호 작용과 관련이 있습니다. 우리의 방법은 광장 결정의 상호 공간에서 자기 광학 효과에서 매핑할 수 있게 하여 자화가 포토닉 반응을 어떻게 수정하는지 직접 연구할 수 있습니다. 마그네토 광학 결정은 비 상호 광학 특성에 흥미롭습니다.

우리는 간단한 plasmonic 격자로이 기술을 시연 할 것이지만, 다른 많은 유형의 포토닉 크리스탈에 적용됩니다. 이 기술의 한 가지 특별한 과제는 자기 광학 효과가 일반적으로 매우 약하므로 노이즈가 최소화되도록 각별한 주의를 기울여야 한다는 것입니다. 먼저 충분한 진동 격리로 광학 테이블에 설정을 구축합니다.

샘플에서 나오는 빔의 광학은 시료의 각 지점에서 공선형 빔으로 나타나는 무한대 보정 객관적인 렌즈 로 표시된 대로 설정되어야 합니다. 목표에서 200밀리미터 330밀리미터의 f가 있는 컬렉터 렌즈를 배치하여 빔에 다시 초점을 맞추어 이미지 평면에서 이미지를 형성합니다. 이미지 평면 후 플립 미러를 삽입하여 샘플의 실제 공간 이미징을 가능하게 하고 이미지 평면이 초점을 맞출 수 있도록 125밀리미터의 F가 있는 L1 렌즈를 삽입합니다.

L1에서 135밀리미터 거리에서 250밀리미터의 F로 L2 렌즈를 놓습니다. L2 렌즈에서 210밀리미터 떨어진 곳에 카메라를 배치하여 이미지 평면의 확대된 이미지를 캡처하고 이미지 평면에 놓인 핀홀이 CCD 카메라에 집중할 때까지 L1 및 L2 렌즈를 이동합니다. 이미지 영역을 작은 패턴 영역으로 제한하기 위해 필요에 따라 수집렌즈렌즈에서 200mm 떨어진 이미지 평면에 핀홀을 넣습니다. 이미지 평면 후 75밀리미터 120밀리미터의 F가 있는 버트랜드 렌즈를 배치하여 이미지의 각구성 요소의 푸리에 변형을 만들고 버트랜드 렌즈에서 75밀리미터 떨어진 카메라를 배치합니다.

작은 실버 페인트를 사용하여 샘플 홀더에 마그네토플라스몬틱 골드 코발트 골드 필름으로 덮인 상업용 DVD 격자인 시료를 장착합니다. 전자석의 극 사이에 샘플을 두는 다음 샘플이 CCD 카메라에 집중할 때까지 객관적인 렌즈를 샘플쪽으로 이동합니다. 광학 반사도 측정을 수행하기 위해, 시료의 실제 공간 이미지를 사용하여, 샘플의 반사, 무늬 섹션 위에 광점을 배치하고 현미경의 뒤 초점 평면을 시각화하기 위해 거울을 뒤집는다.

관심의 편광 상태에 해당하는 후초점 평면의 영역을 선택하고 횡방향 자력 편광에 대응하는 축을 따라 목표 백 초점 평면의 좌식 단면으로 관심 영역을 선택한다. 정규화 스펙트럼 측정을 클릭하여 광원의 스펙트럼을 측정합니다. 각 파장이 1D 데이터 포인트를 생성하므로 광원의 전체 스펙트럼은 각 데이터 요소가 파장과 각도의 조합을 나타내는 2D 텐서로 저장됩니다.

시료의 실제 공간 이미지를 사용하여 광원을 관심 있는 크리스탈 위에 배치하고 다시 초점 평면으로 전환하여 플라스몬 모드가 뒤쪽 초점 평면을 가로지르는 어두운 선으로 볼 수 있도록 합니다. 동일한 관심 분야및 측정 설정을 사용하여 반사 스펙트럼 측정을 클릭하여 광결정의 반사 스펙트럼을 측정합니다. 자기 광학 측정을 수행하려면, 좋은 자기 광학 반응에 대응하는 것으로 알려진 각도와 파장을 사용하여 히스테리시스 루프를 측정하는 것으로 시작합니다.

히스테리시스 루프를 사용하여 자기장의 범위를 선택하여 반복합니다. 강자성 샘플의 경우 완전히 포화된 상태에서 반대로 포화된 상태로 필드를 반복하여 채도 장 위로 편안하게 범위를 확장합니다. 마지막으로 정의된 각 자기장 점에서 샘플에 의해 반사되는 강도를 측정하여 원하는 대로 여러 루프를 반복합니다.

각 파장 및 자화 점은 배열의 각 점이 특정 각도에 해당하는 단일 1D 숫자 데이터의 배열을 생성합니다. 광원 강도의 스펙트럼 변화를 고려하여 광원의 스펙트럼에 의해 얻어진 스펙트럼을 정규화한다. 이렇게 하면 완전히 반사되고 0이 완전히 흡수되는 조건에 해당하는 2D 숫자 배열이 0에서 1로 생성됩니다.

데이터 분석을 위해, 샘플의 히스테리시스 루프를 사용하여, 각 측정된 프레임을 포화 상태 또는 중간 상태에 할당한 다음, 중간 상태에 대한 측정된 강도를 버리고 각 각도 및 파장 데이터 점에 대해 포화 강도를 별도로 뺍니다. 이 그림에서, 금 코발트-금 다층으로 덮인 상업용 DVD 격자의 주사 전자 현미경 현미경 을 관찰할 수 있다. 여기서 격자의 광학 및 자토 광학 스펙트럼을 관찰할 수 있다.

선은 방정식 하나에서 계산 된 플라스몬 분산 관계를 보여주고 사건 방사선이 SP로 변환되고 오믹 댐핑을 통해 방출되는 결과 반사도에서 눈에 띄는 딥에 해당합니다. 플라스몬 격자의 자력 광학 스펙트럼에서 플라스몬 라인은 표면 플라스몬 극지에서 갑자기 반전되는 자기 광학 활성의 증가를 동반한다. 선의 형상은 자화가 표면 플라스몬 편광 흥분 조건을 약간 변화시켜 반대자화 상태에 대한 두 개의 서로 다른 표면 플라스몬 편광을 초래한다는 사실에 의해 설명될 수 있다.

자기장 광학 효과의 작은 크기로 인해 최적의 신호 대 잡음 비율을 보장하기 위해 각 파장을 측정하는 현장에 자기장을 적용해야합니다. 이러한 설정은 다양한 자기 광학 기술, 예를 들어 커 현미경 검사가 자기 물질의 지배적 인 구조를 연구하는 데 사용될 수 있습니다. 우리는 사고 광의 각 확산을 제한하여 후면 초점 평면의 확산 빔을 관찰함으로써 회절에 자력 광학 효과를 연구했습니다.