Спектральная и угловая магнитооптическая характеристика фотонных наноструктур

Структуры фотонический диапазон наметить дисперсии отношений ограниченных электромагнитных режимов в фотонический кристалл и связаны с расширением световой материи взаимодействия, такие как магнито-оптические эффекты. Наш метод позволяет картировать магнито-оптические эффекты во взаимном пространстве фотонового кристалла, чтобы мы могли непосредственно изучить, как намагничить изменяет фотонический ответ. Магнито-оптические кристаллы интересны своими невекуйными оптическими свойствами.

Хотя мы продемонстрируем этот метод с помощью простой плазмонной решетки, он применим ко многим другим видам фотонических кристаллов. Одной из конкретных проблем этого метода является то, что магнито-оптические эффекты, как правило, очень слабы, так что вы должны принять дополнительную осторожность, чтобы убедиться, что любой шум сведен к минимуму. Начните с построения установки на оптическом столе с достаточной изоляцией вибрации.

Оптика луча, выйти из образца должны быть настроены, как указано с бесконечной коррекции объектива направления волновых фронтов, возникающих из каждой точки образца в коллинеарных лучей. Поместите объектив коллектора с f 200 миллиметров 330 миллиметров от цели переориентировать лучи, чтобы сформировать изображение на плоскости изображения. Вставьте флип-зеркало после плоскости изображения, чтобы реальное пространство изображения образца и вставить L1-объектив с F 125 миллиметров, так что изображение плоскости находится в фокусе.

Поместите L2-объектив с f 250 миллиметров на 135-миллиметровое расстояние от L1. Поместите камеру в 210 миллиметров от L2-объектива, чтобы запечатлеть увеличенное изображение плоскости изображения и переместить L1- и L2-объектив до тех пор, пока пинхол, помещенный в плоскость изображения, не будет в хорошем фокусе на камере CCD. Поместите пинхол в плоскость изображения на 200 миллиметров от объектива коллектора по мере необходимости, чтобы ограничить область изображения небольшой, узорчатой областью. Поместите объектив Бертрана с f 75 миллиметров 120 миллиметров после плоскости изображения, чтобы создать Фурье преобразование угловых компонентов изображения и поместить камеру 75 миллиметров от объектива Бертрана.

Используя небольшую каплю серебряной краски, смонтировать образец, коммерческий DVD решетка покрыта магнитоплазмонной золото-кобальт-золото-пленка, на держатель образца. Поместите образец между полюсами электромагнита, а затем переместить объектив цели к образцу, пока образец находится в хорошем фокусе в камере CCD. Для выполнения оптического измерения отражательной способности, используя реальное космическое изображение образца, распо положение световое пятно над отражающей, непаттернированная часть образца и перевернуть зеркало, чтобы визуализировать заднюю фокусную плоскость микроскопа.

Выберите область задней фокусной плоскости, которая соответствует состоянию поляризации интереса, и выберите область, интересную в качестве ректилинейного поперечного сечения объективной задней фокусной плоскости вдоль оси, которая соответствует поперечной магнито-оптической поляризации. Нажмите Мера нормализации спектра для измерения спектра источника света. Поскольку каждая длина волны дает 1D набор точек данных, весь спектр источника света сохраняется как 2D-тенсор, в котором каждая точка данных представляет собой сочетание длины волны и угла.

Используя реальное космическое изображение образца, распоить источник света над фотоническим кристаллом интереса и переключиться обратно на заднюю фокусную плоскость, гарантируя, что плазмонные режимы видны как темные линии, пересекающие заднюю фокусную плоскость. Используя те же области, представляющие интерес, и настройки измерения, нажмите Мера Отражение Спектр для измерения спектра отражения фотонового кристалла. Для выполнения магнито-оптических измерений начните с измерения петли истереза с использованием угла и длины волны, которые, как известно, соответствуют хорошей магнито-оптической реакции.

Используя петлю истереза, выберите диапазон магнитных полей для цикла. Для ферромагнитных образцов петля поля от полностью насыщенного состояния до противоположно насыщенного состояния, расширяя диапазон комфортно над полем насыщения. Наконец, измерить интенсивность, отраженную образцом в каждой определенной точке магнитного поля, повторяя несколько петель по желанию.

Каждая точка длины волны и намагничения даст единый, 1D массив численных данных, для которых каждая точка массива соответствует определенному углу. Для учета спектральных изменений интенсивности источника света нормализуется полученный спектр спектром источника света. Это даст 2D массив чисел от нуля до одного, для которых один соответствует полностью отражающей и ноль соответствует полностью абсорбции условиях.

Для анализа данных, используя цикл истереза образца, назначьте каждый измеренный кадр одному из насыщенных состояний или промежуточному состоянию, затем отбросьте измеренную итензиму для промежуточных состояний и вычтьте насыщенные интенсивности отдельно для каждой угловой и длины волны точки данных. На этом рисунке можно наблюдать сканирующий электронный микроскоп микрографа коммерческой решетки DVD, покрытой золото-кобальт-золотым многослойным. Здесь можно наблюдать оптические и магнито-оптические спектры решетки.

Линии показывают, плазмон дисперсии отношений рассчитывается из уравнения один и соответствуют заметное падение отражаемости, что в результате инцидента излучения преобразуется в SPPs и рассеивается через ohmic демпфирования. В магнитно-оптическом спектре плазмонной решетки плазмонные линии сопровождаются увеличением магнито-оптической активности, которая резко меняется на поверхности плазмонной поляритон. Форма линии может быть объяснена тем, что намагничивания слегка изменяет условия возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов, что приводит к двум различным поверхностным плазмонным поляринтонам для противоположных состояний намагничения.

Из-за небольшой величины магнито-оптических эффектов, магнитное поле должно быть применено на месте измерения каждой длины волны в то время, чтобы обеспечить оптимальное соотношение сигнала к шуму. Эта установка может быть использована для различных магнито-оптических методов, например, для микроскопии Керра для изучения доминирующей структуры магнитных материалов. Мы изучили магнито-оптические эффекты дифракции, ограничив угловое распространение света инцидента для наблюдения за дифракционными лучами в задней фокусной плоскости.