Fotonik Nanoyapıların Spektral ve Açı Çözümlü Manyeto-Optik Karakterizasyonu

Fotonik bant yapıları, fotonik kristaldeki sınırlı elektromanyetik modların dağılım ilişkilerini haritalandırır ve manyeto-optik efektler gibi gelişmiş ışık-madde etkileşimleri ile ilişkilidir. Yöntemimiz, fotonik kristalin karşılıklı uzamındaki manyeto-optik efektlerin haritalanmasını sağlar, böylece manyetizasyonun fotonik yanıtı nasıl etkilediğini doğrudan inceleyebiliriz. Manyeto-optik kristaller karşılıksız optik özellikleri açısından ilginçtir.

Biz basit bir plazmonik ızgara ile bu tekniği gösterecektir iken, fotonik kristallerin diğer birçok türleri için geçerlidir. Bu tekniğin belirli bir sorun manyeto-optik etkileri genellikle çok zayıf olduğunu herhangi bir gürültü en aza indirmek emin olmak için ekstra dikkat etmek zorunda. Yeterli titreşim yalıtımı ile optik bir tablo üzerinde kurulum oluşturarak başlayın.

Örnekten çıkan ışının optikleri, numunenin her noktasından oluşan dalga cephelerini, sonsuzluk düzeltilmiş nesnel mercek ile belirtildiği gibi, doğrusal ışınlara doğrulanmalıdır. Görüntü düzleminde bir görüntü oluşturmak için ışınları yeniden odaklamak için hedeften 200 milimetre 330 milimetre lik f ile bir kolektör lens yerleştirin. Görüntü düzleminin gerçek zamanlı görüntülenmesini etkinleştirmek için görüntü düzleminden sonra bir flip ayna sıyrık takın ve görüntü düzleminin odakta olması için 125 milimetre lik f ile bir L1-lens takın.

L1'e 135 milimetre mesafede 250 milimetrelik f ile l2 lens yerleştirin. Görüntü düzleminin büyütülmüş bir görüntüsünü yakalamak için L2 lensten 210 milimetre lik bir kamera yerleştirin ve görüntü düzlemine yerleştirilen bir iğne deliği CCD kameraya iyice odaklanana kadar L1 ve L2 lensi hareket ettirin. Görüntülenen bölgeyi küçük, desenli bir alanla sınırlamak için gerektiğinde kolektör merceğinden 200 milimetre lik bir görüntü düzlemine bir iğne deliği yerleştirin. Görüntü düzleminden sonra 75 milimetre 120 milimetre lik bir F ile Bertrand lens yerleştirin ve bertrand lensten 75 milimetre uzaklıkta bir kamera yerleştirin.

Küçük bir damla gümüş boya kullanarak, örnek tutucuya magnetoplasmonic altın-kobalt-altın film ile kaplı ticari bir DVD ızgarası olan numuneyi monte edin. Numuneyi bir elektromıknatısın kutupları arasına yerleştirin ve objektif merceği ccd kamerada iyi bir odak lama da bulunana kadar numuneye doğru hareket ettirin. Örneğin gerçek uzay görüntüsünü kullanarak optik yansıtma ölçümü yapmak için, ışığın noktasını yansıtıcı, desensiz bir bölümün üzerine yerleştirin ve mikroskobun arka odak düzlemini görselleştirmek için aynayı çevirin.

İlgi kutuplaşma durumuna karşılık gelen arka odak düzleminin alanını seçin ve enine manyeto-optik polarizasyona karşılık gelen eksen boyunca nesnel arka odak düzleminin dikdörtgen kesiti olarak ilgi alanını seçin. Işık kaynağının spektrumunu ölçmek için Normalleştirme Spektrumunu Ölçüle'yi tıklatın. Her dalga boyu 1B veri noktası kümesi ni verdikçe, ışık kaynağının tam spektrumu, her veri noktasının dalga boyu ve açı nın bir birleşimini temsil ettiği bir 2B tensör olarak kaydedilir.

Örneğin gerçek uzay görüntüsünü kullanarak, ışık kaynağını ilginin fotonik kristalinin üzerine yerleştirin ve plazmon modlarının arka odak düzleminden geçen koyu çizgiler olarak görünür olmasını sağlayarak arka odak düzlemine geri geçin. Aynı ilgi alanları ve ölçüm ayarlarını kullanarak, fotonik kristalin yansıma spektrumunu ölçmek için Yansıma Spektrumu Ölçüle'yi tıklatın. Manyeto-optik ölçüm yapmak için, iyi bir manyeto-optik yanıta karşılık gelen bir açı ve dalga boyu kullanarak histerezis döngüsüölçerek başlayın.

Histeresis döngüsünü kullanarak, döngü için manyetik alanların aralığını seçin. Ferromanyetik numuneler için, alanları tam doygun bir durumdan ters doymuş bir duruma döndürün ve aralığı doygunluk alanı üzerinde rahatça genişletin. Son olarak, tanımlanan her manyetik alan noktasında numunenin yansıttığı yoğunluğu ölçün ve istendiği gibi birden fazla döngü üzerinde tekrarlayın.

Her dalga boyu ve manyetizasyon noktası, dizinin her noktasının belirli bir açıya karşılık gelen tek bir 1D sayısal veri dizisi sağlayacaktır. Işık kaynağı yoğunluğundaki spektral değişimi hesaba katmak için, elde edilen spektrumu ışık kaynağının tayfı ile normalleştirin. Bu, sıfırdan bire doğru 2B bir sayı dizisi ve bunun için bir tam yansıtıcı ve sıfır tam absorptive koşullara karşılık karşılık gelir.

Veri analizi için, örneğin histeresis döngü kullanarak, doymuş durumların ya da ara duruma her ölçülen çerçeve atamak, sonra ara durumlar için ölçülen yoğunlukları atın ve her açısal ve dalga boyu veri noktası için ayrı ayrı doymuş yoğunlukları çıkarın. Bu şekilde, altın kobalt-altın çok katmanlı kaplı ticari bir DVD ızgara bir tarama elektron mikroskop mikrografı görülebilir. Burada ızgaranın optik ve manyeto-optik spektrumları gözlemlenebilir.

Çizgiler, birinci denklemden hesaplanan plazmon dağılım ilişkilerini gösterir ve olay radyasyonunun SPP'lere dönüştürülmesinden ve ohmik sönümleme yoluyla dağılmasından kaynaklanan yansıtıcılıkta dikkat çekici bir düşüşe karşılık gelir. Plazmonik ızgaranın manyeto-optik spektrumunda plazmon çizgileri, yüzey plazmon polaritonunda aniden tersine dönen manyeto-optik aktivitedeki artışla birlikte gelir. Çizginin şekli, manyetizasyonun yüzey plazmon polariton uyarma koşullarını biraz değiştirmesi ve böylece karşıt manyetizasyon durumları için iki farklı yüzey plazmon polaritonla sonuçlanmasıyla açıklanabilir.

Manyeto-optik etkilerin küçük büyüklüğü nedeniyle, manyetik alanın optimum sinyal-gürültü oranını sağlamak için her dalga boyunu ölçme de zamanında uygulanması gerekir. Bu kurulum manyeto-optik teknikler çeşitli için kullanılabilir, örneğin, Kerr mikroskobu için manyetik malzemelerin baskın yapısını incelemek için. Arka odak düzlemindeki dağınık ışınları gözlemlemek için olay ışığının açısal yayılmasını kısıtlayarak kırınımdaki manyeto-optik etkileri inceledik.