Ф И З И Ч Е С К И Й   Ф А К У Л Ь Т Е Т   М Г У   и м е н и   М . В . Л О М О Н О С О В А

Кафедра фотоники и физики микроволн

Заглавная страница
Новости
История кафедры
Лаборатории
Сотрудники
Спецкурсы
Спецпрактикум
Студентам
младших курсов
Аспирантам
Практикум по радиофизике
Школа-семинар по волновым явлениям
Фотоальбом
Полезные ссылки
English


Лаборатория фотоники наноструктурированных сред

В лаборатории ведутся теоретические и экспериментальные исследования в области магнитооптики, плазмоники и акустооптики. Исследуются магнитные и оптические свойства наноструктурированных материалов, применяемых для создания новых устройств управления оптическим излучением применяемых в интегральной оптике и фотонике. Одним из наиболее ярких примеров наноструктурированных сред являются фотонные кристаллы - диэлектрические среды, у которых оптические свойства периодически модулированы в пространстве. Период модуляции сравним с длиной волны используемого излучения. Замечательным свойством такого материала является то, что он полностью пропускает только эти длины волн света, а свет других длин волн полностью отражает. В фотонном кристалле сильно меняется скорость распространения световой энергии (групповая скорость), что приводит, например, к усилению оптических нелинейных эффектов и порождает новые оптические явления. Если в фотонном кристалле содержатся слои магнитного материалла, например, железоиттриевого граната, то фотонный кристалл становится магнитным и в нем, кроме удивительных оптических свойств проявляются и магнитооптические - эффекты Фарадея и Керра возрастают в сотни раз. Дополнительное усиления магнитоопитческих, нелиниейных и акустооптических эффектов может быть также достигнуто благодаря возбуждению поверхностных плазмон-поляритонов за счет применения однородных либо структурированных металлических покрытий. Применение магнито-плазмонных структур оказывается более перспективным по сравнению с созданием фотонного кристалла, так как периодическая структура формируется в плоскости и не требуется нанесения большого количества чередующихся слоев.

Благодаря применению магнито-плазмонных наноструктур, удалось обнаружить принципиально новый магнитооптический эффект LMPIE (Longitudinal Magneto-Photonic Intensity Effect). Данный эффект существует только за счет возбуждения плазмонных мод на границе металл-магнитный диэлектрик. Величина LMPIE при одинаковых параметрах магнитной пленки может существенно превышать эффекты Фарадея и Керра. На основе магнитоплазмонных наноструктур был разработан сверхчувствительный датчик магнитного поля, обеспечивающий чувствительность на уровне 1012 Тл.

На основе структур, представляющих собой комбинацию фотонного кристалла, магнитного слоя и плазмонного покрытия, разработаны сенсоры, чувствительные к малейшим изменениям диэлектрической проницаемости внешней среды. На основе таких структур могут быть созданы биосенсоры, могущие за регистрировать единичную бактерию на своей поверхности.

Также проводятся исследования сверхбыстрой магнитной динамики с помощью установки "накачка-зондирование". Для возбуждения и детектирования магнитных явлений используются фемтосекундные лазерные импульсы. Под действием обратного эффекта Фарадея мощный лазерный импульс создает локальное эффективное поле, возмущающее магнитный порядок в структуре. Релаксация возмущения происходит с испусканием магнонов - магнитостатических спиновых волн. Динамика этого процесса наблюдается с помощью импульса зондирования, приходящего на образец с задержкой в 0..3 нс относительно возбуждающего импульса, по прямому эффекту Фарадея.

Еще одним важным направлением исследований является разработка и создания малоразмерных быстродействующих модуляторов света. Благодаря применению плазмонных наноструктур, удается существенно повысить эффективность и придельную частоту модуляции. Модуляция может осуществляться не только за счет магнитооптического эффекта, но и за счет упругооптического. Недавно была разработана конструкция акустоплазмонного модулятора, обеспечивающего глубину модуляции на уровне 0,6 при мощности 1Вт на длине волны 10,6 мкм. Столь высокая эффективность акустооптического взаимодействия может быть достигнута за счет использования плазмонного резонанса.

Исследования ведутся в тесном сотрудничестве с Международным центром квантовых технологий, а также снаучными коллективами Российских и зарубежных институтов и университетов. Все работы ведутся при финансовой поддержке грантов российских и зарубежных фондов поддержки научных исследований.


Презентации лаборатории


<1>
(PDF 919kB)
<2>
(PDF 9.0MB)
<3>
(PDF 1.6MB)
<4>
(PDF 1.4MB)
<5>
(PDF 305kB)
<6>
(PDF 598kB)
<7>
(PDF 693kB)

Состав лаборатории:
доценты В.И. Белотелов, Г.А. Князев
старшие научные сотрудники Д.О. Игнатьева, А.Н. Калиш
аспиранты И.М. Сопко, Д.А. Сылгачёва, А.Е. Храмова
студенты Р.С. Комаров, Д.М. Кричевский, М.В. Гогуев, А.А. Воронов

Контакты:
комн. 4-64
комн. 2-60, тел. 28-98