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 радиоэлектронике
Школа-семинар по волновым явлениям
Фотоальбом
Полезные ссылки
English


Магнитооптика и фотонные кристаллы

(9 семестр, 36 часов)

Основы магнитооптики. Гиротропные среды. Феноменология магнитооптических эффектов. Эффект Фарадея. Полярный, меридиональный и экваториальный эффекты Керра. Эффект Фохта (Котона-Мутона). Магнитный круговой дихроизм. Эллиптическая поляризация излучения.

Распространение электромагнитного излучения в однородной магнитной среде. Тензор диэлектрической проницаемости гиротропной среды. Уравнения Максвелла для магнитооптических сред. Вывод формулы эффекта Фарадея. Магнитное линейное двулучепреломление.

Микромагнитная природа магнитооптических эффектов. Продольный и поперечный эффекты Зеемана. Квантовые переходы в магнитном поле. Диамагнитные и парамагнитные переходы. Гиротропия металлов и редкоземельных гранатов.

Магнитные свойства вещества. Диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Гистерезис. Спин-обитальное взаимодействие. Обменный интеграл. Магнитные домены. Магнитные наноструктуры: доменные границы, вертикальные линии Блоха, точки Блоха и Нееля.

Магнитооптические материалы. Основные материалы магнитооптики. Удельное вращение Фарадея и коэффициент поглощения. Методы получения магнитооптических материалов. Жидкофазная эпитаксия. Магнетронное распыление. Катодное распыление. Термическое испарение в вакууме.

Экспериментальное наблюдение магнитооптических эффектов. Методы измерения магнитооптических эффектов. Применение магнитооптических эффектов для наблюдения магнитных структур. Визуализация наноструктур. Метод анизотропного темного поля.

Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля для наблюдения магнитных наноструктур. Критерий Рэлея. Идея получения оптического сверхразрешения. Оптическое ближнее поле. Сканирующий микроскоп ближнего поля. Режимы наблюдения. Наблюдение наноструктур. Особенности визуализации магнитных наноструктур. Расчет оптического ближнего поля. Метод тензорных функций Грина.

Фотонные кристаллы. Многослойные периодические структуры. Просветляющие покрытия и диэлектрические зеркала. Фотонные кристаллы. Одномерные фотонные кристаллы. Волны Блоха. Дисперсионная диаграмма. Запрещенные фотонные зоны. Аналогия между физикой твердого тела и фотоникой. Фотонные кристаллы со структурными дефектами.

Двумерные и трехмерные фотонные кристаллы. Эффект суперпризмы. Волноводное распространение света. Применения фотонных кристаллов.

Магнитные фотонные кристаллы. Перестраиваемые фотонные кристаллы. Магнитооптические эффекты в фотонных кристаллах. Явление уменьшения групповой скорости вблизи границы запрещенных зон фотонного кристалла. Усиление эффекта Фарадея. Теоретическое описание магнитооптических эффектов в фотонных кристаллах. Экспериментальные наблюдения эффекта Фарадея в фотонных кристаллах.

Нелинейная магнитооптика. Генерация второй гармоники. Поверхностная генерация второй гармоники в магнитоупорядоченных средах. Поверхностная нелинейная поляризация. Нелинейные эффекты Керра: меридиональная, экваториальная, полярная конфигурации. Интенсивностные эффекты.

Теоретическое описание нелинейных эффектов Керра. Метод тензорных электродинамических функций Грина. Визуализация наноструктур на второй оптической гармонике. Усиление эффекта генерации второй и третьей оптических гармоник в магнитных фотонных кристаллах.

Плазмонные наноструктуры. Прохождение света через уединенное субволновое отверстие. Теория Бете. Эффект экстраординарного прохождения света. Поверхностные и локализованные плазмон-поляритоны. Закон дисперсии поверхностных волн.

Магнитооптические свойства плазмонных систем. Плазмон-поляритоны в металлодиэлектрических дифракционных решетках. Усиление эффекта Фарадея. Магнитоплазмоны. Экваториальный эффект Керра в плазмонных решетках. Применения плазмонных гетероструктур в информационных и энергосберегающих технологиях.

Магнитооптика нанокомпозитных сред. Нанокомпозитные материалы. Мультислои. Методы эффективной среды. Уравнения Бругеманна и Максвелла - Гарнета. Магнитные нанокомпозиты. Эффект гигантского магнитосопротивления. Методы эффективной среды для магнитных структур.

Обратный эффект Фарадея. Обратный эффект Фарадея: качественное и количественное описание. Перемагничивание среды коротким лазерным импульсом. Методы сверхбыстрой записи информации на магнитный носитель.

Магнитооптические функциональные устройства. Оптический изолятор. Модулятор интенсивности света. Магнитооптический циркулятор. Магнитооптический дефлектор. Сенсор магнитного поля. Невзаимный волновод.

ЛИТЕРАТУРА

  1. В.И. Белотелов, А.К. Звездин. Фотонные кристаллы и другие метаматериалы, "Библиотечка журнала Квант", в. 94, 2006.
  2. А.К. Звездин, В.А. Котов. Магнитооптика тонких пленок. М.: Наука, 1988.
  3. А.Ф. Кравченко. Магнитная электроника. Новосибирск: Изд-во РАН, 2002.
  4. А.К. Звездин, "Квантовая механика плененных фотонов", Природа 2004, N 10, c.12.
  5. В.В. Климов, "Наноплазмоника", УФН 2008, т. 178, с. 875.
  6. А.В. Жуков, "Введение в нанотехнологии. Физика", 2009. http://edu.ulsu.ru/w/index.php

Программа составлена доц. В.И. Белотеловым
Утверждена на заседании кафедры 26.06.2009