ИСТИНА

Интерес к исследованиям в области фотоники вызван все нарастающими потребностями в увеличении скорости обработки информации. Особого внимания заслуживает разработка новых компонент интегральной фотоники; ожидается, что в будущем эти компоненты смогут вытеснить существующие электронные аналоги. Чтобы быть конкурентоспособными на рынке наноэлектроники, компоненты интегральной фотоники должны иметь малые размеры. Достижение малых (субволновых) размеров на данный момент возможно двумя способами: путем использования металлических (плазмонных) наночастиц и наночастиц из веществ с высоким показателем преломления. Первый подход в поисковых исследованиях используется давно, однако большие омические потери электромагнитного излечения в металлах не позволили перевести разработки за пределы лаборатории. Второй подход является технологически более универсальным, поскольку используемые вещества (полупроводники в спектральной области прозрачности) являются КМОП-совместимыми материалами, для которых процедуры изготовления являются отработанными. Достижение субволнового режима взаимодействия «свет»-«вещество» в наночастицах из веществ с большим показателем преломления обусловлено возможностью возбуждения в них фундаментальных резонансов Ми, в том числе, с ненулевым магнитным дипольным моментом. Данная тематика получила бурное развитие в 10х годах как в России, так и за рубежом. Особенно интересным представляется режим объединения наночастиц в двумерные массивы с субволновой периодичностью — так называемые метаповерхности. В метаповерхностях крайне важным является структурный аспект: их оптические свойства определяются скорее формой наноструктурирования, нежели свойствами исходного вещества. Метаповерхности из кристаллических полупроводников в полосе прозрачности являются перспективным объектом для создания новых устройств фотоники. Данный проект направлен на решение ряда проблем на стыке физики и материаловедения. Будут разработан и создан ряд субволновых наноструктур на границе раздела «полупроводник»-«воздух» или «полупроводник»-«диэлектрик», обладающих резонансным откликом на излучение ближнего ИК-диапазона. На их основе будет построено три класса сред: (1) сред, являющихся новым типом источников излучения (в т. ч., неклассического) на основе эффекта четырехволнового смешения, (2) метаповерхностей, способных активно и на суб-пикосекундных масштабах времени управлять орбитальным угловым моментом лазерных импульсов и (3) эффективно люминесцирующих субволновых резонаторов на основе прямозонных полупроводников, что будет являться предпосылкой для создания эффективных компактных КМОП-совместимых детекторов света.

1. Будут получены оптимальные геометрические параметры метаповерхностей для эффективного возбуждения электрических и магнитных дипольных Ми резонансов в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (0.8 - 1.6 мкм; в том числе, приводящих к формированию заданного фазового профиля проходящего через них лазерного пучка). 2. Будет создана серия образцов оптических метаповерхностей с резонансами в ближней инфракрасной области спектра с помощью комбинации методов плазмохимического осаждения, молекулярно-пучковой эпитаксии, электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления. 3. Будут получены характерные геометрические параметры изготовленных структур методом растровой электронной микроскопии и/или атомно-силовой микроскопии. 4. Будет проведен анализ оптических свойств изготовленных образцов с помощью линейной микроспектроскопии коэффициентов пропускания и/или отражения в спектральном диапазоне от 0.8 до 1.6 мкм, а также численный расчет локальных полей для всех обнаруженных в эксперименте резонансных особенностей в отклике структур. 2016: 1. Будут получены оптимальные геометрические параметры метаповерхностей для эффективного возбуждения электрических и магнитных дипольных Ми резонансов в ближнем инфракрасном диапазоне длин волн (0.8 - 1.6 мкм; в том числе, приводящих к формированию заданного фазового профиля проходящего через них лазерного пучка). 2. Будет создана серия образцов оптических метаповерхностей с резонансами в ближней инфракрасной области спектра с помощью комбинации методов плазмохимического осаждения, молекулярно-пучковой эпитаксии, электронно-лучевой литографии и реактивного ионного травления. 3. Будут получены характерные геометрические параметры изготовленных структур методом растровой электронной микроскопии и/или атомно-силовой микроскопии. 4. Будет проведен анализ оптических свойств изготовленных образцов с помощью линейной микроспектроскопии коэффициентов пропускания и/или отражения в спектральном диапазоне от 0.8 до 1.6 мкм, а также численный расчет локальных полей для всех обнаруженных в эксперименте резонансных особенностей в отклике структур.

1. Было впервые продемонстрировано стократное усиление нелинейно-оптического отклика кремниевых наночастиц при возбуждении излучением накачки магнитно-дипольного Ми-резонанса по сравнению с объемным кремнием. 2. Была показана модификация спектра третьей оптической гармоники в кремниевых нанодисках при сближении нанодисков и увеличении степени оптической связи между ними. 3. Показана роль возбуждения магнитного резонанса в нелинейно-оптическом отклике метаматериалов типа fishnet. 4. Показана существенная фемтосекундная модуляция поляризации света в оптическом отклике плазмонных метаматериалов с помощью новой методики стоксовой поляриметрии с фемтосекундным временным разрешением 5. Показана возможность произвольного преобразования состояния поляризации с помощью двулучепреломляющего плазмонного метаматериала субволновой толщины. 6. Показана динамика магнитооптического эффекта Керра внутри фемтосекундных лазерных импульсов, отраженных от магнитоплазмонного кристалла 7. Экспериментально исследована временная модификация фемтосекундных лазерных импульсов при отражении от металлических планарных периодических наноструктур при условии резонансного возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов. 8. Методом ближнепольной оптической микроскопии показана зависящая от направления циркулярной поляризации эмиссия поверхностных плазмон-поляритонов в олигомере эллиптических наноотверстий, проделанных в субволновой золотой пленке