Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.03, кандидат наук Хохлов, Николай Евгеньевич

• Хохлов, Николай Евгеньевич
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Хохлов, Николай Евгеньевич

Оглавление

Введение

Глава 1. Общие вопросы оптики и магнитооптики плазмонных структур

1.1 Плазмон-поляритоны

1.1.1 Поверхностные плазмон-поляритоны на плоской границе раздела металл / диэлектрик

1.1.2 Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов

1.1.3 Локализованные плазмон-поляритоны в металлических наночастицах

1.2 Магнитооптические эффекты в однородных и структурированных материалах

1.2.1 Магнитооптические эффекты в однородных материалах

1.2.2 Магнитооптические эффекты в магнитофотонных кристаллах

1.2.3 Магнитооптические эффекты в плазмонных структурах

1.3 Фотовозбуждение электронов металла лазерным импульсом

1.4 Активная плазмоника

1.4.1 Изменение свойств плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла

1.4.2 Изменение свойств плазмон-поляритонов во внешнем магнитном поле

1.4.3 Акустическая модуляция свойств плазмон-поляритонов

1.5 Численный метод расчета оптического отклика периодических слоистых сред

Глава 2. Взаимодействие импульсов плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла

2.1 Процессы фотовозбуждения и термализации электронов металла при распространении импульса поверхностных плазмон-поляритонов

2.2 Теоретическое описание динамики импульсов плазмон поляритонов

накачки и сигнального в приближении медленно меняющейся амплитуды

2.3 Выбор оптимальных параметров для эффективного взаимодействия импульсов поверхностных плазмон-поляритонов

2.4 Феноменологический анализ изменений длительности импульсов плазмон-поляритонов

2.5 Изменение длительности плазмонных импульсов и задержки между ними

Выводы к главе

Глава 3. Резонансное усиление магнитооптических эффектов при возбуждении плазмон-поляритонов

3.1 Обратный эффект Фарадея при распространении поверхностных плазмон-поляритонов

3.2 Особенности экваториального эффекта Керра в магнитоплазмонных кристаллах

3.3 Усиление магнитооптических эффектов в магнитофотонных кристаллах с плазмонной решеткой

3.3.1 Структура исследуемых магнитофотонных кристаллов с плазмонным покрытием

3.3.2 Экспериментальная установка для измерения магнитооптических эффектов

3.3.3 Методика измерений эффекта Фарадея

3.3.4 Методика измерений экваториального эффекта Керра

3.3.5 Оптические характеристики исследуемых магнитофотонных кристаллов с плазмонным покрытием

3.3.6 Магнитооптические эффекты в исследуемых магнитофотонных кристаллов с плазмонным покрытием

Выводы к главе

Глава 4. Акустическое управление поверхностными плазмон-поляритонами

4.1 Взаимодействие акустической волны и оптических мод плазмонной решетки

4.1.1 Распространение акустической волны в сверхрешетке

4.1.2. Акустическая модуляция параметров структуры

4.2 Методика расчета

4.3 Особенности взаимодействия оптических мод плазмонной решетки и акустической волны

4.3.1 Модуляции коэффициента отражения при возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов

4.3.2 Модуляции коэффициента отражения при возбуждении локализованных плазмон-поляритонов и щелевых мод

Выводы к главе

Заключение

Список публикаций по теме диссертации

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резонансные оптические эффекты при оптическом, магнитном и акустическом воздействиях на плазмон-поляритоны в слоистых структурах»

Введение

Диссертационная работа посвящена исследованию резонансных оптических эффектов в периодических наноструктурированных материалах при оптическом, магнитном и акустическом воздействии на поверхностные плазмон-поляритоны и волноводные моды.

За последние десятилетя развише технологии привело к возможности создания структур с перестраиваемыми оптическими свойствами и характерными размерами порядка нескольких десятков и менее нанометров. Применение таких структур позволяет управлять характеристиками оптического излучения на пространственных масштабах, меньших длины волны света. Повышение эффективности управления достигается, главным образом, за счет наноструктурирования, а не оптимизации химического состава материалов. Прикладной интерес к наноструктурированным средам обусловлен возможностью их применения для управления оптическими сигналами в новых устройствах интегральной оптики и нанофотоники, для создания новых типов анализаторов химического состава жидкостей и газов, обладающих высокой чувствительностью и малыми временами отклика.

Быстро развивающейся ветвыо фотоники является плазмоника, которая открывает возможности для сочленения устройств электроники и фотоники в интегральных микросхемах, повышения предела чувствительности био-, химических и других сенсоров. Ключевым объектом изучения плазмоники являются плазмон-поляритоиы - связанные колебания электромагнитного поля световой волны и электронов проводимости металла или полупроводника. Для возбуждения плазмон-поляритопов оптическим излучением необходимо выполнение условий фазового синхронизма, которые достигаются, в частности, в наноструктурированных средах. При возбуждении плазмон-полярптонов происходит локализация электромагнитной энергии на пространственных масштабах, меньших длины волны излучения, что повышает эффективность взаимодействия фотонов и электронов. Эта особенность плазмонных структур

может использоваться для сочленения традиционных устройств электроники и оптических элементов передачи и обработки информации.

В большинстве практически значимых случаев важной является возможность управления оптическими свойствами плазмонных структур, например, их коэффициентами отражения и прохождения. К настоящему времени предложено значительное количество методов такого активного управления посредством внешнего воздействия. В качестве внешнего воздействия применяются электрическое или магнитное поля, нагрев материалов, акустические волны и др. Зависимость оптических свойств плазмонных структур от внешнего воздействия может использоваться в различных сенсорах: магнитного поля, акустических колебаний и др.

Актуальность работы обусловлена необходимостью увеличения эффективности управления оптическим излучением и плазмон-поляритонами, связанной с развитием технологий нанофотоники. Кроме того, большую важность имеет задача уменьшения пространственных и временных масштабов, на которых реализован контроль оптических мод. Описание закономерностей взаимодействия света с плазменными структурами необходимо для создания новых устройств оптической обработки и передачи информации.

Целью диссертационной работы является теоретическое и экспериментальное изучение особенностей оптических и магнитооптических эффектов и закономерностей, связанных с возбуждением плазмон-поляритонов и волноводных мод в плазмонных структурах при внешнем оптическом, магнитном и акустическом воздействиях.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи: 1. Разработать теорию и провести анализ нелинейного взаимодействия импульсов плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла.

2. Развить и экспериментально проверить теоретические модели, описывающие интенсивностные и поляризационные магнитооптические эффекты в периодических структурированных средах.

3. Построить теоретическую модель ближнепольного взаимодействия акустических и плазмон-поляритонных мод. Провести анализ условий усиления акустооптических эффектов при структурировании плазмонной пленки.

Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:

1. Впервые выполнено теоретическое исследование изменения длительности и времени задержки между импульсами плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла.

2. Предсказано появление намагниченности структуры за счет обратного эффекта Фарадея при распространении поверхностных плазмон-поляритонов вдоль границы металл / магнитный диэлектрик.

3. Предложена теоретическая модель, описывающая особенности появления и усиления экваториального эффекта Керра при возбуждении плазмон-поляритонов на границе металл/воздух в магнитоплазмонных структурах.

4. Впервые экспериментально продемонстрировано появление и резонансное усиление магнитооптических эффектов при возбуждении волноводных и плазмопных мод магнитофотонных кристаллов с плазмонной решеткой.

5. Впервые исследовано резонансное изменение оптического коэффициента отражения акустической сверхрешетки с плазмонным покрытием при взаимодействии поверхностных плазмонных и акустических мод.

Практическая значимость диссертационной работы

Результаты, изложенные в диссертации, могут быть применены для создания

новых типов устройств обработки и записи информации оптическими и

магнитооптическими методами, а также для повышения чувствительности сенсоров магнитного поля и акустических волн.

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

1. При фотовозбуждении электронов металла фемтосекундным плазмонным импульсом накачки длительность сигнального импульса изменяется на 30%, если плотность энергии лазерного импульса накачки составляет порядка 1,5 мДж/см2. При этом изменение временной задержки между импульсами зависит от их параметров и достигает 25 фс.

2. Поверхностные плазмон-поляритоны, распространяющиеся вдоль границы металл / магнитный диэлектрик, индуцируют намагниченность диэлектрика за счет обратного эффекта Фарадея.

3. Магнитооптический экваториальный эффект Керра при возбуждении плазмон-поляритонов на границе металл/воздух обусловлен взаимодействием плазмон-поляритонов на границах металл/воздух и металл/магнитный диэлектрик и может быть описан моделью связанных осцилляторов.

4. В магнитофотонных кристаллах с плазмонным покрытием при возбуждении волноводных мод, локализованных в брэгговских зеркалах и микрорезонаторном слое, магнитооптические эффекты Фарадея и Керра резонансно усиливаются в несколько раз.

5. Модуляция оптического коэффициента отражения за счет акустических волн в плазмонном кристалле резонансно усиливается в несколько десятков раз при одновременном возбуждении щелевых и локализованных плазмонных мод.

Достоверность результатов обусловлена адекватностью использованных физических моделей и математических методов, выбранных для решения поставленных задач, корректностью использованных приближений, а также соответствием результатов теоретических и численных расчетов и

экспериментальных данных. Все используемые в экспериментах измерительные приборы были протестированы и откалибровапы, их инструментальная погрешность определялась независимо в ходе тестовых экспериментов с заведомо предсказуемыми результатами. Эксперименты выполнялись многократно с повторяемыми результатами. Результаты опубликованы в рецензируемых журналах, обсуждены на международных конференциях, семинарах.

Личный вклад автора

Все представленные в диссертации результаты получены автором лично или при его определяющем участии. Содержание диссертации и основные положения, выносимые на защиту, отражают персональный вклад автора в опубликованные работы. Подготовка к публикации полученных результатов проводилась совместно с соавторами, при этом вклад диссертанта был определяющим.

Структура, объем и содержание работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка цитируемой литературы. Работа содержит 132 страницы, включает 59 рисунков, 3 таблицы и 165 библиографических ссылок.

Основная часть работы имеет следующую структуру.

Глава 1 представляет собой обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных общим свойствам плазмон-поляритонов и методам активного управления их характеристиками, а также оптическим и магнитооптическим свойствам структурированных материалов, таких как фотонные кристаллы и плазмонные структуры. Также приводится описание процесса фотовозбуждения электронов фемтосекундным лазерным импульсом и соответствующего изменения диэлектрической проницаемости металла. В последней части главы приводится краткое описание численного метода связанных мод в пространстве Фурье (ЛС\¥А), использованного в работе для расчета оптических и магнитооптических свойств слоистых структур.

В Главе 2 рассматриваются особенности взаимодействия импульсов поверхностных плазмон-поляритонов при фотовозбуждении электронов металла. В первой части главы проводится рассмотрение процессов фотовозбуждения и термализации электронов металла при распространении импульса поверхностных плазмон-поляритонов. Далее изложен вывод системы уравнений для медленно меняющихся амплитуд двух плазмонных импульсов, взаимодействующих посредством неоднородности диэлектрической проницаемости металла при фотовозбуждении электронов; даны оценки начальных параметров импульсов для решения полученной системы уравнений; приведен феноменологический анализ изменений времени задержки между импульсами и длительности каждого из импульсов. В заключительной части главы приведены результаты и анализ численного решения полученной системы уравнений для гладкой границы золото-воздух.

Глава 3 посвящена рассмотрению особенностей магнитооптических эффектов - эффекта Фарадея, экваториального эффекта Керра и обратного эффекта Фарадея - при возбуждении поверхностных плазмон-поляритонов. Глава состоит из трех частей. В первой части рассмотрены возникновение намагниченности структуры вследствие обратного эффекта Фарадея при распространении уединенного плазмон-поляритона и особенности эффекта при интерференции нескольких плазмон-поляритонов. Во второй части главы изложена теоретическая модель, объясняющая экспериментально наблюдаемое появление и усиление экваториального эффекта Керра при возбуждении плазмон-поляритонов на границе раздела металл/воздух в магнитоплазмонных кристаллах. В третьей части главы изложены результаты экспериментального исследования особенностей магниооптических эффектов Фарадея и экваториального эффекта Керра при возбуждении волноводных и плазмонных мод магнитофотонных кристаллов с плазмонным покрытием.

В Главе 4 рассмотрены особенности резонансного изменения оптического коэффициента отражения структуры, состоящей из акустической сверхрешетки с нанесенной на ее поверхность одномерной плазмонной решеткой.

Последовательно рассмотрено влияние на коэффициент отражения структуры различных геометрических параметров плазмонной решетки; описаны особенности модуляции коэффициента отражения при возбуждении различных собственных оптических мод структуры.

В заключении сформулированы выводы диссертационной работы.

Публикации

Основные результаты исследований отражены в 27 печатных работах, из них 4 статьи в рецензируемых научных журналах, включенных в перечень ведущих периодических изданий ВАК [П1-П4], 3 статьи в прочих журналах [П5-П7] и 20 публикаций в сборниках трудов и тезисов конференций [П8-П27].

Апробация диссертационной работы

Результаты работы представлены на 21 докладе на научных конференциях в России и за рубежом: Международный симпозиум по магнетизму «MISM» (Москва, 2011, 2014), Международная конференция по метаматериалам, фотонным кристаллам и плазмонике «МЕТА 2014» (Сингапур, 2014), Международная конференция по оптике «CAOL2013» (Судак, 2013), Международный симпозиум по магнетизму и оптике «MORIS 2013» (Сайтама, Япония, 2013), Международная школа по плазмонике «Summer School on Plasmonics 3» (Каржез, Франция, 2013), Международная конференция «Days on diffraction 2012» (Санкт-Петербург, 2012), Международная конференция «ICONO/LAT» (Москва, 2013), Международная конференция «Фундаментальные проблемы оптики» (Санкт-Петербург, 2010, 2012), Всероссийская школа-семинар «Физика и применение микроволн» (Москва, 2011, 2013), Международная школа для молодых ученых «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» (Казань, 2010), Международная конференция молодых ученых «Ломоносов» (Москва, 2010, 2013), Всероссийская школа-семинар «Волновые явления в неоднородных средах» (Москва, 2010, 2012, 2014), Всероссийская конференция молодых ученых «Наноэлектроника, нанофотоника и нелинейная физика» (Саратов, 2013).

Глава 1. Общие вопросы оптики и магнитооптики плазмонных структур

В главе представлен обзор теоретических и экспериментальных работ, посвященных общим свойствам плазмон-поляритонов и методам активного управления их характеристиками, а также оптическим и магнитооптическим свойствам структурированных материалов, таких как фотонные кристаллы и плазмонные структуры. Также приводится описание процесса фотовозбуждения электронов фемтосекундным лазерным импульсом и соответствующего изменения диэлектрической проницаемости металла. В последней части главы приводится краткое описание численного метода связанных мод в пространстве Фурье (11С\УА), использованного в работе для расчета оптических и магнитооптических свойств слоистых структур.

1.1 Плазмон-поляритоиы

В последние годы все больший интерес исследователей привлекают структурированные среды, содержащие в различных комбинациях металлы и диэлектрики. Такой интерес связан, в том числе, и с возможностью использования оптических свойств таких сред для сопряжения устройств фотопики и кремниевой электроники. При определенных условиях на границе раздела металла и диэлектрика возможно существование поверхностных волн смешанной природы, квантами энергии которых являются плазмон-поляритоны. В случае, когда электромагнитная волна распространяется вблизи поверхности проводника, возникает ее взаимодействие с электронами проводимости, свойства которых схожи со свойствами плазмы. Таким образом, имеют место совместные возбуждения электромагнитного поля и плазмы электронов; кванты энергии такой волны смешанной природы называются «плазмон-поляритоны». Возбуждение плазмон-поляритонов в металлодиэлектрических структурах проявляется, в первую очередь, в оптических откликах структуры [1-6].

1.1.1 Поверхностные плазмон-поляритоны на плоской границе раздела металл / диэлектрик

- ■ Ш^г, с, —> Р

е2

Рис. 1.1 Схематическое изображение электрического поля затухающего поверхностного плазмон-поляритона, распространяющейся вдоль границы раздела сред с диэлектрическими проницаемостями е/ (область г > 0) и £? (область г < 0).

Рассмотрим плоскую границу двух сред с диэлектрическими проницаемостями е1 и (Рис. 1.1). Для системы уравнений Максвелла и граничных условий поиск собственных решений в виде волны, распространяющейся вдоль границы раздела сред и затухающей в направлениях, перпендикулярных этой границе, дает решение в СГС в виде [1-5]:

Е, =А

л)

, Н { = А

Ц ^-/-„Г-иГ)

в области 2 > 0, заполненной материалом с и

Е2 = А

н7 = л

'о4

о

/( ¡л -Л)

(1.1)

(1.2)

в области г<0, заполненной материалом с е2- В выражениях (1.1) и (1.2) Ео -амплитуда электрического поля волны, со - частота волны, (3 - компонента волнового вектора, направленная вдоль границы, у и — компонента,

перпендикулярные границе в соответствующей среде, с - скорость света в вакууме, / - мнимая единица.

Компоненты волнового вектора распространяющейся электромагнитной волны в уравнениях (1.1) и (1.2) имеют вид:

р = I е,ег

с £2

(1.3)

7|2 — Р2 ~

<

и>

Су

с—

_

и>

е,

/ ч

и) С,

, 2

(1.4)

Для того, чтобы искомая поверхностная волна распространялась вдоль границы раздела сред и затухала в перпендикулярных направлениях, диэлектрические проницаемости сред должны удовлетворять условиям:

£{е2 < О,

<£•, + 8г > 0.

(1.5)

Из (1.5) следует, что для существования поверхностных плазмон-поляритонов диэлектрическая проницаемость одной из сред должна быть отрицательной и по абсолютной величине превосходить проницаемость второй среды. Это условие выполняется для границы раздела металл-диэлектрик в оптическом и ближнем ИК диапазонах частот, так как действительные части диэлектрических проницаемостей металлов в этих диапазонах отрицательны. Согласно модели Друде, которая достаточно хорошо описывает экспериментальные данные, для действительной части комплексной диэлектрической проницаемости металлов справедливо выражение [7-9]:

е'

Ш

(1-6)

где £т - некоторая постоянная, определяемая структурой электронных уровней

^47г пе2

- - плазменная частота металла, п - концентрация

Рис. 1.2. Дисперсионная кривая поверхностных плазмон-поляритонов на границе металл-воздух (1.3) (сплошная линия) и световая линия со = ск (пунктир); ко = соо/с, с - скорость света в вакууме.

электронов проводимости в металле, те, е - масса и заряд электрона соответственно. Для металлов значения сиг лежат в ультрафиолетовой области

[8,9]. Поэтому для металлов в ближнем ИК и видимом диапазоне частот выполняется условие <0. При этом типичные значения |е'| для металлов по порядку величины составляют 101, например, при длине волны 800 нм экспериментально полученные значения е' составляют для золота е'а„=-26,3, для серебра е'а^= -26,9, для меди е'с„= -26,3 [10]. Характерный вид дисперсионной зависимости (1.3) для поверхностных плазмон-поляритонов на границе раздела металл-воздух с учетом (1.6) представлен на Рис. 1.2.

Поверхностные плазмон-поляритонны обладают рядом свойств, отличающих их от объемных электромагнитных волн.

Во-первых, волновое число поверхностного плазмон-поляритона больше волнового числа фотона в свободном пространстве к0=со/с при одинаковой частоте (Рис. 1.2). Это означает, что длина волны поверхностного плазмона меньше длины волны фотона той же частоты. Также следствием неравенства волновых векторов является невозможность возбуждения поверхностного плазмона обычными фотонами (на дисперсионной диаграмме рис. 1.3 нет пересечения линий для поверхностных плазмон-поляритонов и со = ¡Зс). Поэтому

на практике применяют специальные методы возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов (см. далее).

Во-вторых, поверхностные волны могут иметь только ТМ поляризацию, а вектор напряженности электрического поля кроме компоненты Е2, перпендикулярной границе раздела, имеет компоненту Ех, параллельную направлению распространения поверхностного плазмона (Рис. 1.3). При этом из (1.1) и (1.2) следует, что в поверхностных электромагнитных волнах компоненты Ех и Ег смещены друг относительно друга по фазе на л/2.

В-третьих, поверхностные плазмоны являются сильно локализованными вблизи границы раздела сред (Рис. 1.4). Эта локализация возникает из-за того, что у поверхностных плазмонов ¿-компоненты волнового вектора (1.4) являются чисто мнимыми величинами, в результате чего поля спадают экспоненциально по мере удаления от границы раздела (Рис. 1.4).

Из-за наличия затухания в металле амплитуда поверхностных плазмонов уменьшается вдоль направления распространения. В случае не очень больших Д длина распространения поверхностных плазмонов 1ргор (расстояние, на котором интенсивность плазмона уменьшается в е раз) может быть найдена из мнимой части волнового числа поверхностного плазмона:

1ргор 2(3" ~ ои

£ т 6(1

(1.7)

где диэлектрическая проницаемость диэлектрика, с которым граничит металл.

е.,

Р*

ii

Рис. 1.3 Взаимная ориентация векторов электрического и магнитного полей в поверхностной электромагнитной волне.

200 нм

Рис. 1.4. Распределение поглощенного тепла, пропорциональное локальной интенсивности электромагнитного поля поверхностного плазмон-поляритона,, в золотой одномерной решетке, рассчитанное методом конечных элементов в пространственно-временной области [11].

Рассмотрим некоторые оценки длины распространения плазмонов 1ргор и глубины их проникновения в металл и диэлектрик вдоль оси г:

Sdjn =

1

2/,

(1.8)

m,d

Как видно из дисперсионных соотношений (1.3) и (1.4), обе эти характеристики в сильной степени зависят от частоты плазмон-поляритона. Поверхностные плазмоны с частотой, близкой к плазменной частоте электронов в металле со,,, имеют высокую локализацию вдоль оси z и очень малую длину распространения из-за потерь, которые всегда присутствуют в реальных металлах. Выражения (1.7) и (1.8) дают следующие оценки длин распространения и глубин проникновения: для поверхностных плазмонов на плоской границе серебро-воздух на частоте, соответствующей длине волны фотона в вакууме Я = 450 нм ¡prop= 16 мкм и Sj= 180 нм; на частоте, соответствующей длине волны фотона в вакууме Я = 1,5 мкм 1ргор - 1080 мкм и 6d - 2,6 мкм. В целом существует закономерность - чем сильнее локализация поверхностного плазмона, тем меньше длина его распространения. В металле глубина проникновения бт и степень локализации остается приблизительно равной 20 нм в широком диапазоне частот [1-5,12].

1.1.2 Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов

Из выражения (1.3) следует, что волновой вектор объемной электромагнитной волны в диэлектрике k0J~£^ меньше волнового вектора ППП

на коэффициент yjsm / (sd + sm) > 1, и прямое преобразование фотона в ППП

невозможно для случая гладкой границы раздела металл-диэлектрик. Поэтому для возбуждения ППП на практике применяют специальные методы возбуждения ППП, чтобы выполнялось условие фазового синхронизма для фотона и ППП:

ß - к"^^. Это достигается, например, при эффекте нарушения полного

внутреннего отражения (геометрии Кретчманна (Рис. 1.5(а)) и Отто (Рис. 1.5(6)) или при дифракции на решетке (Рис. 1.5(в)).

В геометрии Кретчманна свет на металлическую пленку падает через диэлектрическую призму с проницаемостью епр >£ под углом в большим, чем

угол полного внутреннего отражения [13]. При этом условие фазового синхронизма для ППП ß - sin(0) будет выполняться. Тогда в угловом

спектре коэффициента отражения наблюдается ярко выраженный провал, связанный с туннелированием света и возбуждением ППП на нижней границе металлической пленки. Так как туннелирование происходит через металл, то метод Кретчманна эффективен для пленок толщиной не более 80 нм, при больших толщинах эффективность возбуждения ППП значительно падает.

В геометрии Отто возбуждение Г1ПП происходит на верхней границе металла, а туннелирование фотона происходит через диэлектрическую пленку [14].

Рис. 1.5. Основные методы возбуждения ППП, применяемые на практике: (а) геометрия Кретчманна, (б) геометрия Отто, (в) решеточный метод.

Выполнение условия фазового синхронизма также происходит при дифракции фотона на периодической структуре. При этом периодически перфорирован может быть как металл, так и диэлектрик; структура может иметь одно- или двумерную перфорацию.

В этом случае условие фазового синхронизма выглядит следующим образом:

к0^ьт(в)е11 = /?еппп + и, + и2 (1.9)

где е3 — диэлектрическая проницаемость среды, из которой падает свет, 0 - угол падения, вх и ву - векторы обратной решетки, параллельные плоскости раздела металл-диэлектрик, Сх = 2к/с1х иСу = 2кМу, с1х и с1у - периоды решетки вдоль осей х и у, е" единичный вектор в плоскости падения света, параллельный границе раздела металл-диэлектрик, еппп - единичный вектор вдоль направления распространения ППП, м,им; - целые числа. В данной конфигурации ППП могут возбуждаться на верхней или нижней границе металла. Стоит отметить, что значение /? в выражении (1.3), выведенном для гладкой границы металл-

диэлектрик, и значение /? в выражении (1.9) для решеток различаются. Но при малом размере щелей/отверстий решетки выражение (1.3) достаточно хорошо описывает спектральные положения и зависимости ППП резонансов, возбуждаемых в решетке. Например, из формулы (1.9) следует, что резонанс, советующий возбуждению ППП, испытывает красное смещение при увеличении периода решетки, что подтверждается

экспериментально [11] (Рис. 1.6).

Также существуют другие методы оптического возбуждения ППП: за счет фокусировки света микрообъективом с большой численной апертурой [16],

Егвгду («VI

• 0=800тп

• ОввМтп

• 0=900 тп

• 0=950 тл

• 0= 1.000 Г1гл » 1.050 пт

• 0= 1.100 пгп

№■«250141 7"= 200 пи

1.200 1.300 1.400 1,500 1.800 1.700 Шагаклдт (пт)

Рис. 1.6. Спектральное положение резонанса, соответствующего

возбуждению ППП в металлической решетке, при разных ширинах металлических полосок О одномерной решетки. IV - ширина воздушных щелей в решетке, т -высота решетки [11].

(В)

□ Диэлектрик

□ Металл

□ Воздух

Рис. 1.7. Методы возбуждения ППП (а) за счет фокусировки света микрообъективом с большой численной апертурой; (б) ближним полем оптоволоконного зонда; (в) ближним полем волновода; (г) утекающими модами микронеоднородности [15].

возбуждение ближним полем оптоволоконного зонда [17,18], возбуждение ближним полем волновода [19], возбуждение утекающими модами микронеоднородности [20] (Рис. 1.7). В настоящее время эти методы применяются, в основном, для возбуждения локализованных плазмон поляритонов и редко применяются на практике, в отличие от призменных и решеточного методов, которые применяются, например, в сверхчувствительных сенсорах [21,22].

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Хохлов, Николай Евгеньевич, 2015 год

Список литературы

1. Майер С.А. Плазмоника. Теория и приложения. Москва: Регулярная и хаотическая динамика, 2011.

2. Климов В.В. Наноплазмоника. Москва: Физматлит, 2010.

3. Брандт Н.Б., Кульбачинский В.А. Квазичастицы в физике конденсированного состояния. Москва: Физматлит, 2007.

4. Surface Plasmon Nanophotonics / ed. Brongersma, Mark L., Kik P.G. Dordrecht: Springer Series in Optical Sciences, 2007.

5. Либенсон M.H. Поверхностные электромагнитные волны в оптике // Соросовский Образовательный Журнал. 1996. Т. 10.

6. Fano U. Some Theoretical Considerations on Anomalous Diffraction Gratings // Phys. Rev. 1936. Vol. 50, № 6. P. 573-573.

7. Drude P. Zur Elektronentheorie der Metalle // Ann. Phys. 1900. Vol. 306, № 3. P. 566-613.

8. Ашкрофт H., Мермин H. Физика твёрдого тела. Том 1. Мир. Москва: ред. Мамышев, 1996.

9. Кашкаров П.К., Тимошенко В.Ю. Оптика твердого тела и систем пониженной размерности. Москва: Физический факультет МГУ, 2009.

10. Palik E.D. Handbook of Optical Constants of Solids. Academic Press, 1998.

11. Sobhani A. et al. Narrowband photodetection in the near-infrared with a plasmon-induced hot electron device // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 1643.

12. Juve V. et al. Size-Dependent Surface Plasmon Resonance Broadening in Nonspherical Nanoparticles: Single Gold Nanorods // Nano Lett. 2013. Vol. 13, № 5. P. 2234-2240.

13. Kretschmann E., Raether H. Radiative decay of nonradiative surface plasmons excited by light// Z Naturforsch A. 1968. Vol. 23.

14. Otto A. Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection //Z. Für Phys. 1968. Vol. 216, № 4. P. 398^110.

15

16

17

18

19

20

21

22

23

24

25

26

27

28

Bouhelier A., Wiederrecht G.P. Surface plasmon rainbow jets // Opt. Lett. 2005. Vol. 30, № 8. P. 884-886.

Stegeman G.I., Wallis R.F., Maradudin A.A. Excitation of surface polaritons by end-fire coupling// Opt. Lett. 1983. Vol. 8, № 7. P. 386-388. Maier S.A. et al. Experimental demonstration of fiber-accessible metal nanoparticle plasmon waveguides for planar energy guiding and sensing // Appl. Phys. Lett. 2005. Vol. 86, № 7. P. 071103.

Kang T. et al. Rainbow Radiating Single-Crystal Ag Nanowire Nanoantenna // Nano Lett. 2012. Vol. 12, № 5. P. 2331-2336.

Ye F., Burns M.J., Naughton M.J. Plasmonic Halos—Optical Surface Plasmon Drumhead Modes // Nano Lett. 2012. Vol. 13, № 2. P. 519-523. Konopsky V.N. Plasmon-polariton waves in nanofilms on one-dimensional photonic crystal surfaces // New J. Phys. 2010. Vol. 12, № 9. P. 093006. Konopsky V.N., Alieva E.V. Long-range plasmons in lossy metal films on photonic crystal surfaces // Opt. Lett. 2009. Vol. 34, № 4. P. 479. Ye F. et al. Optical and electrical mappings of surface plasmon cavity modes // Nanophotonics. 2014. Vol. 3, № 1-2. P. 33^19.

Anker J.N. et al. Biosensing with plasmonic nanosensors // Nat. Mater. 2008. Vol. 7, №6. P. 442-453.

Zvezdin A.K., Kotov V.A. Modern Magnetooptics and Magnetooptical Materials. IOP Publishing. Bristol and Philadelphia, 1997. Prasad P.N. Nanophotonics. Wiley. Hoboken, 2004.

Звездин А.К., Котов В.А. Магнитооптика тонких пленок. Москва: Наука, 1988.

Фарадей М. Экспериментальные исследования по электричеству. Том 3. Перевод с английского В.С.Гохмана и Т.Н.Кладо. Комментарии и редакция Т.П.Кравца и Я.Г.Дорфмана. Москва: Издательство Академии Наук СССР, 1959.

Kerr J. On rotation of the plane of polarization by reflection from the pole of a magnet//Philos. Mag. Ser. 5. 1877. Vol. 3,№ 19. P. 321-343.

29. Mansuripur M. The physical principles of magneto-optical recording. Cambridge: Cambridge University Press, 1998.

30. Кринчик Г.С., Артемьев В.А. Магнитооптические свойства Ni, Со и Fe в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра // ЖЭТФ. 1967. Т 53. с. 1901-1912.

31. Beaurepaire Е. et al. Ultrafast Spin Dynamics in Ferromagnetic Nickel // Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 76, № 22. P. 4250-4253.

32. Bigot J.-Y., Vomir M., Beaurepaire E. Coherent ultrafast magnetism induced by femtosecond laser pulses // Nat. Phys. 2009. Vol. 5, № 7. P. 515-520.

33. Hansteen F. et al. Nonthermal ultrafast optical control of the magnetization in garnet films // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 73, № 1. P. 014421.

34. Kimel A.V. et al. Ultrafast non-thermal control of magnetization by instantaneous photomagnetic pulses. // Nature. 2005. Vol. 435, № 7042. P. 655-657.

35. Питаевский Jl.П. Электрические силы в прозрачной среде с дисперсией // ЖЭТФ. 1960. Т 39. с. 1450-1458.

36. Pitaevskii L.P. Electric forces in a transparent dispersive medium // Sov. Phys. JETP. 1961. Vol. 12. P. 1008-1013.

37. Соколов И.В. Момент импульса электромагнитной волны, эффект Садовского и генерация магнитных полей в плазме. 1991. Т. 161, № 10. с. 175-190.

38. Hertel R. Microscopic theory of the inverse Faraday effect // arXiv:cond-mat/0509060 [cond-mat.other], 2005.

39. Абдулаев А.Ш., Фролов А.А. К теории обратного эффекта Фарадея в неоднородной плазме // Письма в ЖЭТФ. Т. 33, № 2. с. 107-108.

40. Raja M.Y.A., Allen D., Sisk W. Room-temperature inverse Faraday effect in terbium gallium garnet // Appl. Phys. Lett. 1995. Vol. 67, № 15. P. 2123-2125.

41. Mikhaylovskiy R., Hendry E., Kruglyak V. Ultrafast inverse Faraday effect in a paramagnetic terbium gallium garnet crystal // Phys. Rev. B. 2012. Vol. 86, № 10. P. 100405.

42. Yablonovitch E. Photonic band-gap structures // J. Opt. Soc. Am. B. 1993. Vol. 10, №2. P. 283-295.

43. Yablonovitch E. One-way road for light // Nature. 2009. Vol. 461. P. 744.

44. Joannopoulos J.D. M.R., J W. Photonic crystals. Princeton NJ: Princeton University Press, 1995.

45. Joannopoulos J.D., Villeneuve P.R., Fan S. Photonic crystals: putting a new twist on light//Nature. 1997. Vol. 386, №6621. P. 143-149.

46. Benisty H. et al. Photonic Crystals. Springer, 2005.

47. Lord Rayleigh. On the maintenance of vibrations by forces of double frequency, and on the propagation of waves through a medium endowed with a periodic structure// Philos. Mag. 1887. Vol. 34. P. 145-159.

48. Lord Rayleigh. On the reflection of light from a regularly stratified medium // Proc R. Soc. Lond. 1917. Vol. 93. P. 565-577.

49. Yeh P., Yariv A., Hong C.-S. Electromagnetic propagation in periodic stratified media. I. General theory // J. Opt. Soc. Am. 1977. Vol. 67, № 4. P. 423-438.

50. Inoue M. et al. Magnetophotonic crystals // J. Phys. Appl. Phys. 2006. Vol. 39, № 8. P. R151-R161.

51. Mehta K.K. et al. High-Q CMOS-integrated photonic crystal microcavity devices // Sci. Rep. 2014. Vol. 4.

52. Khokhlov P.E., Sinitskii A.S., Tretyakov A.Y.D. Inverse photonic crystals based on silica // Dokl. Chem. 2006. Vol. 408, № 1. P. 61-64.

53. Inoue M. et al. Magnetophotonic crystals // INTERMAG 2006 - IEEE Int. Magn. Conf. 2006. Vol. 39, № 8. P. 19.

54. Inoue M., Levy M., Baryshev A.V. Magnetophotonics: From Theory to Applications. Springer, 2013.

55. Lyubchanskii, I. L., Dadoenkova, N. N., Zabolotin, A. E., Lee, Y. P., Rasing, Th. Optical bistability in one-dimensional magnetic photonic crystal with two defect layers //J. App. Phys., 2008. Vol. 103, №7, 07B321.

56. Levy M., Li R. Polarization rotation enhancement and scattering mechanisms in waveguide magnetophotonic crystals // Appl. Phys. Lett. 2006. Vol. 89, № 12. P. 121113.

57. Lyubchanskii I.L. et al. Magnetic photonic crystals // J. Phys. Appl. Phys. 2003. Vol. 36, № 18. P. R277.

58. Klos J.W. et al. Photonic-magnonic crystals: Multifunctional periodic structures for magnonic and photonic applications // J. Appl. Phys. 2014. Vol. 115, № 17. P. 174311.

59. Belotelov V.l., Zvezdin A.K. Magneto-optical properties of photonic crystals // J. Opt. Soc. Am. B. 2005. Vol. 22, №1.P. 286-292.

60. Inoue M. et al. One-dimensional magnetophotonic crystals // J. Appl. Phys. 1999. Vol. 85, № 8. P. 5768-5770.

61. Kahl S., Grishin A.M. Enhanced Faraday rotation in all-garnet magneto-optical photonic crystal // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 84, № 9. P. 1438-1440.

62. Fedyanin A.A. et al. Enhanced Faraday and nonlinear magneto-optical Kerr effects in magnetophotonic crystals // J. Magn. Magn. Mater. 2004. Vol. 282. P. 256-259.

63. Alisafaee H., Ghanaatshoar M. Optimization of all-garnet magneto-optical magnetic field sensors with genetic algorithm // Appl. Opt. 2012. Vol. 51, № 21. P. 5144-5148.

64. Fujikawa R. et al. Magnetic field sensors using magnetophotonic crystals. 2006. Vol. 6369. P. 63690G - 63690G - 8.

65. Vasiliev M. et al. Novel Magnetic Photonic Crystal Structures for Magnetic Field Sensors and Visualizers // IEEE Trans. Magn. 2008. Vol. 44, № 3. P. 323-328.

66. Vasiliev M. et al. Magnetic Photonic Crystals: 1-D Optimization and Applications for the Integrated Optics Devices // J. Light. Technol. 2006. Vol. 24, №5. P. 2156.

67. Ferguson P.E., Stafsudd O.M., Wallis R.F. Surface magnetoplasma waves in nickel // Phys. BC. 1977. Vol. 86-88. P. 1403-1405.

68. Burke J., Stegeman G., Tamir T. Surfaee-polariton-like waves guided by thin, lossy metal films //Phys. Rev. B. 1986. Vol. 33, № 8. P. 5186-5201.

69. Bonod N. et al. Optimization of surface-plasmon-enhanced magneto-optical effects // J. Opt. Soc. Am. B. 2004. Vol. 21, № 4. P. 791-797.

70. Temnov V.V. et al. Active magneto-plasmonics in hybrid metal-ferromagnet structures // Nat. Photonics. 2010. Vol. 4, № 2. P. 107-111.

71. González-Díaz J. et al. Surface-magnetoplasmon nonreciprocity effects in noble-metal/ferromagnetic heterostructures // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 76, № 15. P. 153402.

72. Belotelov V., Doskolovich L., Zvezdin A. Extraordinary Magneto-Optical Effects and Transmission through Metal-Dielectric Plasmonic Systems // Phys. Rev. Lett. 2007. Vol. 98, № 7. P. 077401.

73. Belotelov V.l. et al. Enhanced magneto-optical effects in magnetoplasmonic crystals. // Nat. Nanotechnol. Nature Publishing Group, 2011. Vol. 6, № 6. P. 370-376.

74. Clavero C. et al. Magnetic-field modulation of surface plasmon polaritons on

gratings. // Opt. Lett. 2010. Vol. 35, № 10. P. 1557-1559.

75. Ebbesen T.W. et al. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength

hole arrays. 1998. Vol. 391, № 6668. P. 667-669.

76. Ctistis G. et al. Optical and magnetic properties of hexagonal arrays of subwavelength holes in optically thin cobalt films. // Nano Lett. 2009. Vol. 9, № l.P. 1-6.

77. Grunin A.A. et al. Surface-plasmon-induced enhancement of magneto-optical Kerr

effect in all-nickel subwavelength nanogratings // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, №26. P. 261908.

78. Torrado J.F. et al. Tunable magneto-photonic response of nickel nanostructures //

Appl. Phys. Lett. 2011.Vol. 99, P. 193109

79. Armelles G. et al. Localized surface plasmon resonance effects on the magneto-

optical activity of continuous Au/Co/Au trilayers // Opt. Express. 2008. Vol. 16, №20. P. 16104.

80. Judy J. Variation of longitudinal Kerr and Faraday effects with angle of incidence in thin iron films // IEEE Trans. Magn. 1970. Vol. 6, № 3. P. 563-569.

81. Sapozhnikov M.V. et al. Optical and magneto-optical resonances in nanocorrugated ferromagnetic films. // Opt. Lett. 2011. Vol. 36, № 21. P. 4197— 4199.

82. Belotelov V.I., Zvezdin A.K. Magnetooptics and extraordinary transmission of the perforated metallic films magnetized in polar geometry // J. Magn. Magn. Mater. 2006. Vol. 300, № 1. P. e260-e263.

83. Papaioannou E.T. et al. Magneto-optic enhancement and magnetic properties in Fe antidot films with hexagonal symmetry // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 81, № 5. P. 054424.

84. Bonanni V. et al. Designer Magnetoplasmonics with Nickel Nanoferromagnets // Nano Lett. 2011. Vol. 11, № 12. P. 5333-5338.

85. Valev V.K. et al. Plasmons Reveal the Direction of Magnetization in Nickel Nanostructures //ACS Nano. 2011. Vol. 5, № 1. P. 91-96.

86. Regatos D. et al. Suitable combination of noble/ferromagnetic metal multilayers for enhanced magneto-plasmonic biosensing. // Opt. Express. 2011. Vol. 19, № 9. P. 8336-8346.

87. Homola J., Yee S.S., Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors: review // Sens. Actuators B Chem. 1999. Vol. 54, № 1-2. P. 3-15.

88. Sun C.-K. et al. Femtosecond-tunable measurement of electron thermalization in gold II Phys. Rev. B. 1994. Vol. 50, № 20. P. 15337-15348.

89. Allen P. Theory of thermal relaxation of electrons in metals // Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 59, № 13. P. 1460-1463.

90. Del Fatti N. et al. Nonequilibrium electron dynamics in noble metals // Phys. Rev. B. 2000. Vol. 61, № 24. P. 16956-16966.

91. Kolomenskii A.A. et al. Femtosecond electron-lattice thermalization dynamics in a gold film probed by pulsed surface plasmon resonance. // Appl. Opt. 2013. Vol. 52, № 30. P. 7352-7359.

92. Fann W. et al. Direct measurement of nonequilibrium electron-energy distributions in subpicosecond laser-heated gold films // Phys. Rev. Lett. 1992. Vol. 68, № 18. P. 2834-2837.

93. Brorson S., Fujimoto J., Ippen E. Femtosecond electronic heat-transport dynamics in thin gold films // Phys. Rev. Lett. 1987. Vol. 59, № 17. P. 1962-1965.

94. Suarez C., Bron W., Juhasz T. Dynamics and Transport of Electronic Carriers in Thin Gold Films // Phys. Rev. Lett. 1995. Vol. 75, № 24. P. 4536-4539.

95. Hohlfeld J. et al. Time-resolved thermoreflectivity of thin gold films and its dependence on film thickness // Appl. Phys. В Lasers Opt. 1997. Vol. 64, № 3. P. 387-390.

96. J. Hohlfeld, U. Conrad, J.G. Muller, S.-S. Wellershoff E.M. Nonlinear Optics in Metals (International Series of Monographs on Physics): / ed. Bennemann K.H. Oxford: Clarendon Press, 1998.

97. Ashcroft N.W., Mermin N.D. Solid State Physics. 1 edition. New York: Cengage Learning, 1976. 848 p.

98. Aeschlimann M. et al. Ultrafast Spin-Dependent Electron Dynamics in fee Co // Phys. Rev. Lett. 1997. Vol. 79, №25. P. 5158-5161.

99. Hohlfeld J. et al. Electron and lattice dynamics following optical excitation of metals // Chem. Phys. 2000. Vol. 251, № 1-3. P. 237-258.

100. Del Fatti N. et al. Nonequilibrium Electron Interactions in Metal Films // Phys. Rev. Lett. 1998. Vol. 81, № 4. P. 922-925.

101. Романов О.Г., Желтов Г.И., Романов Г.С. Взаимодействие фемтосекундных лазерных импульсов на металлические наночастицы в жидкости // Известия РАН Серия Физическая. 2011. Т. 75, № 12. С. 1691-1693.

102. Marini A. et al. Ultrafast nonlinear dynamics of surface plasmon polaritons in gold nanowires due to the intrinsic nonlinearity of metals // New J. Phys. 2013. Vol. 15, № 1. P. 013033.

103. Temnov V.V. Ultrafast acousto-magneto-plasmonics // Nat. Photonics. 2012. Vol. 6,№ 11. P. 728-736.

104. Krasavin A.V., Zheludev N.I. Active plasmonics: Controlling signals in Au/Ga waveguide using nanoscale structural transformations // Appl. Phys. Lett. 2004. Vol. 84, №8. P. 1416.

105. Jin L., Chen Q., Song S. Plasmonic waveguides with low polarization dependence. // Opt. Lett. 2013. Vol. 38, № 16. P. 3078-3081.

106. Tan Q. et al. A Plasmonic based Ultracompact Polarization Beam Splitter on Silicon-on-lnsulator Waveguides // Sei. Rep. 2013. Vol. 3.

107. Berkovitch N., Ginzburg P., Orenstein M. Nano-plasmonic antennas in the near infrared regime // J. Phys. Condens. Matter. 2012. Vol. 24, № 7. P. 073202.

108. Bezus E.A. et al. Design of diffractive lenses for focusing surface plasmons // J. Opt. 2010. Vol. 12, № 1. P. 015001.

109. Ignatyeva D.O., Sukhorukov A.P. Plasmon beams interaction at interface between metal and dielectric with saturable Kerr nonlinearity // Appl. Phys. A. 2012. Vol. 109, №4. P. 813-818.

110. Cai W., Vasudev A.P., Brongersma M.L. Electrically controlled nonlinear generation of light with plasmonics. // Science. 2011. Vol. 333, № 6050. P. 17201723.

111. Brüggemann C. et al. Studying periodic nanostructures by probing the in-sample optical far-field using coherent phonons // Appl. Phys. Lett. 2012. Vol. 101, № 24. P. 243117.

112. Gosciniak J. et al. Thermo-optic control of dielectric-loaded plasmonic waveguide components. // Opt. Express. 2010. Vol. 18, № 2. P. 1207-1216.

113. Krasavin A.V., Zayats A.V. All-optical active components for dielectric-loaded plasmonic waveguides // Opt. Commun. 2010. Vol. 283, № 8. P. 1581-1584.

114. Chen J. et al. Submicron bidirectional all-optical plasmonic switches. // Sei. Rep. 2013. Vol.3. P. 1451.

115. Davoyan A.R., Engheta N. Nanoscale plasmonic circulator // New J. Phys. 2013. Vol. 15, №8. P. 083054.

116. Belotelov V.l. et al. Plasmon-mediated magneto-optical transparency. // Nat. Commun. 2013. Vol. 4. P. 2128.

117. Caspers J.N., Rotenberg N., van Driel H.M. Ultrafast silicon-based active plasmonics at telecom wavelengths. // Opt. Express. 2010. Vol. 18, № 19. P. 19761-19769.

118. Chen H.-P. et al. Femtosecond laser-ultrasonic investigation of plasmonic fields on the metal/gallium nitride interface // Appl. Phys. Lett. 2010. Vol. 97, № 20. P. 201102.

119. MacDonald K.F. et al. Ultrafast active plasmonics // Nat. Photonics. Nature Publishing Group, 2008. Vol. 3, № 1. P. 55-58.

120. Samson Z.L., MacDonald K.F., Zheludev N.l. Femtosecond active plasmonics: ultrafast control of surface plasmon propagation // J. Opt. Pure Appl. Opt. 2009. Vol. 11, № 11. P. 114031.

121. Rotenberg N., Betz M., van Driel H.M. Ultrafast control of grating-assisted light coupling to surface plasmons // Opt. Lett. 2008. Vol. 33, № 18. P. 2137-2139.

122. Rotenberg N., Caspers J.N., van Driel H.M. Tunable ultrafast control of plasmonic coupling to gold films // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80, № 24.

123. Pohl M. et al. Plasmonic crystals for ultrafast nanophotonics: Optical switching of surface plasmon polaritons // Phys. Rev. B. 2012. Vol. 85, № 8. P. 081401.

124. Eguiluz A., Quinn J. Magnetoplasma surface waves in solids with diffuse electron density profiles//Phys. Rev. B. 1976. Vol. 13, № 10. P. 4299-4305.

125. Haefner P., Luck E., Möhler E. Magnetooptical Properties of Surface Plasma Waves on Copper, Silver, Gold, and Aluminum // Phys. Status Solidi B. 1994. Vol. 185, № l. P. 289-299.

126. Oppeneer P.M., Antonov V.N. Energy-band theory of the magneto-optical Kerr effect of selected ferromagnetic materials // Spin—Orbit-Influ. Spectrosc. Magn. Solids / ed. Ebert H., Schütz G. Springer Berlin Heidelberg, 1996. P. 29-47.

127. Hermann C. et al. Surface-enhanced magneto-optics in metallic multilayer films // Phys. Rev. B. 2001. Vol. 64, № 23. P. 235422.

128. Ferreiro-Vila E. et al. Intertwined magneto-optical and plasmonic effects in Ag/Co/Ag layered structures // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 80, № 12. P. 125132.

129. Ferreiro-Vila E. et al. Magneto-optical and magnetoplasmonic properties of epitaxial and polycrystalline Au/Fe/Au trilayers // Phys. Rev. B. 2011. Vol. 83, № 20. P. 205120.

130. Van Exter M., Lagendijk A. Ultrashort Surface-Plasmon and Phonon Dynamics // Phys. Rev. Lett. 1988. Vol. 60, № 1. P. 49-52.

131. Wang J., Wu J., Guo C. Resolving dynamics of acoustic phonons by surface plasmons // Opt. Lett. 2007. Vol. 32, № 6. P. 719-721.

132. Wang J., Guo C. Effect of electron heating on femtosecond laser-induced coherent acoustic phonons in noble metals // Phys. Rev. B. 2007. Vol. 75, № 18. P. 184304.

133. Perner M. et al. Observation of Hot-Electron Pressure in the Vibration Dynamics of Metal Nanoparticles // Phys. Rev. Lett. 2000. Vol. 85, № 4. P. 792-795.

134. Ruppert C. et al. Surface acoustic wave mediated coupling of free-space radiation into surface plasmon polaritons on plain metal films // Phys. Rev. B. 2010. Vol. 82, № 8. P. 081416.

135. Moharam M.G., Gaylord Т.К. Rigorous coupled-wave analysis of planar-grating diffraction//J. Opt. Soc. Am. 1981. Vol. 71, № 7. P. 811-818.

136. Moharam M.G. et al. Formulation for stable and efficient implementation of the rigorous coupled-wave analysis of binary gratings // J. Opt. Soc. Am. A. 1995. Vol. 12, №5. P. 1068-1076.

137. Chateau N., Hugonin J.-P. Algorithm for the rigorous coupled-wave analysis of grating diffraction//J. Opt. Soc. Am. A. 1994. Vol. 11, №4. P. 1321-1331.

138. Lalanne P., Morris G.M. Highly improved convergence of the coupled-wave method for TM polarization // J. Opt. Soc. Am. A. 1996. Vol. 13, № 4. P. 779784.

139. Лифшиц E.M., Питаевский Л.П. Статистическая физика, ч.2. Москва: Наука, 1978.

140. Li L. Use of Fourier series in the analysis of discontinuous periodic structures // J. Opt. Soc. Am. A. 1996. Vol. 13, №9. P. 1870.

141. Li L. Fourier modal method for crossed anisotropic gratings with arbitrary permittivity and permeability tensors // J. Opt. Pure Appl. Opt. 2003. Vol. 5, № 4. P. 345-355.

142. Elsayed-Ali H., Juhasz T. Femtosecond time-resolved thermomodulation of thin gold films with different crystal structures // Phys. Rev. B. 1993. Vol. 47, № 20. P. 13599-13610.

143. Агравал Г. Нелинейная волоконная оптика. Москва: Мир, 1996.

144. Ignatyeva D.O., Sulchorukov А.Р. Plasmon beams interaction at interface between metal and dielectric with saturable Kerr nonlinearity // Appl. Phys. A. 2012. Vol. 109, №4. P. 813-818.

145. Ignatyeva D.O., Sukhorukov A.P. Femtosecond-pulse control in nonlinear plasmonic systems // Phys. Rev. A. 2014. Vol. 89, № 1. P. 013850.

146. Вайнштейн JT.А. Электромагнитные волны. Москва: ACT, 1988.

147. Rozanov N.N., Kiselev A.S., Kiselev A.S. The doppler frequency shift caused by the inhomogeneities of a medium induced by pulses of intense laser radiation // Opt. Spectrosc. 2008. Vol. 105, № 2. P. 268-269.

148. Lobanov V.E., Sukhorukov A.P. Total reflection, frequency, and velocity tuning in optical pulse collision in nonlinear dispersive media // Phys. Rev. A. 2010. Vol. 82, №3. P. 033809.

149. Kulagin V. V., Cherepenin V.A., Sulc H. Generation of relativistic electron mirrors and frequency upconversion in laser-plasma interactions // Appl. Phys. Lett. AIP Publishing, 2004. Vol. 85, № 15. P. 3322.

150. Belotelov V.I. et al. Fabry-Perot plasmonic structures for nanophotonics // J. Opt. Soc. Am. B. OSA, 2012. Vol. 29, № 3. P. 294.

151. De Leon N.P. et al. Tailoring Light-Matter Interaction with a Nanoscale Plasmon Resonator // Phys. Rev. Lett. 2012. Vol. 108, № 22. P. 226803.

152. Berini P., De Leon I. Surface plasmon-polariton amplifiers and lasers // Nat. Photonics. Nature Publishing Group, a division of Macmillan Publishers Limited. All Rights Reserved., 2011. Vol. 6, № 1. P. 16-24.

153. Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теоретическая физика. Т VII. Теория упругости. 4-е изд. Москва: Наука, 1987.

154. Магницкий В. А. Общая геофизика: учеб. пособие. Москва: Изд-во МГУ, 1995.

155. Мигулин В. В. и др. Основы теории колебаний. Москва: Наука, 1978.

156. Berzhansky V.N. et al. Microcavity One-Dimensional Magnetophotonic Crystals with Double Layer Iron Garnet // J. Magn. Soc. Jpn. 2012. Vol. 36, № 1_2. P. 4245.

157. Chin J.Y. et al. Nonreciprocal plasmonics enables giant enhancement of thin-film Faraday rotation. // Nat. Commun. Nature Publishing Group, a division of Macmillan Publishers Limited. All Rights Reserved., 2013. Vol. 4. P. 1599.

158. Кринчик Г. С., Физика магнитных явлений, Москва: Изд-во Моск. ун-та, 1976.

159. Zhu Y., Ming N. Ultrasonic excitation and propagation in an acoustic superlattice //J. Appl. Phys. 1992. Vol. 72, № 3. P. 904-914.

160. Vinogradov A. et al. Surface state peculiarities in one-dimensional photonic crystal interfaces // Phys. Rev. B. 2006. Vol. 74, № 4. P. 045128.

161. Yeh P., Yariv A., Cho A.Y. Optical surface waves in periodic layered media // Appl. Phys. Lett. 1978. Vol. 32, № 2. P. 104-105.

162. Виноградов А.П. и др. Поверхностные состояния в фотонных кристаллах // УФЫ. 2010. Т. 180. С. 249-263.

163. Walker P. et al. Terahertz acoustic oscillations by stimulated phonon emission in an optically pumped superlattice // Phys. Rev. B. 2009. Vol. 79, № 24. P. 245313.

164. Glavin B. et al. Generation of high-frequency coherent acoustic phonons in superlattices under hopping transport. I. Linear theory of phonon instability // Phys. Rev. B. 2002. Vol. 65, № 8. P. 085303.

165. Ландсберг Г.С. Оптика. 6-е изд. Москва: Физматлит, 2003.