Fotonik Nanoyapıların Spektral ve Açı Çözümlü Manyeto-Optik Karakterizasyonu

Özet

Fotonik bant yapısı, sınırlı elektromanyetik modların fotonik kristal içinde nasıl yayDığını anlamanızı sağlar. Manyetik elementleri içeren fotonik kristallerde, bu tür sınırlı ve rezonanslı optik modlara gelişmiş ve modifiye edilmiş manyeto-optik aktivite eşlik eder. Fourier uzay mikroskobu ile manyeto-optik bant yapısını çıkarmak için bir ölçüm prosedürü tanımladık.

Özet

Fotonik kristaller, çeşitli sınırlı elektromanyetik modları desteklenebilen periyodik nanoyapılardır. Bu tür sınırlı modlar genellikle ışık-madde etkileşimlerini güçlendiren elektrik alan yoğunluğunun yerel olarak iyileştirilmesi ile birlikte, yüzeyle geliştirilmiş Raman saçılma (SERS) ve yüzey plazmonu gelişmiş algılama gibi uygulamalara olanak sağlar. Manyeto-optik olarak aktif malzemelerin varlığında, yerel alan geliştirmea yol açan anormal manyeto-optik aktivite. Tipik olarak, belirli bir fotonik kristalin sınırlı modları, olayın elektromanyetik radyasyonunun dalga boyu ve insidansı açısına bağlıdır. Bu nedenle, spektral ve açısal olarak çözülmüş ölçümler in tam olarak tanımlamak için yanı sıra kristal manyeto-optik aktivitesi ile ilişkilerini kurmak için gereklidir. Bu makalede, manyeto-optik aktif örnekleri karakterize etmek için fourier düzlemi (arka odak düzlemi) mikroskobunasıl kullanılacağını açıklıyoruz. Bir model sistemi olarak, burada manyeto-optik aktif Au / Co / Au çok katmanlı inşa plazmonik ızgara kullanın. Deneylerde, rendeleme nin üzerine yerinde bir manyetik alan uygularız ve karşılıklı uzay tepkisini ölçer, ızgaranın manyeto-optik tepkisini çeşitli dalga boyları ve olay açıları üzerinden elde ederiz. Bu bilgiler, ızgaranın plazmonik bant yapısının ve açı ve dalga boyuna bağlı manyeto-optik aktivitenin tam bir haritasını oluşturmamızı sağlar. Bu iki görüntü, plazmon rezonanslarının ızgaranın manyeto-optik tepkisi üzerindeki etkisini tam olarak saptamamızı sağlar. Manyeto-optik etkilerin nispeten küçük büyüklüğü, elde edilen optik sinyallerin dikkatli bir şekilde işlenmesini gerektirir. Bu amaçla, elde edilen ham verilerden manyeto-optik yanıt almak için bir görüntü işleme protokolü düzenlenir.

Giriş

Fotonik kristallerde sınırlı elektromanyetik modlar metal / dielektrik arayüzleri veya yüksek kırılma indisi dielektrik nanoyapılar 1 Mie rezonansları etrafında plazon rezonansları gibi farklı kökenleri, çeşitli ortaya çıkabilir^{1 ,2,3}, ve özellikle tanımlanmış frekanslarda görünmesi için tasarlanmış olabilir^4,5. Onların varlığı fotonik bant boşlukları^6,7,8,güçlü foton lokalizasyonu⁹, yavaş ışık

Protokol

1. Kurulumun montajı

1. Optik
   NOT: Şekil 3A'da tasvir edildiği gibi yeterli titreşim yalıtımı olan optik bir tablo üzerinde kurulum yapın. Küresel ve diğer sapmalardan kaçınmak için, tüm optik bileşenleri (lensler, iğne delikleri vb.) ışınla ilgili olarak ortalar. Optik düzenleme şekil 2'de gösterilen bileşenler arasındaki mesafelerle birlikte gösterilmiştir.
   1. Beyaz ışık kaynağından gelen ışığı monokromatik Bir ışık demeti elde etmek için bir monochromator kılavuzu. Bu çalışmada kullanılan kurulumla ilgili ayrıntılar için Malzemeler Tablosu'na

Sonuçlar

Şekil 4A, deneylerimizde bir gösteri örneği kullanılan Au/Co/Au çok katmanlı ticari bir DVD ızgarasının taramalı elektron mikroskobu (SEM) mikrografını göstermektedir. Optik ve manyeto-optik spektrumları sırasıyla Şekil 4B,C'de gösterilmiştir. Örnek imalatı ile ilgili ayrıntılar başka bir yerde sunulmaktadır²³. Şekil 4A,B'deki siyah...

Tartışmalar

Optik kristallerin açısal çözümlü manyeto-optik spektrumlarını elde etmek için bir ölçüm kurulumu ve protokolü tanıttık. Özellikle, malzemenin doğrusal olmayan geçirgenliğini hesaba katmak için ek veri analizi gerektiren ferromanyetik malzemelerin durumu ortaya konulmuştur. Açısal çözülmüş manyeto-optik spektroskopi, hem optik hem de optik spektrumlarda açıkça tanımlanmış bantlar olarak görünen sınırlı modların daha kolay tanımlanabildiği açısal olmayan çözümlenmiş yönteml...

Malzemeler

Name	Company	Catalog Number	Comments
Beam splitter	Thorlabs	BSW27
Bertrand lens	Thorlabs	LA1608	f = 75 mm
CCD Camera	Thorlabs	1500M-GE-TE	Camera for real space imaging
Collecting lens	Thorlabs	ITL200	f = 200 mm
Collimating lens	Zeiss	420640-9800	Magnification 10x NA 0.3
Flip mirror	Thorlabs	CCM1-P01/M
Flip mirror mount	Thorlabs	FM90/M
L1-lens	Thorlabs	LA1986	f = 125 mm
L2-lens	Thorlabs	LA1461	f = 250 mm
Objective lens	Nikon	MUE10500	Magnification 50x NA 0.8
Pinhole	Thorlabs	ID8/M
Polarizer	Thorlabs	GTH10M	For LMOKE measurements, two polarizers are needed
sCMOS camera	Andor	ZYLA-4.2P-USB3