Интенсивное лазерное воздействие в условиях предельной пространственной и временной локализации излучения

ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Резонансные моды поверхностных плазмон-поляритонов конического ближнеполыюго зонда. История плазмонных исследований. Фотонные оптические устройства1. 2. Взаимодействие вещества с ультракоротким мощным лазерным излучением. Глава 2. Поверхностные поляритонные моды ближнеполыюго зонда2. 1. Поверхностные поляритонные моды цилиндрического ближнеполыюго зонда. Лазер-кластерное взаимодействие1. 3. Общая… Читать ещё >

Интенсивное лазерное воздействие в условиях предельной пространственной и временной локализации излучения (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Содержание

Глава 1. Введение
- 1. 1. Поверхностные электромагнитные волны
История плазмонных исследований
Поверхностные плазмон-поляритоны
Двухмерные фотонные кристаллы
Фотонные оптические устройства
- 1. 2. Взаимодействие вещества с ультракоротким мощным лазерным излучением
Оптический пробой
Лазер-кластерное взаимодействие
- 1. 3. Общая характеристика работы
Глава 2. Поверхностные поляритонные моды ближнеполыюго зонда
- 2. 1. Поверхностные поляритонные моды цилиндрического ближнеполыюго зонда
- 2. 2. Преобразование падающего излучения в цилиндрические поверхностные поляритоны
- 2. 3. Резонансные поверхностные поляритоны цилиндрического трехслойного волновода в дальнем ИК диапазоне
- 2. 4. Цилиндрические поверхностные плазмон-поляритоны в среде с пространственно неоднородной диэлектрической проницаемостью
- 2. 5. Резонансные моды поверхностных плазмон-поляритонов конического ближнеполыюго зонда

1.1. Поверхностные электромагнитные волныИстория плазмонных исследованийВ 1704 Ньютон наблюдал явление нолного внутреннего отражения в оныте сконтактом новерхности нолностью отражающей нризмы и выпуклой линзой. Такимобразом, он открыл эванесцентные электромагнитные ноля (или ближние ноля), хотя н непредставлял себе саму концепцию поля [1]. Зеннек в 1907 и Зоммерфельд в 1909продемонстрировали теоретически, что электромагнитная волна в радиодиапазоне частотвозникает на границе раздела двух сред, из которых одна является «диэлектриком снотерями» или металлом, а другая средой без нотерь [2−5]. В 1936 Фано нредноложил, чтоноверхностные электромагнитные волны ответственны за возникновение аномальныхэффектов в дифракционном снектре металлических решеток (аномалии Вуда) [6−8]. Ритчив 1957 показал теоретическое существование новерхностных нлазмовых возбуждений нановерхности металла [9]. В 1958 Штерн и Феррелл указали на то, что поверхностныеэлектромагнитные волны на металлической поверхности вызывают взаимодействиеэлектромагнитного излучения с поверхностными плазмонами. Ими было впервыеполучено дисперсионное соотношение для новерхностных электромагнитных волн наповерхностях металлов [10]. Поуэлл и Сван (1960) наблюдали возбуждениеноверхностных плазмонов на тонкой металлической фольге с помощью электропов [11]. Отто в 1969 разработал метод, но наблюдению взаимодействия объемныхэлектромагнитных волн и поверхностных электромагнитных волн на онтических частотах[12,13]. Кречманн и Рейтер модифицировали геометрию Отто в том же году [14], и насегодняшний день их геометрия является самой широко иснользуемой в устройствах новозбуждению новерхностных электромагнитных волн. В последующие годы сильныйинтерес к этой области исследований привел к публикации большого числа работ. Хороший обзор исследований до начала восьмидесятых приведен в книге Аграновича[15]. После этого периода интерес к этой области исследований несколько спал. Изобретение сканирующих зондовых методов привело к возникновению целого рядановых нодходов к исследованию поверхностных плазмонов, но это датируется ужедевяностыми годами, когда систематические открытия привели к возрождению интереса кисследованию новерхностных нлазмонов.5Поверхностные плазмон-поляритоныМногие электромагнитные процессы на поверхности металлов, носящиеэкстраординарный характер, находятся в центре внимания современных исследований. Вособенности, это относится к аномальным процессам при падении электромагнитпых волнна границу раздела диэлектрик-металл с периодическим профилем рельефа, обычноназываемыми аномалиями Вуда. В этом случае при определенных длинах волн и углахпадения может произойти полное поглощение плоской волпы металлической решеткой[16,17]. Более того, необычайное усиление рамаповского распрострапяющего сигналабыло обнаружено в экспериментах [18,19] по рамановскому распространению отмолекулы, адсорбированной па щероховатой поверхности металла. При нанометровыхмасштабах неровностей металлической поверхности наблюдалось усилениеинтенсивности рамановского сигнала до 10^ раз. И, наконец, наблюдалось усилениесигнала вследствие шероховатости металлической поверхности во время процессаповерхностной генерации второй гармоники [20]. Детальное изучение условийвозникновения этих феноменов привело к заключению, что они вызваны возбуждениемповерхностных электромагнитных волн. Из чего можно заключить, что формированиеэлектромагнитных волн на неровной поверхности иногда может приобрести довольноспецифические свойства. В частности, усиление нелинейного отклика упомянутого вышеявляется результатом аномального увеличения электрического поля поверхностныхплазмон-поляритонов.Взаимодействие света с шероховатой поверхпостью серебра было изучено ГарсияВидалом и Пепдри [21]. В их экспериментах шероховатая поверхпость моделироваласькак массив полуцилиндров, погруженных в поверхность серебра, и было обнаруженоаномальное усиление электрического поля в углублениях между полуцилиндрами. Сэмбли др. [22] продолжили изучение решеточных углублений и выявили совокупностьсильных стоячих поверхпостпо-плазмонных резонансов. Такие резонансы могут привестик очепь высокому поглощению падающего излучения и сильному усилению локальногополя. Однако методы численного моделирования, использованные в этих статьях, неотражают ни физической природы аномалыюго усиления волновых полей, пи описываютповедение протекающих процессов. В частности, осталось неясным, почемудифракционные процессы не препятствуют локализации волны в очень малыхпространственных областях.6Получение сверхсильных волновых полей может быть обеспечено только нриспецифических условиях, когда возможно укорачивание длины волны излучения самимвеществом. Поверхностные поляритоны выглядят наиболее предпочтительным решением, потому что их дисперсионное соотношение позволяет волповому числу варьироваться вдовольно широком диапазоне при непосредственпой близости к резонансной частоте [15]. В частности, из анализа дисперсионных соотношений поверхностных ноляритонов в слое[23,24] можно заключить, что их волновое число обратно пронорциоиально толщинетакого слоя. В работе [25] была аналитически изучена возможность фокусировкиповерхностных поляритонов и показано, что при распрострапении поверхностныхполяритонов через клинообразную структуру реализуются необходимые условия длялокализации волны в очень малой пространственной области и аномально высокогоусиления электрического ноля. Полученные результаты в [25] справедливы как длявыпуклой так и для вогнутой клинообразной структуры в металле и согласуются с [21] и[22]. Таким образом, фокусировка поверхностных плазмон-поляритонов в клинообразнойструктуре имеет место вследствие укорачивания длины волны по мере их приближепия кграни клина. Как правило возможность эффекта фокусировки обусловленагеометрическими особенностями рассматриваемой системы. В частности, фокусировкаэлектромагнитного поля на острие зонда получила широкое распространение в областисканирующей ближнепольной оптической микроскопии [26−31]. Двухмерные фотонные кристаллыСравнительно недавнее возникновение достаточно соверщенных методовпроизводства наноматериалов нозволило создать нанометровые геометрическиеповторяющиеся структуры на поверхности металлов, что привело к интенсивнымразработкам в следствие их потенциального иснользования в современных волновых исубволновых фотонных устройствах [32], основанных па металлах. Основным"строительным" блоком таких устройств являются плазмонные волноводы, которыепередают электромагнитной энергией в видимом и ближнем инфракрасном диапазопеэлектромагнитного спектра. В работе [33] продемонстрирована передача энергии нателекоммуникационных частотах с помощью микроразмерпых фотонно-кристаллическихметаллических пластинок. Как конечный шаг к построению интегральных фотонных схем[36] с пространственными размерами ниже дифракционного предела в работах [34] и [35]7исследована возможность передачи энергии через нанонроводы и массивы близкорасноложенных металлических наночастиц. Первой задачей, о которой следует позаботиться в этом случае, является проблемаэффективного возбуждение локализованных плазмонов в структурах нанопроводов инаночастнц. Плазмоны на планарных металлических нленках могут быть эффективновозбуждены с помощью призмы или периодических решеток [16], однако такимиметодами нельзя просто достигнуть локализованного состояния в волноводах илирезонаторах. Поэтому, в большей части опытов употребляется либо диффракционноограниченное возбуждение дальним нолем с приблизительной эффективпостью около15% [37], либо возбуждение через ближненольный оптический волоконный зонд, которыйиспользуется в качестве локального источника света с типичной пропускнойспособностью света не более 0.1% [38]. Более того, ни один из этих методов не являетсячувствительным к типу мод. Достаточно хорошая эффективность нродемопстрированадля фотонно-кристаллических металлических пластинок, внедренных в SiO2 [33] инолимеры [39], но она не будет столь высокой для ассиметричных сред [40] необходимыхдля чувствительных к поверхности приложений. Вторым препятствием является неотъемлемый компромисс между ограничениемразмеров и потерями в плазмонных волноводных структурах. Например, в фотоннокристаллических металлических пластинок локализация всех резонансных плазмоннополяритонных мод с достаточно большой длиной нробега достигается через уменьшениепоперечного сечения волновода [40], а отсюда возникают тепловые потери в следствиепагревания на омическом сопротивлении. Более того, асимметрия в диэлектрическихсредах приводит к отсечке высоты фотонно-кристаллической металлической пластинкидля всех бегущих мод, причем отсечка увеличивается и от диэлектрического контрастамежду подложкой и покрытием, и от уменьшения ширины по мере ее приближения кразмерам нанопровода. Для нанопроводов или одномерных наночастичных волноводовдля уменьшения излучательных потерь необходимо возбуждение ближнего плазмонногорезонанса для обеспечения больших поперечных волновых векторов, которые требуютсядля хорошей локализации при подводе к субмикронным волноводным структурам. Требование резонансного возбуждения увеличивает нагревательные потери на омическомсопротивлении, и потому накладывает существенные ограничения на использование такихволноводов в видимом режиме спектра. Таким образом, типичные 1/е расстояния8затухания энергии в нанопроводах или паночастичных волноводах лежат в микронном исубмикронном дианазонах соответственно. Фотонные оптические устройстваСовременный технологический процесс тесно связал вместе квантовыеэлектронные устройства, такие как квантовые колодцы, квантовые точки, одноэлектронные транзисторы, и фотонные устройства, такие как волноводы, фотонныекристаллы, а также другие устройства, применяющиеся для обработки информации. Управление потоками данных требует устройств, которые преобразуют сигналы междуоптическими и электр01шыми функциональными структурами, хотя есть некотораятенденция к переходу от медленных электронных устройств к более быстрым фотонным. Необходимость уменьшения размеров фотонных и оптоэлектронных устройств, а такжеих компоновка на интегральных схемах, требуют новых подходов к манипулированиюсветом. Один из подходов основан на фотонных кристаллах. Они позволяютконтролировать дисперсию и распространение света в периодической структурефотонного кристалла [41]. Желаемые свойства привели к использованию структур сфотонными зонами (photonic band gap structures, PBGS), которые обеспечиваютэффективное взаимодействие между элементами фотонных схем и пассивнымикомпонентами, такими как фильтры, волноводы, нанополости (nanocavities) и пр. Реализации полностью оптических интегральных схем требуются также активныефотонные элементы, способные оптически обеспечивать такие же операции, как и ихэлектроппые аналоги. Линейные оптические свойства и управлепие светом в фотонныхкристаллах исследованы очень хорошо, однако, исследования нелинейных оптическихэффектов, которые требуются для разработки полностью оптических интегральных схем (в том числе, оптических транзисторов) находятся на начальном этане развития. Другой подход к фотонной интеграции основан на иснользовании оптикиповерхностных плазмон-поляритопов. Поверхностные плазмоны (ПП) — этоэлектромагнитные волны, возникающие на поверхностях металлов [16]. В последниенесколько лет паблюдается значительное оживление интереса к возбуждениям такоготипа, мотивированное возможностью с их помощью реализовать значительнуюпространственную локализацию электромагнитных полей. Благодаря тому, что ППявляются волнами, связанными с поверхностью раздела, управление светом может9осуществлено всего в двух измерениях. Это существенно упрощает все нроцедуры, например, полные фотонные зоны значительно легче получить в двух измерениях. Электромагнитное поле ПП затухает экпоненциально от поверхности и, таким образом, неможет быть обнаружено прежде чем будет рассеяно на каких либо поверхностныхдефектах или специфических функциональных структурах. Ближнепольная оптика и поверхностные плазмоны являются тесно связаннымидруг с другом физическими феноменами. И в том, и в другом случае присутствуетвозбуждение и распространение высокочастотных электромагнитных полей в системах, состоящих из различных материалов. Эванесцентные (затухающие от границы разделасред) поля являются отправными точками и в области ближнепольной оптики, и в областиповерхностных плазмонов [42]. Исследования в каждой из этих областей сильнокоррелируют друг с другом и часто приводят к плодотворному переосмыслениюрезультатов экспериментов [43]. С развитием сканирующей ближнепольной оптическоймикроскопии [44] стало возможным наблюдение полей ПП непосредственно на самойповерхности исследуемого вещества [45−53]. Рассеяние и локализация ПП успешпоисследовались для реализации идеи двумерной оптики ПП в работах [52, 54−61]. Такжебыли проведены исследования двумерного фотонного кристалла как структуры сфотонными зонами для поверхностных плазмонов [62−66]. Более того, двумерныефотонные кристаллы как волноводные структуры для ПП могут обеспечить усилениеоптической передачи через отверстия нанометровых размеров и выполнять, такимобразом, функции оптического переключателя контролируемого светом [63−68]. Наданный момент к использованию предложепо много различных «плазмонных онтическихустройств» [69−70] таких как волноводы [60], зеркала [71], плазмонные интерферометры[72]. Последние тенденции развития в этой области позволяют ожидать, что ПП будутиграть важную роль в будущем интегральньк нанооптических устройств.

Заключение

Разработан метод описания статистики кулоновских сил внутри диэлектрика, вызванных случайным расположением его ионизованных узлов. Предложены методы анализа энергетического спектра ионов, движение которых в наночастице и за ее пределами обусловлено ускорением в кулоновском поле, возникающем вследствие нарушения зарядового равновесия в среде при действии УКИ, и тормозящим действием нейтральных узлов решетки твердого тела. Проведен аналитический расчет и выполнено компьютерное моделирование энергетического спектра наночастицы, частично ионизованной мощным ультракоротким световым импульсом. Проведено сопоставление результатов аналитического расчета и численного моделирования разлета частично ионизованной наночастицы.

Показать весь текст

Список литературы

I. Newton, Opticks, or, a Treatise of the Reflections, Refractions, Inflections and Colours of Light (Smith & Walford, London 1704).
A. Sommerfeld, Uber die Ausbreitung der Wellen in der drahtlosen Telegraphie, Ann. der Physik, 28,665 (1909).
K. A. Norton, Propagating of radio waves over a plane earth, Nature, 135,954 (1935).
C.J. Bouwkamp, On Sommerfeld’s surface wave, Phys. Rev., 80,294 (1950).
J. Zenneck, Uber die Fortpflanzung ebener elektromagnetischer Wellen langs einer ebenen Leiterflache und ihre Beziehung zur drahtlosen Telegraphie, Ann. der Physik, 23, 846 (1907).
U. Fano, Some theoretical considerations on anomalous diffraction gratings, Phys. Rev., 50, 573 (1936).
U. Fano, On the anomalous diffraction gratings. II, Phys. Rev., 51,288 (1937).
U. Fano, Zur Theorie der Intensittsanomalien der Beugung, Ann. Physik, 32, 393 443 (1938).
R. H. Ritchie, Plasma Losses by Fast Electrons in Thin Films, Phys. Rev., 106,874 (1957).
R. A. Ferrell, Predicted Radiation of Plasma Oscillations in Metal Films, Phys. Rev., Ill, 1214(1958).
C. J. Powell, J. B. Swan, Effect of Oxidation on the Characteristic Loss Spectra of Aluminum and Magnesium, Phys. Rev., 118,640 (1960).
A. Otto, A new method for exciting nonradiative surface plasma oscillations, Phys. Stat. Sol., 26, K99 (1968).
A. Otto, Exitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection, Z. Phys., 216,398 (1968).
E. Kretschmann, H. Raether, Radiative decay of non-radiative surface plasmons excited by light, Z. Naturforsck, 23a, 2135 (1968).
V. M. Agranovich, D. L. Mills, (eds.), Surface Polaritons (North Holland Publishing Company, Amsterdam 1982).
H. Raether, Surface Plasmons on Smooth and Rough Surfaces and on Gratings (Springer, Berlin, 1988).
Electromagnetic Surface Model, edited by A. D. Boardman (Wiley, New York, 1982).
M. Fleischmann, P. J. Hendra, and A. J. McQuillan, Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode, Chem. Phys. Lett., 26,163 (1974).
M. Moskovits, Surface-enhanced spectroscopy, Rev. Mod. Phys., 57, 783 (1985).
Y. R. Shen, The Principles of Nonlinear Optics (Wiley, New York, 1984).
F. J. Garsia-Vidal and J. B. Pendry, Collective Theory for Surface Enhanced Raman Scattering, Phys. Rev. Lett., 11,1163 (1996).
M. B. Sobnack, W. C. Tan, N. P. Wanstall, T. W. Preist, and J. R. Sambles, Stationary surface plasmons on a zero-order metal grating, Phys. Rev. Lett., 80, 5667 (1998).
K. L. Kliver and R. Fuchs, Phys. Rev., 141,495 (1966).
D. L. Mills and A. A. Maradudin, Properties of Surface Polaritons in Layered Structures, Phys. Rev. Lett., 31,372 (1973).
Kh. V. Nerkararyan, Superfocusing of a Surface Polariton in a Wedge-Like Structure, Phys. Lett. A, 237,103 (1997).
P. M. Adam, L. Salomon, F. de Fornel, and J. P. Goudonnet, Determination of the spatial extension of the surface-plasmon evanescent field of a silver film with a photon scanning tunneling microscope, Phys. Rev. B, 48,2680 (1993).
H. H. Marchman and A. E. Nevemre, Near field optical latent imaging with the photon tunneling microscope, Appl. Phys. Lett., 66,3269 (1995).
Y-K. Kim, P. M. Lundquist, J. A. Helfrich, J. H. Mirkut, G. K. Wong, and P. R. Auvil, Scanning plasmon optical microscope, Appl. Phys. Lett., 66,3407 (1995).
S. I. Bozhevolni, I. I. Smolyaninov, and A. V. Zayats, Near-field microscopy of surface plasmon polaritons: localization and internal interface imaging, Phys. Rev. B, 51, 17 916 (1995).
A. Jolocha and N. F. Van Hulst, Dielectric and fluorescent samples imaged by scanning near-field optical microscopy in reflection, Opt. Commun., 119,17 (1995).
W. L. Barnes, A. Dereux, and T. W. Ebbesen, Surface plasmon subwavelength optics, Nature, 424, 824 (2003).
Charbonneau, R., P. Berini, E. Berolo, and E. Lisicka-Shrzek, Experimental observation of plasmon polariton waves supported by a thin metal film of finite width, Optics Letters, 25(11), 844(2000).
J. R. Krenn, B. Lamprecht, H. Ditlbacher, G. Schider, M. Salerno, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Non-diffraction-limited light transport by gold nanowires, Europhysics Letters, 60(5), 663−669 (2002).
S. A. Maier, P. G. Kik, H. A. Atwater, S. Meltzer, E. Harel, В. E. Koel, and A. A. G. Requicha, Local detection of electromagnetic energy transport below the diffraction limit in metal nanoparticle plasmon waveguides, Nature Materials, 2, 229 (2003).
S. A. Maier, M. L. Brongersma, P. G. Kik, S. Meltzer, A. A. G. Requicha, and H. A. Atwater, Plasmonics A route to nanoscale optical devices, Advanced Materials, 13(19), 1501−1505 (2001).
H. Ditlbacher, J. R. Krenn, A. Hohenau, A. Leitner, and F. R. Aussenegg, Efficiency of local light-plasmon coupling, Applied Physics Letters, 83(18), 3665 (2003).
D. Courjon and C. Bainier, Near field microscopy and near field optics, Reports on Progress in Physics, 57,989−1028 (1994).
T. Nikolajsen, K. Leosson, I. Salakhutdinov, and S. I. Bozhevolnyi, Polymer-based surface-plasmon-polariton stripe waveguides at telecommunication wavelengths, Applied Physics Letters, 82(5), 668 (2003).
P. Berini, Plasmon-polariton waves guided by thin lossy metal films of finite width: bound modes of asymmetric structures, Physical Review B, 63,125 417 (2001).
S. G. Johnson, J. D. Joannopoulos, Photonic Crystals: The Road from Theory to Practice (Kluwer, Boston, 2002).
F. de Fornel, Evanescent Waves (Springer, Berlin 2001).
S. Kawata, Near-Field Optics and Surface Plasmon Polaritons (Topics in Applied Physics 81, Springer, Berlin 2001).
D. W. Pohl, W. Denk, M. Lanz, Optical stethoscopy: Image recording with resolution У20, Appl. Phys. Lett., 44,651 (1984).
R. C. Reddick, R. J. Warmack, T. L. Ferrel, New form of scanning optical microscopy, Phys. Rev. B, 39,767 (1989).
D. Courjon, K. Sarayeddine, M. Spajer, Scanning tunneling optical microscopy, Opt. Commun., 71,23 (1989).
P. M. Adam, L. Salomon, F. de Fornel, J. P. Goudonnet, Determination of the spatial extension of the surface-plasmon evanescent field of a silver film with a photon scanning tunneling microscope, Phys. Rev. B, 48,2680 (1993).
P. Dawson, F. de Fornel, J.-P. Goudonnet, Imaging of surface plasmon propagation and edge interaction using a photon scanning tunneling microscope, Phys. Rev. Lett., 72, 29 271 994).
P. Dawson, B. A. F. Puygranier, J.-P. Goudonnet, Surface plasmon polariton propagation length: A direct comparison using photon scanning tunneling microscopy and attenuated total reflection, Phys Rev. B, 63,205 410 (2001).
D. P. Tsai, J. Kovasc, Z. Wang, M. Moskovits, V. M. Shalaev, J. S. Suh, R. Botet, Photon scanning tunneling microscopy images of optical excitations of fractal metal colloid clusters, Phys. Rev. Lett., 72,4149 (1994).
S. I. Bozhevolnyi, B. Vohnsen, I. I. Smolyaninov, A. V. Zayats, Direct observation of surface polariton localization caused by surface roughness, Opt. Commun., 117, 4 171 995).
S. I. Bozhevolnyi, I. I. Smolyaninov, A. V. Zayats, Near-field microscopy of surface-plasmon polaritons: localization and internal interface imaging, Phys. Rev. B, 51, 17 916 (1995).
S. I. Bozhevolnyi, B. Vohnsen, A. V. Zayats, in: Optics at the Nanometer Scale, M. Nieto-Vesperinas and N. Garcia (eds.) (Kluwer Academic, Dordrecht 1996).
B. Hecht, H. Bielefeldt, L. Novotny, Y. Inouye, D. W. Pohl, Local Excitation, Scattering, and Interference of Surface Plasmons, Phys. Rev. Lett., 77,1889 (1996).
A. Bouhelier, Th. Huser, J. M. Freyland, H.-J. Guntherodt, D. W. Pohl, Plasmon transmissivity and reflectivity of narrow grooves in a silver film, J. Microsc., 194, 571 (1999).
W, Knoll, D. K. Kambhampati, Surface-plasmon optical techniques, Current Opinion in Colloid & Interface Science, 4,273 (1999).
J.-C. Weeber, J. R. Krenn, A. Dereux, B. Lamprecht, Y. Lacroute, J. P. Goudonnet, Near-field observation of surface plasmon polariton propagation on thin metal stripes, Phys. Rev. B, 64,45 411 (2001).
W. L. Barnes, A. Dereux, T. W. Ebbesen, Surface plasmon subwavelength optics, Nature, 424, 824 (2003).
B. Laks, D. L. Mills, A. A. Maradudin, Surface polaritons on large-amplitude gratings, Phys. Rev. B, 23,4965 (1981).
N. E. Glass, M. Weber, D. L. Mills, Attenuation and dispersion of surface polaritons on gratings, Phys. Rev. B, 29,6548 (1984).
W. L. Barnes, T. W. Preist, S. C. Kitson, J. R. Sambles, Physical origin of photonic energy gaps in the propagation of surface plasmons on gratings, Phys. Rev. B, 54,6227 (1996).
L. Salomon, F. Grillot, F. de Fornel, A. V. Zayats, Near-field distribution of optical transmission of periodic subwavelength holes in a metal film, Phys. Rev. Lett., 86, 1110(2001).
S. I. Bozhevolnyi, J. Erland, K. Leosson, P. M. W. Skoglund, J. M. Hvam, Waveguiding in Surface Plasmon Polariton Band Gap Structures, Phys. Rev. Lett., 86,3008 (2001).
J. R. Krenn, F. R. Aussenegg, Nanooptik mit metallischen Strukturen, Physik Journal (Physikalische Blatter), 3,39 (2002).
J. R. Krenn, A. Leitner, F. R. Aussenegg, Metal Nano-Optics, in H. S. Nalwa (ed.), Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology (American Scientific Publishers, Stevenson Ranch CA, 2004).
S. I. Bozhevolnyi, F. A. Pudin, Two-dimensional microoptics of surface plasmons, Phys. Rev. Lett., IS, 2829(1997).
H. Ditlbacher, J. R. Krenn, G. Schider, A. Leitner, F. R. Aussenegg, Two-dimensional optics with surface plasmon polaritons, Appl. Phys. Lett., 81,1762 (2002).
С. R. Giuliano, Laser-induced damage to transparent dielectric materials, Appl. Phys. Lett., 5,137(1964).
G. H. Cullom, R. W. Waynant, Determination, of. laser, damage threshold for various glasses, Appl. Opt., 3, 989 (1964).
M. Dahmen, C. R. Haas, E. W. Kreutz, D. A. Wesner, Laser-Induced Damage in Optical Materials, Proc. SPIE, 2428,248 (1995).
R. M. Wood, Laser Damage in Optical Materials (Adam Hilger, Bristol and Boston), 1986.
M. D. Perry and G. Mourou, Terrawatt to petawatt subpicosecond pulses, Science, 264, 917(1994).
T. Ditmire, R. A. Smith, J. W. G. Tisch, and M. H. R. Hutchinson, High Intensity Laser Absorption by Gases of Atomic Clusters, Phys. Rev. Lett., 78,3121 (1997).
T. Ditmire, J. W. G. Tisch, E. Springate, M. B. Mason, N. Hay, J. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, High-Energy Ions Produced in Explosions of Superheated Atomic Clusters, Nature (London), 386,54 (1997).
Y. L. Shao, T. Ditmire, J. W. G. Tisch, E. Springate, J. P. Marangos, and M. H. R. Hutchinson, Multi-keV Electron Generation in the Interaction of Intense Laser Pulses with Xe Clusters, Phys. Rev. Lett., 11,3343 (1996).
L. M. Chen, J. J. Park, К. H. Hong, I. W. Choi, J. L. Kim, J. Zhang, and С. H. Nam, Measurement of energetic electrons from atomic clusters irradiated by intense femtosecond laser pulse, Phys. Plasmas, 9,3595 (2002).
I. McPherson, B. D. Thompson, A. B. Borisov, K. Boyer, and С. K. Rhodes, Multiphoton-induced x-ray-emission at 4−5 keV fro Xe atoms with multiple core vacancies, Nature (London), 370, 631 (1994).
T. Brabec and F. Krausz, Intense few-cycle laser fields: frontiers of nonlinear optics, Rev. Mod. Phys., 72,545 (2000).
G. Kulcsar et al, Intense picosecond x-ray pulses from laser-plasmas by use of nanostructured 'velvet' targets, Phys. Rev. Lett., 84,5149 (2000).
M. I. K. Santala et al., Observation of a Hot High-Current Electron Beam from a Self-Modulated Laser Wakefield Accelerator, Phys. Rev. Lett., 86,1227 (2001).
T. Ditmire, J. Zwieback, Y. P. Yanovsky, Т. E. Cowan, G. Hays, and К. B. Wharton, Nature (London), Nuclear fusion from explosions of femtosecond laser-heated deuterium clusters, 398,489(1999).
I. Last and J. Jortner, Dynamics of Coulomb Explosion of Large Clusters in a Strong Laser Field, Phys. Rev. A, 62,13 201 (2000).
I. Last and J. Jortner, Nuclear Fusion Induced by Coulomb Explosion of Heteronuclear Clusters, Phys. Rev. Lett., 87,33 401 (2001).
I. Last and J. Jortner, Nuclear Fusion Driven by Coulomb Explosion of Homonuclear and Heteronuclear Deuterium and Tritium Containing Clusters, Phys. Rev. A, 64, 63 201 (2001).
I. Last and J. Jortner, Nuclear Fusion Driven by Coulomb Explosion of Methane Clusters, J. Phys. Chem. A, 106,10 877 (2002).
I. Last, K. Levy and J. Jortner, Beyond the Rayleigh Instability Limit for Multicharged Finite Systems, Proceed. Natl. Acad. Sci. USA, 99,9107 (2002).
J. Jortner and I. Last, Nuclear Fusion Driven by Coulomb Explosion of Molecular Clusters, ChemPhysChem, 3,845 (2002).
I. Last and J. Jortner, Electron and Nuclear Dynamics of Molecular Clusters in Ultraintense Laser Fields. I. Extreme Multielectron Ionization, J. Chem. Phys., 120,1336 (2004).
I. Last and J. Jortner, Electron and Nuclear Dynamics of Molecular Clusters in Ultraintense Laser Fields. II. Electron Dynamics of Outer Ionization of the Nanoplasma, J. Chem. Phys., 120,1348 (2004).
I. Last and J. Jortner, Electron and Nuclear Dynamics of Molecular Clusters in Ultraintense Laser Fields. III. Coulomb Explosion of Deuterium Clusters, J. Chem. Phys., 121, 3030 (2004).
I. Last and J. Jortner, Electron and Nuclear Dynamics of Molecular Clusters in Ultraintense Laser Fields. IV. Coulomb Explosion of Molecular Heteroclusters", J. Chem. Phys., 121, 8329 (2004).
C. Rose-Petruck, K. J. Schafer, K. R. Wilson, and C. P. J. Barty, Ultrafast electron dynamics and inner-shell ionization in laser-driven clusters, Phys. Rev. A, 55,1182 (1997).
J. Kou et al, Anisotropic Coulomb Explosion of Сбо Irradiated with a High-intensity Femtosecond Laser Pulse, J. Chem. Phys., 112,5012 (2000).
С. Siedschlag and J.M. Rost, Electron release of rare gas atom clusters under an intense laser pulse, Phys. Rev. Lett., 89,173 401 (2002).
K. Ishikawa and T. Blenski, Explosion dynamics of rare gas clusters in an intense laser field, Phys. Rev. A, 62,63 204 (2000).
T. Ditmire, T. Donnelly, A.M. Rubenchik, R.W. Falcone, and M. D. Perry, Interaction of intense laser pulses with atomic clusters, Phys. Rev. A, 53,3379 (1996).
H. M. Milchberg, S. J. McNaught, and E. Parra, Plasma hydrodynamics of the intense laser-cluster interaction, Phys. Rev. E, 64,56 402 (2001).
P. Apell, Multiply charged ion-solid interaction, Nucl. Instrum. Methods B, 23,242 (1987).
J. P. Briand, B. d’Etat, D. Schneider, M. Clark, and V. Decaux, On the mechanism of formation of hollow atoms below a surface, Nucl. Instrum. Methods B, 87,138 (1994).
B. d’Etat, J. P. Briand, G. Ban, L. de Billy, J. P. Desclaux, and P. Briand, Interaction of Arl7+ ions on metallic surfaces at grazing incidence, Phys. Rev. A, 48,1098 (1993).
J.-P. Briand, B. d’Etat-Ban, D. Schneider, M. A. Briere, V. Decaux, J. W. McDonald, and S. Bardin, Interaction of slow Ar (17,18)+ ions with C-60: An insight into ion-surface interactions, Phys. Rev. A, 53,2194 (1996).
I. Hughes, Physics World, 8,43 (1995).
D. H. Schneider, M. A. Briere, J. McDonald, and J. Biersack, Ion Surface Interaction Studies With Highly Charged Ions, Radiat. Eff. Def. Solids, 127,113 (1993).
J. Limburg, J. Das, S. Schippers, R. Hoekstra, and R. Morgenstern, Coster-Kronig transitions in hollow atoms created during highly charged ion-surface interactions, Phys. Rev. Lett., 73, 786(1994).
P. Apell, Surface plasmon de-excitation of multiply charged ions, J. Phys. B, 21, 2665 (1988).
J. N. Bardsley and В. M. Penetrante, Residual energy in plasmas produced by intense subpicosecond lasers, Comments At. Mol. Phys., 27,43 (1991).
N. Itabashi, К. Mochiji, H. Shimizu, S. Ohtani, Y. Kato, H. Tanuma, N. Kobayashi, Desorption of Ga and As Atoms from a GaAs Surface Induced by Slow Multiply-Charged Ar Ions, Jpn. J. Appl. Phys., 34,6861 (1995).
Hai-Ping Cheng, J. D. Gillaspy, Nanoscale modification of silicon surfaces via Coulomb explosion, Phys. Rev. В., 55,2628 (1997).
Libenson M.N., Gurevich V.S., Surface polaritons propagation along micropipettes, Ultramicroscopy, 57,277−281 (1995).
Yablonovitch E., Photonic band-gap structures, JOSA B, 10,283 (1993).
С.А.Ахманов, В. И. Емельянов, Н. И. Коротеев, В. Н. Семиногов, Воздействие мощного лазерного излучения на поверхность полупроводников и металлов: нелинейно-оптические эффекты и нелинейно-оптическая диагностика, УФН, 147, в. 4, стр. 675 745 (1985).
S.C.Wilks, W.L.Kruer, T. Cowan, S. Hatchett, M. Key, et al., Ion Acceleration in Ultra-Intense, Laser-Plasma Interactions, 41st Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, Seattle, November 15−19,1999.
D.Ashkenasi, H. Varel, A. Rosenfeld, F. Noack, E.E.B.Campbell, Pulse-width influence on the laser-induced structuring of CaF2 (111), Appl. Phys. A, 63,103−107 (1996).
D. von der Linde, K. Sokolovski-Tinten, The physical mechanism of short-pulse laser ablation, Лр/?/. Surface Science, 154−155, p. 1−10 (2000).
Rethfeld В., Kaiser A., Vicanek M., Simon G., Ultrafast dynamics of nonequilibrium electrons in metals under femtosecond laser irradiation, Phys. Rev. В., 65, 214 303−214 313 (2002).
V. S. Gurevich, М. N. Libenson, Surface polaritons propagation along micropipette, Ultramicroscopy,!, 277−281 (1995).
M. H. Либенсон, Поверхностные электромагнитные волны оптического диапазона, Соросовский образовательный журнал, 10,92−98 (1996).
М. Н. Либенсон, Поверхностные электромагнитные волны в оптике, Соросовский образовательный журнал, 11,103−110 (1996).
М. N. Libenson, G. A. Martinovsky and D. S. Smirnov, Resonant surface polaritons of the cylindrical near-field tip, Proceedings ofSPIE, 4750,163−170 (2002).
С. А. Алексеев, Д. С. Смирнов, «Поверхностные поляритонные моды цилиндрического ближнепольного зонда», в Проблемы когерентной и нелинейной оптики: Сборник статей под ред. С. А. Козлова и И. П. Гурова. СПб: СПбГИТМО. 278 с. (2000).
М. N. Libenson, G. A. Martsinovsky, D. S. Smirnov, «Propagation and excitation of resonant cylindrical surface polaritons», Proc. SP1E, 5506,215−223 (2004).
Д. С. Смирнов, «Преобразование падающего излучения в цилиндрические поверхностные поляритоны» в Проблемы когерентной и нелинейной оптики: Сборник статей под ред. С. А. Козлова и И. П. Гурова. СПб: СПбГИТМО. 248 с. (2002).
М. N. Libenson, G. A. Martsinovsky, D. S. Smirnov, «Transformation of incident radiation into cylindrical surface polaritons», Proc. SPIE, 5036,618 (2003).
M.П.Либенсон, Д. С. Смирнов, «Распространение и возбуждение резонансных цилиндрических поверхностных поляритонов», Оптический э/сурнал, 71, N8, 3−8 (2004).
М. N. Libenson, D. S. Smirnov, «Resonant surface polaritons of cylindrical three-layer waveguide in far IR-range», Proc. SPIE, 5067,184 (2003).
M. А. Леонтович, Избранные труды: Теоретическая физика М., 1985,512 с.
С. М. Рытов О приближенных граничных условиях на поверхности хорошо проводящих тел, Журнал экспериментальной и теоретической физики, 10−2, 180−186(1940).
В. Е. Пафомов, О переходном излучеиии, ЖЭТФ, 36,1853 (1959).
J. В. Pendry, A. J. Holden, D. J. Robbins, and W. J. Stewart, Low Frequency Plasmons in Thin Wire Structures, J. Phys. Condens. Matter, 10,4785 (1998).
S. I. Maslovski, S. A. Tretyakov, and P. A. Belov, Wire media with negative effective permittivity: a quasi-static model, Inc. Microwave Opt. Tech. Lett., 35,47 (2001).
R. A. Shelby, D. R. Smith, and S. Schultz, Experimental verification of a negative index of refraction, Science, 292,77 (2001).
G. W. t' Hooft, Negative refraction makes a perfect lense, Phys. Rev. Lett., 87, 249 701 (2001).
M. N. Libenson, V. S. Makin, R. S. Makin, Дисперсия поверхностных поляритонов всреде с пространственно неоднородной диэлектрической проницаемостью, Optics and Spectroscopy, 59, N4, 916 (1985).
V. S. Makin, D. S. Smirnov and P. Kohns, «Negative dispersion cylindrical surface plasmon-polaritons in spatially inhomogeneous dielectric permittivity media», Days on Diffraction, Saint-Petersburg, May 30 June 2,2006.
R. Ruppin, Surface polaritons and extinction properties of a left-handed material cylinder, J. Phys.: Condens. Matter, 16,5991 (2004).
V. M. Agranovich, Negative refraction in optical spectral range and radiowaves propagation, Sov. Phys. Usp., 174, № 6,683(2004).
H. Shin, S. Fan, All-angle negative reflecting for surface plasmon waves using a metal-dielectric-metal structure, Phys. Rev. Lett., 96, № 7, p. 73 907.
J. B. Goodenough, Metallic oxides, Progress in Solid State Chemistry, 5,145 (1971).
H. L. Chang at al. New wright-once medium with NiOx film using blue laser, Jap. J. of Appl. Phys., 14, № 8,6109 (2005).
A. J. Babadjanyan, N. L. Margaryan, and Kh. V. Nerkararyan, Superfocusing of surface polaritons in the conical structure, J. of Appl. Phys., 87, № 8,3785 (2000).
Г. Агравал, Нелинейная волоконная оптика-M.: «Мир», 1996,324 с.
Поверхностные поляритоны / Под ред. В. М. Аграновича, Д. JT. Миллса М.: Наука, 1985. с. 6−10.
А. М. Bonch-Bruevich, М. N. Libenson, Laser-Induced Surface Polaritons and Optical Breakdown in Nonlinear Electromagnetic Surface Phenomena / Ed. by H.-E. Ponath, and G.I. Stegeman. North Holland Elsevier Science Publishers B.V., 1991. p. 561−609.
A. M. Bonch-Bruevich, M. N. Libenson, V. S. Makin, V. V. Trubaev, Surface Electromagnetic Waves in Optics, Opt. Eng., 31,718−730 (1992).
T. W. Ebbsen, H. J. Lezec, H. F. Ghaemi, T. Thio, P. A. Wolff, Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays, Nature, 391,667−669 (1998).
В. M. Агранович, В. JI. Гинзбург, Кристаллооптика с учетом пространственной дисперсии и теории экситонов. М., 1979.
В. А. Кособукин, Поверхность. Физика, химия, механика, 12,5−21 (1983).
Г. А.Марциновский, С. М. Сарнаков, Д. С. Смирнов, Г. Д. Шандыбина, «Исследование свойств и структуры поля поверхностных электромагнитных возбуждений оптического диапазона», Оптический о/сурнал, 73, N6, 60−63 (2006).
А. М. Бонч-Бруевич, М. К. Коченгина, М. Н. Либенсон, В. С. Макин, С. Д. Пудков, В. В. Трубаев, Изв. АН СССР. Сер. физ., 46, № 6,1186−1193 (1982).
F. Keilman, Y. Н. Ва, Appl Phys. А, 29, № 1, 9−18 (1982).
М. Н. Либенсон, А. Г. Румянцев, Цилиндрические поверхностные электромагнитные волны и возникновение радиально-угловых поверхностных структур, Опт. и спектр., 60, в.4, 675−677 (1986).
Е. Yablonovitch, Photonic band-gap structures, JOSA В, 10,283 (1993).
В. А. Кособукин, M. Н. Либенсон, А. Г. Румянцев, Возбуждение светом цилиндрических поверхностных электромагнитных волн, Опт. и спектр., 65, № 4, 948−951 (1988).
S. I. Bozhevolnyi, J. Erland, К. Leosson, P. M. W. Skovgaard, J. M. Hvam, Waveguiding in Surface Plasmon Polariton Band Gap Structures, Phys. Rev. Lett., 86,3008−3011 (2001).
S. V. Zabotnov, I. A. Ostapenko, L. A. Golovan, V. Yu. Timoshenko, P. K. Kashkarov, G. D. Shandybina, Laser-induced structuring of silicon surfaces by femtosecond pulses, Abstracts of ICONO/LAT2005 (SPb), 12 (2005).
Gregory P. Nordin, Seunghyun Kim, Jingbo Cai, and Jianhua Jiang, Hybrid integration of conventional waveguide and photonic crystal structures, Optics Express, 10, № 23, 13 341 341 (2002).
P. Dawson, F. deFornel and J.-P. Goudonnet, Imaging of surface plasmon propagation and edge interaction using a photon scanning tunneling microscope, Phys. Rev. Lett., 72, 2927 (1994).
J. R. Krenn, W. Gotschy, D. Somitsch, A. Leitner, F. R. Aussenegg, Investigation of localized surface plasmons with the photon scanning tunneling microscope, Appl. Phys. A, 61,541 (1995).
S. I. Bozhevolnyi, V. A. Markel, V. Coello, W. Kim, and V. M. Shalaev, Direct observation of localized excitations on rough nanostructured surfaces, Phys. Rev. B, 58, 11 441 (1998).
M. Specht at al., Scanning plasmon near-field microscope, Phys. Rev. Lett., 68,476 (1992).
S. I. Bozhevolnyi and V. Coello, Elastic scattering of surface plasmon polaritons: Modeling and experiment, Phys. Rev. B, 58,10 899 (1998).
S. I. Bozhevolnyi, F. A. Pudonin, Two-dimensional micro-optics of surface plasmons, Phys. Rev. Lett., 78,2823 (1997).
J. R. Krenn, J. C. Weeber, A. Dereux, E. Bourillot, J. P. Goudonnet, B. Schider, A. Leitner, F. R. Aussenegg, C. Girard, Direct observation of localized surface plasmon coupling, Phys. Rev. B, 60,5029 (1999).
V. N. Konopsky, E. V. Alieva, Dispersion relation of surface plasmons near photonic band gaps: influence of the interaction with light, Journ. of Modern Optics, 48,1597 (2001).
C. Hafner, The Generalized Multiple Multipole Technique for Computational Electromagnetics. Artech, Boston, 1990.
A. Bouhelier, J. Renger, M. R. Beversluis and L. Novotny, «Plasmon-coupled tip-enhanced near-field optical microscopy», Journal of Microscopy, 210,220−224 (2003).
К. В. Крутицкий, С. В. Сухов, «К теории эффекта ближнего поля», Оптика и Спектроскопия, 83, № 2,305−314 (1997).
К. В. Крутицкий, С. В. Сухов, «Микроскопическая теория переходного слоя на идеальной поверхности полубесконечных диэлектрических сред и эффект ближнего поля», Оптика и Спектроскопия, 88, № 5,827−833 (2000).
D. Ashkenasi, Н. Varel, A. Rosenfeld, F. Noack, Е. Е. В. Campbell, Pulse-width influence on the laser-induced structuring of CaF2 (111), Appl. Phys. A, 63,103−107 (1996).
W. Kautek, J. Krueger, M. Lenzner, S. Sartania, Ch. Spielmann, F. Krausz, Laser ablation of dielectrics with pulse durations between 20 fs and 3 ps, Appl. Phys. Lett., 69, N21,314 6−3148(1996).
В. Е. Груздев, В. JI. Комолов, С. Г. Пржибельский, Д. С. Смирнов, «Динамика разрушения наночастицы, полностью ионизованной мощным ультракоротким лазерным импульсом», Оптический усурнал, 13, N6,16−23 (2006).
М. Lenzner, J. Kriiger, S. Sartenia, Z. Cheng, Ch. Spielmann, G. Mourou, W. Kautek, F. Krausz, Femtosecond Optical Breakdown in Dielectrics, Phys. Rev. Lett., 80, N18,4076−4079(1998).
R. Stoian, D. Ashkenasi, A. Rosenfeld, E. E. B. Campbell, Coulomb explosion in ultrashort laser ablation of A1203, Phys. Rev. B, 62, N19,13 167 13 173 (2000).
A. Rosenfeld, М. Lorenz, R. Stoian, D. Ashkenasi, Ultrashort-Iaser-pulse damage threshold of transparent materials and the role of incubation, Appl. Phys. A, 69, (Supplement), S373-S376 (1999).
D. von der Linde, K. Sokolovski-Tinten, The physical mechanism of short-pulse laser ablation", Appl. Surface Science, 154−155,1−10(2000).
JI. В. Келдыш, Ионизация в поле сильной электромагнитной волны, ЖЭТФ, 47, 19 451 957 (1964).
P. Stampfli, К. Н. Bennemann, Theory of the instability of the diamond structure of Si, Ge and С induced by a dense electron-hole plasma, Phys. Rev. B, 42, N11,7163−7173 (1990).
P. Stampfli, К. H. Bennemann, Time dependence of the laser-induced femtosecond lattice instability of Si and GaAs: Role of longitudinal optical distortions, Phys. Rev. B, 49,72 997 305 (1994).
H. P. Cheng, J. D. Gillaspy, Nanoscale modification of silicon surfaces via Coulomb explosion, Phys. Rev. B, 55,2628−2636 (1997).
S. C. Wilks, W. L. Kruer, T. Cowan, S. Hatchett, M. Key, et al., 41st Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, November 15−19,1999, Seattle.
R. A. Snavely, S. Hatchett, M. Key, C. Brown, T. Cowan, G. Henry, B. Langdon, et al., 41st Annual Meeting of the Division of Plasma Physics, November 15−19,1999, Seattle.
V. E. Gruzdev, V. L. Komolov, S. G. Przhibel’skii, D. S. Smirnov, «Dynamics of spreading of a spherical particle ionized by intense ultra-short laser pulse», Proc. SP1E, 6256, 30−39 (2006).
C. Rose-Petruck, K. J. Schafer, K. R. Wilson, and C. P. J. Barty, Phys. Rev., A55, 1182 (1997).
J. Kou et al., J. Chem. Phys., 112,5012 (2000).
C. Siedschlag and J.M. Rost, Phys. Rev. Lett., 89,173 401 (2002).
K. Ishikawa and T. Blenski, Phys. Rev., A62,63 204 (2000).
A. Pukhov, J. Plasma Phys., 61,425 (1999).
M. Eloy, R. Azambuja, J. T. Mendonca, and R. Bingham, Phys. Plasmas, 8,1084 (2001).
X. Т. Холмуродов, M. В. Алтайский, И. В. Пузынин, Т. Дардин, Ф. П. Филатов, Методы молекулярной динамики для моделирования физических и биологических процессов, Физика элементарных частиц и атомного ядра, 34(2), 474−515 (2003).

Заполнить форму текущей работой