Изменение характеристик фемтосекундного лазерного импульса при прохождении зонда апертурного микроскопа ближнего поля Айбушев А. ИХФ РАН, Москва Лозовик. - презентация

1 Изменение характеристик фемтосекундного лазерного импульса при прохождении зонда апертурного микроскопа ближнего поля Айбушев А. ИХФ РАН, Москва Лозовик Ю.Е.,ИСАН, Троицк Саркисов О.М ИХФ РАН,Москва

2 Сочетание Фемтосекундной спектроскопии и Ближнепольной микроскопии -высокое временное разрешение -высокое пространственное разрешение - Динамика ЕДИНИЧНЫХ молекул - Когерентный контроль (управление)

3 Цель Работы - Метод расчета, геометрия, параметры импульса - Расчеты - Заключение Изучить прохождение фемтосекундного импульса в зонде апертурного микроскопа ближнего поля -Длительность импульса - Поляризация -Фазовые характеристики

4 Поля в волноводе Для идеального покрытия

5 Поля в зонде микроскопа Ex (нач. поляризация) Ey Ez

6 К чему приводит эффект волновода (cut-off) в случае импульса

7 FDTD FDTD –Finite Difference Time Domain– решение зависящих от времени уравнений Максвелла в конечных разностях Yee lattice

8 PML –Граничные условия Ex Exy: Exz: Hx Hxy: Hxz: PML – Создает искусственную среду на границах расчетной области волновой импеданс которой не зависит от угла падения волны Как изменяется проводимость: Отражение: На практике:

9 Реализация модели Друде в FDTD Модель Друде Rose M.Joseph (1991)

10 Геометрия зонда микроскопа ближнего поля Волокно: n1 = n2 = Металлическое покрытие (Al, Ag) Диаметр апертуры d: 80нм

11 Лазерный импульс на входе в зонд микроскопа

12 Длительность импульса и временной чирп

13 Все расчеты были выполнены в суперкомпьютерном центре РАН. В среднем для одного расчета подобной задачи понадобилось 20 узлов (при счете несколько часов) Написана и оттестирована параллельная программа. Программа

14 Поля за апертурой Ближнее поле остается!

15 Дисперсия алюминия Нет необходимости в использовании более точных моделей (Drude-Lorentz) 1. Длина волны– в видимом диапазоне. 2. Длительность импульса >~10fs

16 Поверхностные плазмон-поляритоны

17 Поля в апертуре d=80nm, chirp alpha=0 АлюминийСеребро

18 Поля в апертуре d=80nm, chirp alpha=0 Алюминий Серебро

19 Поля в апертуре d=80nm, chirp alpha=2

20 Спектры в апертуре d=80nm,chirp alpha=2

21 Поля в апертуре d=80nm, chirp alpha=-2

22 Спектры в апертуре d=80nm,chirp alpha=-2

23 Искусственный материал: при

24

25 Зависимость полей в апертуре от фактора Ex

26 Ey Зависимость полей в апертуре от фактора

27 Ez Зависимость полей в апертуре от фактора

28 Выводы: 1.Произведенные вычисления ясно показывают, что в случае алюминиевого покрытия зонда при разных фазовых характеристиках исходного импульса, ближнее поле в апертуре претерпевает, в основном, изменения, связанные с поляризацией. Длительность импульса и его фазовые характеристики не изменяются. Поляризация в ближнем поле не зависит от начальных фазовых характеристик. Этот результат позволяет использовать алюминий в качестве покрытия зондов микроскопов ближнего поля. 2. В случае серебряного покрытия изменяется как эффективная длительность импульса (увеличивается), так и поляризация. 3. Как показали расчеты, для искусственных покрытий зондов, поляризация импульса в ближней зоне является сложной функцией диэлектрической проницаемости. Однако, все расчеты показали, что при увеличении мнимой и действительной части диэлектрической функции искусственного металла, в ближнем поле выделяется та компонента поля, вдоль которой импульс был изначально поляризован.