Vremyarazreshayushchee detektirovanie teragertsovogo otklika fotodinamicheski sformirovannykh plazmonnykh metapoverkhnostey

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

Предложена модификация метода терагерцовой спектроскопии с временным разрешением, состоящая в прямом измерении временной зависимости поля прошедшего терагерцового импульса, выделении из нее части, соответствующей множественным отражениям от поверхностей объекта, и последующему ее анализе без применения Фурье-преобразования. Апробация метода проводится на примере решеток, фотодинамически сформированных на поверхности арсенида галлия и поддерживающих возбуждение коллективных плазмонных мод в терагерцовом диапазоне. Предлагаемый подход позволяет обойти ограничения, характерные для терагерцовой спектроскопии с временным разрешением, дополняя и расширяя возможности уже существующего аппарата терагерцовой фотоники.

About the authors

I. A. Novikov

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

M. A. Kir'yanov

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

V. I. Stadnichuk

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

T. V. Dolgova

МГУ имени М. В. Ломоносова

Москва, Россия

A. A. Fedyanin

МГУ имени М. В. Ломоносова

Email: fedyanin@nanolab.phys.msu.ru
Москва, Россия

References

  1. M. C. Nuss and J. Orenstein, in Millimeter and Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids, ed. by G. Gr¨uner), Springer, Berlin (1998).
  2. P. Y. Han and X.-C. Zhang, Meas. Sci. Technol. 12, 1747 (2001).
  3. M. Walther, P. Plochocka, B. Fischer, H. Helm, and P. Uhd Jepsen, Biopolymers 67, 310 (2002).
  4. P. U. Jepsen, B. M. Fischer, A. Thoman, H. Helm, J. Y. Suh, R. Lopez, and R. F. Haglund, Phys. Rev. B 74, 205103 (2006).
  5. K. Makino, K. Kato, Y. Saito, P. Fons, A. V. Kolobov, J. Tominaga, T. Nakano, and M. Nakajima J. Mater. Chem. C 7, 8209 (2019).
  6. T. Suzuki and R. Shimano Phys. Rev. Lett. 103, 057401 (2009).
  7. G. Li, Z. Jin, X. Xue, X. Lin, G. Ma, S. Hu, and N. Dai, Appl. Phys. Lett. 100, 191115 (2012).
  8. K. Grishunin, T. Huisman, G. Li, E. Mishina, T. Rasing, A. V. Kimel, K. Zhang, Z. Jin, S. Cao, W. Ren, G.-H. Ma, and R. V. Mikhaylovskiy, ACS Photonics 5, 1375 (2018).
  9. M. Hangyo, M. Tani, and T. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves, 26, 1661 (2005).
  10. J. T. Kindt and C. A. Schmuttenmaer, J. Phys. Chem. 100, 10373 (1996).
  11. D. Grischkowsky, S. Keiding, M. van Exter, and C. Fattinger, J. Opt. Soc. Am. 7, 2006 (1990).
  12. R. Matsunaga, Y. I. Hamada, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai, Z. Wang, and R. Shimano Phys. Rev. Lett. 111, 057002 (2013).
  13. V. Bilyk, E. Mishina, N. Sherstyuk, A. Bush, A. Ovchinnikov, and M. Agranat, Phys. Status Solidi RRL 15, 2000460 (2021).
  14. К. А. Kузнецов, П. И. Кузнецов, А. Д. Фролов, А. М. Коновалов, П. М. Ковалева, Г. Х. Китаева, Письма в ЖЭТФ 118, 397 (2023).
  15. F. D’Angelo, Z. Mics, M. Bonn, and D. Turchinovich, Opt. Express 22, 12475 (2014).
  16. J. Qin, L. Xie, and Y. Ying, Food Chem. 224, 262 (2017).
  17. O. A. Smolyanskaya, N. V. Chernomyrdin, A. A. Konovko et al. (Collaboration), Prog. Quant. Electron. 62, 1 (2018).
  18. M. M. Nazarov, A. P. Shkurinov, E. A. Kuleshov, and V. V. Tuchin, Quantum Electron. 38, 647 (2008).
  19. I. E. Ilyakov, G. K. Kitaeva, B. V. Shishkin, and R. A. Akhmedzhanov, Opt. Lett. 42, 1704 (2017).
  20. I. E. Ilyakov, B. V. Shishkin, S. B. Bodrov, G.K. Kitaeva, ˙ M. I. Bakunov, and R. A. Akhmedzhanov, Laser Phys. Lett. 17, 085403 (2020).
  21. H. A. Hafez, X. Chai, A. Ibrahim, S. Mondal, D. F´erachou, X. Ropagnol, and T. Ozaki, J. Opt. 18, 093004 (2016).
  22. J. Neu and C. A. Schmuttenmaer, J. Appl. Phys. 124, 231101 (2018).
  23. R. Burger, J. Frisch, M. H¨ubner, M. Goldammer, O. Peters, E. R¨onneberg, and D. Wu, Sensors 21, 3473 (2021).
  24. P. U. Jepsen, J. Infrared Millim. Terahertz Waves 40, 395 (2019).
  25. O. S. Ahmed, M. A. Swillam, M. H. Bakr, and X. Li, J. Lightwave Technol. 28, 1685 (2010).
  26. R. Peretti, S. Mitryukovskiy, K. Froberger, M. A. Mebarki, S. Eliet, M. Vanwolleghem, and J.-F. Lampin, IEEE Trans. Terahertz Sci. Technol. 9, 136 (2019).
  27. T. Okada and K. Tanaka, Sci. Rep. 1, 1 (2011).
  28. W. Cai and V. Shalaev, Optical Metamaterials, Springer, N.Y. (2010).
  29. В. Г. Веселаго, УФН 92, 517 (1967).
  30. J. Pendry, A. Holden, D. Robbins, and W. Stewart, IEEE Trans. Microw. Theory Tech 47, 2075 (1999).
  31. A. I. Musorin, A. V. Chetvertukhin, T. V. Dolgova, H. Uchida, M. Inoue, B. S. Luk’yanchuk, and A. A. Fedyanin, Appl. Phys. Lett. 115, 151102 (2019).
  32. V. Zubyuk, L. Carletti, M. Shcherbakov, and S. Kruk, APL Mater. 9, 060701 (2021).
  33. А.М. Черняк, М. Г. Барсукова, А. С. Шорохов, А.И. Мусорин, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 111, 40 (2020).
  34. R. Singh, W. Cao, I. Al-Naib, L. Cong, W. Withayachumnankul, and W. Zhang, Appl. Phys. Lett. 105, 171101 (2014).
  35. S. Han, M. V. Rybin, P. Pitchappa, Y. K. Srivastava, Y. S. Kivshar, and R. Singh, Adv. Opt. Mater. 8, 1900959 (2020).
  36. И. А. Новиков, М. А. Кирьянов, А.Ю. Фролов, В. В. Попов, Т. В. Долгова, А. А. Федянин Письма в ЖЭТФ 118, 584 (2023).
  37. М. А. Кирьянов, Г. С. Останин, Т. В. Долгова, М. Иноуэ, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 117, 201 (2023).
  38. A. Yu. Frolov, M. R. Shcherbakov, and A. A. Fedyanin, Phys. Rev. B 101, 045409 (2020).
  39. B. I. Afinogenov, V.O. Bessonov, I. V. Soboleva, and A. A. Fedyanin, ACS Photonics 6, 844 (2019).
  40. N. Meinzer, W. L. Barnes, and I. R. Hooper, Nature Photon. 8, 889 (2014).
  41. S. Shen, X. Liu, Y. Shen, J. Qu, E. PickwellMacPherson, X. Wei, and Y. Sun, Adv. Opt. Mater. 10, 2101008 (2022).
  42. X. Zang, B. Yao, L. Chen, J. Xie, X. Guo, A. V. Balakin, A. P. Shkurinov, and S. Zhuang, Light: Advanced Manufacturing 2, 148 (2021).
  43. H.-T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R.D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).
  44. I. Chatzakis, P. Tassin, L. Luo, N.-H. Shen, L. Zhang, J. Wang, T. Koschny, and C. M. Soukoulis, Appl. Phys. Lett. 103, 043101 (2013).
  45. Z. Xie, X. Wang, J. Ye, S. Feng, W. Sun, T. Akalin, and Y. Zhang, Sci. Rep. 3, 3347 (2013).
  46. S. Busch, B. Scherger, M. Scheller, and M. Koch, Opt. Lett. 37, 1391 (2012).
  47. L.-J. Cheng and L. Liu, Opt. Express, 21, 28657 (2013).
  48. S. F. Busch, S. Schumann, C. Jansen, M. Scheller, M. Koch, and B. M. Fischer, Appl. Phys. Lett. 100, 261109 (2012).
  49. H. K. Tyagi and J. G´omez Rivas, J. Opt. 16, 094011 (2014).
  50. T. Wen, J. Tong, D. Zhang, Y. Zhu, Q. Wen, Y. Li, H. Zhang, Y. Jing, and Z. Zhong, J. Phys. D: Appl. Phys. 52, 255303 (2019).
  51. Q.-Y. Wen, Y.-L. He, Q.-H. Yang, P. Yu, Z. Feng, W. Tan, T.-L. Wen, Y.-X. Zhang, Z. Chen, and H.-W. Zhang, Adv. Mater. Technol. 5, 1901058 (2020).
  52. J. W. He, X.K. Wang, Z. W. Xie, Y. Z. Xue, S. Wang, and Y. Zhang, APL Photonics 2, 076102 (2017).
  53. J. Guo, T. Wang, H. Zhao, X. Wang, S. Feng, P. Han, W. Sun, J. Ye, G. Situ, H.-T. Chen, and Y. Zhang, Adv. Opt. Mater. 7, 1801696 (2019).
  54. G. Georgiou, H.K. Tyagi, P. Mulder, G. J. Bauhuis, J. J. Schermer, and J. G. Rivas, Sci. Rep. 4, 3584 (2014).
  55. Y. Shi, Q. li Zhou, C. Zhang, and B. Jin, Appl. Phys. Lett. 93, 121115 (2008).
  56. M. A. Kiryanov, A. Yu. Frolov, I. A. Novikov, P. A. Kipp, P. K. Nurgalieva, V. V. Popov, A. A. Ezhov, T. V. Dolgova, and A. A. Fedyanin, APL Photonics 7, 026104 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Российская академия наук