Данный курс посвящен экспериментальным и теоретическим аспектам физики оптического возбуждения плазмонно-поляритонных волн на поверхностях различных материалов (металлов, полупроводников) под действием интенсивного фемтосекундного лазерного излучения. Такое лазерное воздействие принципиально изменяет оптические свойства данных материалов уже в течение ультракороткого лазерного импульса в результате внутри- и межзонных переходов, а также перенормировки ширины запрещенной зоны (в полупроводниках), что экспериментально наблюдается как изменение их мгновенного коэффициента отражения. Лазерно-индуцированное изменение оптических характеристик этих материалов дает, согласно модели автора спецкурса, возможность возбуждения на их поверхностях плазмон-поляритонов с перестраиваемой длиной волны. Интерференция падающего фемтосекундного лазерного излучения с возбужденными поверхностными плазмон-поляритонными модами или непосредственно нелинейная раскачка последних приводит к пространственно-периодическому вложению энергии на поверхности материалов и позволяет формировать на них субволновый (период много меньше длины волны издучения) периодический нанорельеф. В основу спецкурса положены последние экспериментальные и теоретические результаты (в том числе и автора спецкурса) в области наноплазмоники и лазерного наноструктурирования поверхностей.
Программа спецкурса:
лекция 1 (2 часа): Вводная лекция. Поверхностные наноструктуры, их перспективные применения. Базовые физические процессы, отвечающие за лазерную запись поверхностных наноструктур, в том числе с использованием ультракоротких (фемтосекундных) лазерных импульсов. Специфика фемтосекундного лазерного воздействия на конденсированные среды;
лекция 2 (2 часа): Объемные плазмоны в твердых телах. Поверхностные плазмон-поляритоны, условия и способы их возбуждения;
лекция 3 (2 часа): Сверхбыстрая динамика оптических характеристик поверхности кремния, возбужденной фемтосекундным лазерным излучением, и возбуждение на ней плазмон-поляритонных волн;
лекция 4 (2 часа): Сверхбыстрая динамика оптических характеристик поверхности титана, возбужденной фемтосекундным лазерным излучением, и возбуждение на ней плазмон-поляритонных волн;
лекция 5 (2 часа): Взаимодействие фемтосекундного лазерного издучения с поверхностными плазмон-поляритонными волнами при записи субволновых поверхностных наноструктур. Основные процессы массо-переноса при записи таких структур;
лекция 6 (2 часа): Достижения, перспективы и проблемы исследований в области активной наноплазмоники. Консультация
Рекомендуемая литература:
Поверхностные наноструктуры:
В.В. Климов, Наноплазмоника (М., Физматлит, 2009), гл.2,13.
Сверхбыстрая электронная динамика поверхностей:
Sokolowski-Tinten K., von der linde D., Phys. Rev. B 61, 2643 (2000).
Кудряшов С.И., Емельянов В.И., Структурные переходы в кремнии под действием фемтосекундного лазерного импульса: роль электронно-дырочной плазмы и фонон-фононного ангармонизма, ЖЭТФ 121, 113 (2002).
Kudryashov S.I., Kandyla M., Roeser C., Mazur E., Intraband and interband optical deformation potentials in femtosecond-laser excited a-Te, Phys. Rev. B 75, 085207 (2007).
Наноплазмоника:
В.С. Макин и др., ПЖТФ 34, 55 (2008).
В.В. Климов, Наноплазмоника (М., Физматлит, 2009), гл.3,4.
