Vremyarazreshayushchee detektirovanie teragertsovogo otklika fotodinamicheski sformirovannykh plazmonnykh metapoverkhnostey
- Authors: Novikov I.A.1, Kir'yanov M.A.1, Stadnichuk V.I.1, Dolgova T.V.1, Fedyanin A.A.1
-
Affiliations:
- Issue: Vol 119, No 9-10 (2024)
- Pages: 651–657
- Section: Articles
- URL: https://journals.rcsi.science/0370-274X/article/view/260847
- DOI: https://doi.org/10.31857/S1234567824090040
- EDN: https://elibrary.ru/KVOKQK
- ID: 260847
Cite item
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
M. A. Kir'yanov
V. I. Stadnichuk
T. V. Dolgova
A. A. Fedyanin
Email: fedyanin@nanolab.phys.msu.ru
References
- M. C. Nuss and J. Orenstein, in Millimeter and Submillimeter Wave Spectroscopy of Solids, ed. by G. Gr¨uner), Springer, Berlin (1998).
- P. Y. Han and X.-C. Zhang, Meas. Sci. Technol. 12, 1747 (2001).
- M. Walther, P. Plochocka, B. Fischer, H. Helm, and P. Uhd Jepsen, Biopolymers 67, 310 (2002).
- 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).
- 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).
- T. Suzuki and R. Shimano Phys. Rev. Lett. 103, 057401 (2009).
- G. Li, Z. Jin, X. Xue, X. Lin, G. Ma, S. Hu, and N. Dai, Appl. Phys. Lett. 100, 191115 (2012).
- 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).
- M. Hangyo, M. Tani, and T. Nagashima, Int. J. Infrared Millimeter Waves, 26, 1661 (2005).
- J. T. Kindt and C. A. Schmuttenmaer, J. Phys. Chem. 100, 10373 (1996).
- D. Grischkowsky, S. Keiding, M. van Exter, and C. Fattinger, J. Opt. Soc. Am. 7, 2006 (1990).
- R. Matsunaga, Y. I. Hamada, K. Makise, Y. Uzawa, H. Terai, Z. Wang, and R. Shimano Phys. Rev. Lett. 111, 057002 (2013).
- V. Bilyk, E. Mishina, N. Sherstyuk, A. Bush, A. Ovchinnikov, and M. Agranat, Phys. Status Solidi RRL 15, 2000460 (2021).
- К. А. Kузнецов, П. И. Кузнецов, А. Д. Фролов, А. М. Коновалов, П. М. Ковалева, Г. Х. Китаева, Письма в ЖЭТФ 118, 397 (2023).
- F. D’Angelo, Z. Mics, M. Bonn, and D. Turchinovich, Opt. Express 22, 12475 (2014).
- J. Qin, L. Xie, and Y. Ying, Food Chem. 224, 262 (2017).
- O. A. Smolyanskaya, N. V. Chernomyrdin, A. A. Konovko et al. (Collaboration), Prog. Quant. Electron. 62, 1 (2018).
- M. M. Nazarov, A. P. Shkurinov, E. A. Kuleshov, and V. V. Tuchin, Quantum Electron. 38, 647 (2008).
- I. E. Ilyakov, G. K. Kitaeva, B. V. Shishkin, and R. A. Akhmedzhanov, Opt. Lett. 42, 1704 (2017).
- 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).
- H. A. Hafez, X. Chai, A. Ibrahim, S. Mondal, D. F´erachou, X. Ropagnol, and T. Ozaki, J. Opt. 18, 093004 (2016).
- J. Neu and C. A. Schmuttenmaer, J. Appl. Phys. 124, 231101 (2018).
- R. Burger, J. Frisch, M. H¨ubner, M. Goldammer, O. Peters, E. R¨onneberg, and D. Wu, Sensors 21, 3473 (2021).
- P. U. Jepsen, J. Infrared Millim. Terahertz Waves 40, 395 (2019).
- O. S. Ahmed, M. A. Swillam, M. H. Bakr, and X. Li, J. Lightwave Technol. 28, 1685 (2010).
- 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).
- T. Okada and K. Tanaka, Sci. Rep. 1, 1 (2011).
- W. Cai and V. Shalaev, Optical Metamaterials, Springer, N.Y. (2010).
- В. Г. Веселаго, УФН 92, 517 (1967).
- J. Pendry, A. Holden, D. Robbins, and W. Stewart, IEEE Trans. Microw. Theory Tech 47, 2075 (1999).
- 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).
- V. Zubyuk, L. Carletti, M. Shcherbakov, and S. Kruk, APL Mater. 9, 060701 (2021).
- А.М. Черняк, М. Г. Барсукова, А. С. Шорохов, А.И. Мусорин, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 111, 40 (2020).
- R. Singh, W. Cao, I. Al-Naib, L. Cong, W. Withayachumnankul, and W. Zhang, Appl. Phys. Lett. 105, 171101 (2014).
- S. Han, M. V. Rybin, P. Pitchappa, Y. K. Srivastava, Y. S. Kivshar, and R. Singh, Adv. Opt. Mater. 8, 1900959 (2020).
- И. А. Новиков, М. А. Кирьянов, А.Ю. Фролов, В. В. Попов, Т. В. Долгова, А. А. Федянин Письма в ЖЭТФ 118, 584 (2023).
- М. А. Кирьянов, Г. С. Останин, Т. В. Долгова, М. Иноуэ, А. А. Федянин, Письма в ЖЭТФ 117, 201 (2023).
- A. Yu. Frolov, M. R. Shcherbakov, and A. A. Fedyanin, Phys. Rev. B 101, 045409 (2020).
- B. I. Afinogenov, V.O. Bessonov, I. V. Soboleva, and A. A. Fedyanin, ACS Photonics 6, 844 (2019).
- N. Meinzer, W. L. Barnes, and I. R. Hooper, Nature Photon. 8, 889 (2014).
- S. Shen, X. Liu, Y. Shen, J. Qu, E. PickwellMacPherson, X. Wei, and Y. Sun, Adv. Opt. Mater. 10, 2101008 (2022).
- 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).
- H.-T. Chen, W. J. Padilla, J. M. O. Zide, A. C. Gossard, A. J. Taylor, and R.D. Averitt, Nature 444, 597 (2006).
- 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).
- Z. Xie, X. Wang, J. Ye, S. Feng, W. Sun, T. Akalin, and Y. Zhang, Sci. Rep. 3, 3347 (2013).
- S. Busch, B. Scherger, M. Scheller, and M. Koch, Opt. Lett. 37, 1391 (2012).
- L.-J. Cheng and L. Liu, Opt. Express, 21, 28657 (2013).
- S. F. Busch, S. Schumann, C. Jansen, M. Scheller, M. Koch, and B. M. Fischer, Appl. Phys. Lett. 100, 261109 (2012).
- H. K. Tyagi and J. G´omez Rivas, J. Opt. 16, 094011 (2014).
- 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).
- 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).
- J. W. He, X.K. Wang, Z. W. Xie, Y. Z. Xue, S. Wang, and Y. Zhang, APL Photonics 2, 076102 (2017).
- 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).
- G. Georgiou, H.K. Tyagi, P. Mulder, G. J. Bauhuis, J. J. Schermer, and J. G. Rivas, Sci. Rep. 4, 3584 (2014).
- Y. Shi, Q. li Zhou, C. Zhang, and B. Jin, Appl. Phys. Lett. 93, 121115 (2008).
- 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).