УДК: 535.32

Основы нового метода получения оптических метаматериалов

Жилин А.А., Таганцев Д.К., Шепилов М.П., Запалова С.С., Алемаскин М.Ю., Сазонов М.Е.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Жилин А.А., Таганцев Д.К., Шепилов М.П., Запалова С.С., Алемаскин М.Ю., Сазонов М.Е. Основы нового метода получения оптических метаматериалов // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 4. С. 69–76.

Zhilin A. A., Tagantsev D. K., Alemaskin M. Yu., Shepilov M. P., Zapalova S. S., Sazonov M. E., Principles of a new method of obtaining optical metamaterials [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2012. V. 79. № 4. P. 69–76.

Ссылка на англоязычную версию:

A. A. Zhilin, D. K. Tagantsev, M. Yu. Alemaskin, M. P. Shepilov, S. S. Zapalova, and M. E. Sazonov, "Principles of a new method of obtaining optical metamaterials," Journal of Optical Technology. 79(4), 246-250 (2012). https://doi.org/10.1364/JOT.79.000246

Аннотация:

Метаматериалы, представляющие собой сетчатые серебряно-диэлектрические структуры, являются в настоящее время наиболее перспективными для наблюдения отрицательного показателя преломления в оптической области спектра. В данной работе предложен метод формирования таких метаматериалов на основе серебросодержащих стекол. Метод основан на процедуре полинга серебросодержащих стекол с использованием электрода (анода) с рельефным рисунком на контактной поверхности. При термообработках поляризованных стекол в атмосфере водорода на поверхности стекла образуется металлическая (серебряная) пленка, повторяющая рельеф электрода. Соответствующие рисунок и глубина модуляции рельефа электрода позволяют создавать на поверхности стекла регулярные сетчатые структуры серебряных нанопленок (либо систему дисков, либо сплошную пленку с отверстиями) с характерным размером элементов периодической структуры менее 500 нм. Объединение полученных таким образом структур в сэндвичи позволяет получать двухслойные метаматериалы.

Ключевые слова:

метаматериал, полинг, нелинейные оптические свойства

Коды OCIS: 160.1245, 160.3918, 160.236, 160.4670, 160.4760

Список источников:

1. Ramakrishna S.A. Physics of negative refractive index materials // Reports on Progress in Physics. 2005. V. 68. № 2. P. 449–521.
2. Жилин А.А., Шепилов М.П. Метаматериалы с отрицательным показателем преломления // Оптический журнал. 2008. Т. 75. № 4. С. 57–70.
3. Шепилов М.П,, Жилин А.А. Метаматериалы и проблема создания невидимых объектов: 2. Невидимые оболочки, скрывающие содержащиеся в них объекты от внешнего наблюдателя // Оптический журнал. 2009. Т. 76. № 6. С. 40–58.
4. Cai W., Shalaev V. Optical metamaterials. Fundamentals and applications. New York, Dordrecht, Heidelberg, London: Springer, 2010. 200 p.
5. Жилин А.А., Шепилов М.П. Метаматериалы – новое направление в материаловедении // Физ. и хим. стекла. 2010. Т. 36. № 5. С. 657–702.
6. Boltasseva A., Shalaev V.M. Fabrication of optical negative-index metamaterials: Recent advances and outlook // Metamaterials. 2008. V. 2. № 1. P. 1–17.
7. Жилин А.А., Таганцев Д.К., Шепилов М.П., Запалова С.С., Алемаскин М.Ю., Сазонов М.Е. Метаматериалы с сетчатой структурой // Оптический журнал. 2012. Т. 79. № 4. С. 62–68.
8. Takebe H., Kazansky P.G., Russell P.St.J., Morinaga K. Effect of poling conditions on second-harmonic generation in fused silica // Opt. Lett. 1996. V. 21. № 7. P. 468–470.
9. An H., Fleming S. Second-order optical nonlinearity and accompanying near-surface structural modifications in thermally poled soda-lime silicate glasses // J. Opt. Soc. Am. B. 2006. V. 23. № 11. P. 2303–2309.
10. Kameyama A., Yokotani A., Kurosawa K. Second-order optical nonlinearity and change in refractive index in silica glasses by a combination of thermal poling and x-ray irradiation // J. Appl. Phys. 2004. V. 95. № 8. P. 4000–4006.
11. Quiquempois Y., Godbout N., Lacroix S. Model of charge migration during thermal poling in silica glasses: Evidence of a voltage threshold for the onset of a second-order nonlinearity // Phys. Rev. A. 2002. V. 65. № 4. 043816 (14).
12. Doremus R.H. Mechanism of electrical polarization of silica glass // Appl. Phys. Lett. 2005. V. 87. № 23. 232904 (2).
13. Lipovskii A.A., Rusan V.V., Tagantsev D.K. Imprinting phase/amplitude patterns in glasses with thermal poling // Solid State Ionics. 2010. V. 181. № 17–18. P. 849–855.
14. Русан В.В., Таганцев Д.К., Липовский А.А., Пайвасаари К. Новый метод записи фазовых оптических структур в стеклах // Физ. и хим. стекла. 2010. Т. 36. № 4. С. 641–644.
15. Русан В.В., Таганцев Д.К. Новый метод записи изображений в стеклах // Физ. и хим. стекла. 2009. Т. 35. № 2. С. 293–296.
16. Qiu M., Mizunami T., Vilaseca R., Pi F., Orriols G. Bulk and near-surface second-order nonlinearities generated in a BK7 soft glass by thermal poling // J. Opt. Soc. Am. B. 2002. V. 19. № 1. P. 37–42.
17. Roy B., Jain H., Roy S., Chakravorty D. The development of nanosize silver particles in an ion exchanged silicate glass matrix // J. Non-Cryst. Solids. 1997. V. 222. P. 102–112.
18. Kreibig U., Vollmer M. Optical Properties of Metal Clusters. Berlin: Springer, 1995. 532 р.
19. Lipovskii A.A., Kuittinen M., Karvinen P., Leinonen K., Melekhin V.G., Zhurikhina V.V., Svirko Yu.P. Electric field imprinting of sub-micron patterns in glass-metal nanocomposites // Nanotechnology. 2008. V. 19. № 41. Р. 415304.
20. Ohmi S., Sakai H., Asahara Y., Nakayama S., Yoneda Y., Izumitani T. Gradient-index rod lens made by a double ion-exchange process // Appl. Opt. 1988. V. 27. № 3. P. 496–499.
21. Kaganovskii Y., Lipovskii A., Rosenbluh M., Zhurikhina V. Formation of nanoclusters through silver reduction in glasses: The model // J. Non-Cryst. Solids. 2007. V. 353. № 22–23. P. 2263–2271.
22. Shalaev V.M., Cai W., Chettiar U.K., Yuan H.K., Sarychev A.K., Drachev V.P., Kildishev A.V. Negative index of refraction in optical metamaterials // Opt. Lett. 2005. V. 30. № 24. P. 3356–3358.
23. Grigorenko A.N., Geim A.K., Gleeson H.F., Zhang Y., Firsov A.A., Khrushchev I.Y., Petrovic J. Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies // Nature. 2005. V. 438. № 7066. P. 335–338.
24. Thoreson M.D., Fang J., Kildishev A.V., Prokopeva L.J., Nyga P., Chettiar U.K., Shalaev V.M., Drachev V.P. Fabrication and realistic modeling of three-dimensional metal-dielectric composites // J. Nanophotonics. 2011. V. 5. Р. 051513.
25. Ozbay E., Bulu I., Aydin K., Caglayan Y., Alici K.B., Guven K. Highly directive radiation and negative refraction using photonic crystals // Laser Phys. 2005. V. 15. № 2. P. 217–224.
26. Moussa R., Foteinopoulou S., Zhang L., Tuttle G., Guven K., Ozbay E., Soukoulis C.V. Negative refraction and superlens behavior in a two-dimensional photonic crystal // Phys. Rev. B. 2005. V. 71. № 8. Р. 085106 (5).