Физики с кафедры нанофотоники физического факультета МГУ придумали метод модуляции пространственного распределения интенсивности света, обусловленного эффектом Гуса-Хенхен в магнитоплазмонном кристалле, с помощью приложения магнитного поля. На основе данной разработки возможно создать компактные магнитооптические устройства и сенсоры для применения в нанофотонике.

Результаты исследования, поддержанного грантом РНФ № 20–12–00389, опубликованы в журнале Q1 «ACS Photonics».

Величина магнитооптических эффектов Фарадея и Керра ограничена малой магнитооптической активностью материалов. С увеличением размеров магнитного материала эффект Фарадея растёт, но это ограничивает его применение в компактных чипах. Для преодоления этих проблем разрабатывают миниатюризированные магнитооптические элементы на основе различных нанофотонных структур, обладающих оптическими резонансами.

По обычным законам геометрической оптики падающий пучок должен отразиться от точки падения, но на самом деле это не так — из-за того, что свет проникает вглубь поверхности и высвечивается в другой точке. Смещение отражённого пучка по сравнению с положением, определяемым законом геометрической оптики, и называется эффектом Гуса-Хенхен, открытым еще в 1947 г. При отражении света от поверхности эффект очень маленький — порядка одной длины волны излучения (несколько сотен нанометров), а при возбуждении поверхностных плазмонов он может быть значительно усилен (до нескольких десятков и сотен микрон). Можно даже увидеть глазом смещение пучка. Эффект Гуса-Хенхен вызывает перераспределение энергии света: возникают два пространственных максимума интенсивности отраженного света: нерезонансный (несмещенный), связанный с обычным отражением света, и резонансный (смещённый), связанный с возбуждением поверхностных плазмонов. В результате получается неоднородное по пространству распределение интенсивности, которое очень чувствительно к внешним воздействиям. На это распределение можно повлиять с помощью приложения магнитного поля.

«Оказалось, что в некоторых пространственных точках величина эффекта превышала обычную (интегральную) в эксперименте в 2,5 раза. Такое существенное превышение связано с наличием пространственных областей, где локализация электромагнитного поля значительно усиливается за счёт поверхностных плазмонов. Эффект Гуса-Хенхен позволил найти и пространственно визуализировать эти положения. Это открывает дорогу к созданию более эффективных и компактных модуляторов интенсивности света и оптических сенсоров», — прокомментировал Андрей Федянин, заведующий кафедрой нанофотоники физического факультета МГУ.

Источник: МГУ.