Оптика и спектроскопия

Оптическая спектроскопия монокристаллов неорганического cвинцово-галогенидного перовскита CsPbBr3. АГРАНОВИЧ

Sun, 13 Oct 2024 13:59:48 +0300

В работе представлены результаты исследования температурных зависимостей спектров люминесценции (3.6 – 120 K) при возбуждении светом с длиной волны 405 nm и бесконтактно измеренной фотопроводимости (3.6 – 300 K) монокристалла CsPbBr₃. В низкотемпературном спектре фотолюминесценции (ФЛ) кроме линии автолокализованного экситона (2.318 eV при 10 K) наблюдаются богатая структура, возможно относящаяся к экситонно-примесным комплексам, и широкая полоса с максимумом около 2.24 eV, которая может быть ФЛ примесных или дефектных центров. В спектре фотопроводимости (ФП) присутствуют два узких пика на частотах интенсивных экситонных линий ФЛ и широкий континуум, соответствующий зона-зонному поглощению. В то время как ФЛ тушится с повышением температуры, ФП растёт. На основании анализа температурных зависимостей интегральных интенсивностей экситонного пика в ФЛ и в ФП найдены энергии активации 12 ± 3 meV и 77 ± 10 meV процессов, приводящих к распаду автолокализованного экситона, сопровождающемуся тушением ФЛ и появлением носителей заряда. Получена оценка энергии связи экситона в монокристалле CsPbBr₃: E_b = 65 ± 13 meV.

Резонанс фонона тонкой пленки с поверхностным поляритоном подложки. АГРАНОВИЧ

Сергей Анатольевич Климин — Sun, 13 Oct 2024 14:00:25 +0300

В слоистых структурах оптические эффекты, как правило, линейны по толщинам пленок (при малых толщинах). Поэтому, теоретически предсказанная В.М. Аграновичем корневая зависимость расщепления поверхностного поляритона (ПП) от толщины уникальна. В данной работе продемонстрированo расщепление кривой дисперсии ПП сапфира после нанесения на его поверхность пленки оксида магния. Величина этого расщепления прямо пропорциональна квадратному корню из толщины переходного слоя, как было предсказано теорией. Проведен обзор других экспериментов, подтверждающих теоретические выводы.

Дрожащее движение таммовских поляритонов в магнитном поле. АГРАНОВИЧ

Евгений Седов — Sun, 13 Oct 2024 14:00:58 +0300

Теоретически исследован эффект дрожащего движения (циттербевегунга – zitterbewegung) таммовских поляритонных состояний на границе двух многослойных бинарных гетероструктур с перекрывающимися запрещёнными зонами, принадлежащих к точечной группе симметрии C₃_v и поддерживающих экситонный резонанс. Эффект состоит в осцилляциях траектории таммовского состояния по мере его распространения в плоскости границы раздела. Продемонстрирована возможность управления характеристиками дрожащего движения, в том числе периодом и амплитудой осцилляций, при помощи внешнего магнитного поля, приложенного в геометрии Фарадея.

English

Boris Malomed — Sun, 13 Oct 2024 14:01:57 +0300

A review is presented for theoretical results demonstrating the creation of stable spatially confined 0D (zero-dimensional), 1D, and 2D modes in the framework of the Lugiato-Lefever (LL) equations, which are fundamental models of externally driven nonlinear passive optical cavities. The confinement is imposed, in the 2D setting, by the tight harmonic-oscillator (HO) potential, or, in the framework of the 1D and 2D LL equations, by the tightly focused 1D or 2D pump term. The 2D modes, which are strongly confined by the HO potential, and driven by the zero-vorticity or vortical pump, realize effectively 0D pixels, with the respective vorticity. These solutions are obtained by means of the perturbation theory (in the 1D case), variational approximation (VA) and Thomas-Fermi approximation, as well as in the numerical form. The 1D LL equation with the tightly focused pump, which is approximated by the delta-function, gives rise to an exact solution of the codimension-one (non-generic) type, provided that the equation includes a cubic loss term, along with the linear one. In addition to the codimension-one analytical solution, generic ones are obtained in the numerical form, featuring shapes which are close to those of the analytical solution. These 1D modes are completely stable. The 2D LL equation including the focused pump with vorticity S = 0, 1, 2, ..., produces pump-pinned modes, that are found by means of VA and numerically. Stability regions are identified for these modes in the system’s parameter space. Under the action of the self-focusing cubic nonlinearity, those vortex modes which are unstable spontaneously transform into necklace-shaped states. On the other hand, the defocusing nonlinearity maintains stability of the vortex modes, at least, up to S = 5.

Генерация второй гармоники посредством возбуждения поверхностных мод одномерного фотонного кристалла. АГРАНОВИЧ

Valery Konopsky — Sun, 13 Oct 2024 14:02:31 +0300

Представлена многослойная структура, поддерживающая распространение поверхностных оптических волн, как на частоте возбуждающего света, так и на удвоенной частоте, причем с одинаковыми эффективными показателями преломления на обеих частотах. Фазовый синхронизм этих двух поверхностных волн и локализация максимумов поля на границах слоев позволяет наблюдать генерацию второй гармоники, несмотря на то, что структура составлена из центросимметричных материалов, нелинейная восприимчивость второго порядка которых равна нулю в электродипольном приближении.

Weak disorder in photonic crystals

Giuseppe Carlo La Rocca, Simon A.R. Horsley, Maurizio Artoni — Sun, 13 Oct 2024 14:03:01 +0300

Finite one-dimensional photonic crystals with geometric and compositional disorder are studied via a perturbative approach in the weak effective disorder limit. Our model gives expressions that, when used to compute disorder-averaged reflectivity spectra around the photonic band gap, yield accurate results and significantly more efficiently than through a direct numerical average over disorder realization. The method is specially suited to deal with atomic photonic crystals with low levels of disorder and a substantial number of periods.

Многофотонное рассеяние резонансными атомами как задача теории интегрируемых квантовых систем. АГРАНОВИЧ

Владимир Юдсон — Sun, 13 Oct 2024 14:04:15 +0300

Рассмотрена задача о рассеянии многофотонного состояния электромагнитного
поля произвольной статистики на резонансном атоме. С использованием набора точ-
ных собственных состояний интегрируемой модели “квантовое поле + двухуровне-
вый атом”, получено выражение для многочастичной волновой функции рассеянных
фотонов. Общий формализм проиллюстрирован на частном примере, когда налета-
ющее поле находится в стационарном когерентном состоянии - при этом известные
для этого случая результаты (спектр и корреляционная функция второго порядка)
выведены без привлечения линдбладовского подхода и теоремы регрессии. Развитый
формализм применим к произвольному, в том числе, неклассическому (некогерент-
ному) состоянию налетающих фотонов.

Мультирезонансные люминофоры, основанные на эффекте термически-активированной задержанной флуоресценции, для органических светодиодов 3-го и 4-го поколения. АГРАНОВИЧ

Дмитрий Игоревич Доминский, Дмитрий Юрьевич Паращук, д.ф.-м.н. — Sun, 13 Oct 2024 00:00:00 +0300

Представлен обзор последних достижений в области наиболее перспективных люминофоров, проявляющих эффект задержанной флуоресценции, для органических светодиодов — мультирезонансных люминофоров, которых отличает от других типов органических люминофоров узкая ширина полосы излучения. Дан краткий обзор поколений органических светодиодов, изложены принципы работы мультирезонансных люминофоров, особенности их строения и их фотофизические и люминесцентные свойства. Проанализированы достижения и проблемы в области мультирезонансных люминофоров и обсуждается подходы к их молекулярному дизайну.

К теории комбинационного рассеяния усиленнного наконечником (TERS) в двумерных материалах. АГРАНОВИЧ

Денис Баско — Sun, 13 Oct 2024 14:05:43 +0300

В данной работе рассматривается комбинационное рассеяние, усиленнное наконечником (TERS), на фононах в двумерных материалах типа графена или дихалькогенидов переходных металлов. Основное внимание уделено вопросу о том, какую именно информацию о фононах на ненулевых волновых векторах можно извлечь из зависимости спектра комбинационного рассеяния от положения наконечника по отношению к образцу.

В работе показано, что для однофононного нерезонансного рассеяния измеряемой величиной является свёртка по волновому вектору от спектральной функции фонона с интегральным ядром, которое определяется геометрией и диэлектрическими свойствами всей структуры. Явный вид этого интегрального ядра вычислен в простейшей модели, где наконечник представлен точечным поляризуемым диполем.

Роль сверхтонкого и анизотропного обменного взаимодействий в экситонной люминесценции квантовых точек. (Агранович)

Дмитрий Сергеевич Смирнов — Sun, 13 Oct 2024 14:07:18 +0300

Теоретически исследованы оптическая ориентация и выстраивание экситонов в полупроводниковых непрямозонных квантовых точках. Проанализирован особый режим, в котором энергия сверхтонкого взаимодействия электрона с ядрами решетки мала по сравнению с обменным расщеплением между светлым и темным экситонными уровнями, но сопоставима с анизотропным обменным расщеплением радиационного дублета. Рассчитаны зависимости степеней циркулярной и линейной поляризации от внешнего магнитного поля при резонансном возбуждении экситонов поляризованным светом.

СПЕКТРЫ ИНФРАКРАСНОГО ОТРАЖЕНИЯ И КОМБИНАЦИОННОГО РАССЕЯНИЯ СВЕТА КРИСТАЛЛОВ СО СТРУКТУРОЙ БЕЛОУСОВИТА ИЗ ПЕРВЫХ ПРИНЦИПОВ

Юрий Николаевич Журавлев — Sun, 13 Oct 2024 14:09:43 +0300

В полноэлектронном и псевдопотенциальном базисе локализованных атомных орбиталей с обменно-корреляционным функционалом PBE и дисперсионной поправкой D3 программного кода CRYSTAL выполнен расчет кристаллической структуры, тензора диэлектрической проницаемости, LO-TO расщепления мод, спектров инфракрасного отражения и комбинационного рассеяния света минерала белоусовита и его синтетических аналогов с формулой AZnSO₄X (A= K, Rb, Cs, Tl; X= Cl, Br, I). Показано наличие в структуре тетраэдров SO₄, ZnO₃X и полиэдров AO_nX_m, которые проявляются в различных областях колебательных спектров. В поляризованных спектрах отражения моды SO₄ имеют полосы высокой интенсивности ν1 и ν3 от 900 до 1160 cm⁻¹, образованные колебаниями неэквивалентных атомов кислорода. В решеточной ниже 150 cm⁻¹ выделяются колебания с участием атомов катионов. Установлены отдельные моды имеющие высокий уровень LO-TO расщепления. В спектре комбинационного рассеяния самыми интенсивными также будут моды ν1, ν3. Первая группа состоит из четырех мод, где самое интенсивное при 900-920 cm⁻¹ образовано в большей мере колебаниями отдельных неэквивалентных атомов кислорода, а три другие атомов серы и других атомов. Наоборот, моды с волновыми числами выше 1100 cm⁻¹ имеют подавляющий вклад атомов кислорода О4 с кратчайшим расстоянием S-O и A-O. Для этих и других мод установлены линейные зависимости волновых чисел от межатомных расстояний, средних атомных масс и радиусов катионов A и анионов X.

Динамика солитонов в световоде в модели Герджикова-Иванова. АГРАНОВИЧ

Анатолий Михайлович Камчатнов — Sun, 13 Oct 2024 14:22:16 +0300

В рамках модели Герджикова-Иванова рассмотрена динамика солитона, движущегося в световоде по неоднородному и зависящему от времени фону. Выведены уравнения, описывающие движение солитона. Теория иллюстрируется примером движения солитона по простой волне.

Балансное детектирование сигналов линейного дихроизма в цезии

Sun, 13 Oct 2024 14:23:49 +0300

Мы представляем результаты теоретического и экспериментального сравнения методов регистрации сигналов линейного дихроизма, возникающих в насыщенных парах щелочного металла (цезия) под воздействием линейно поляризованного света, распространяющегося перпендикулярно к магнитному полю. Такие сигналы представляют как фундаментальный, так и прикладной интерес, прежде всего – для реализации новых методов стабилизации частоты лазера по атомным переходам. Помимо стандартного метода измерения полной интенсивности пробного света, исследован метод балансного детектирования, широко применяющийся для детектирования сигналов циркулярного двулучепреломления; основным его преимуществом является то, что он обеспечивает подавление шума интенсивности лазерного излучения. Показано, что при регистрации сигналов линейного дихроизма применение этого метода также способно обеспечить и преимущество в отношении сигнала к шуму. Использование балансных схем открывает дополнительные возможности применения эффекта линейного дихроизма.