Квантовая оптика атомов вблизи плазмонных наноструктурНИР

Соисполнители НИР

Международный учебно-научный лазерный центр Координатор

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 января 2013 г.-31 декабря 2013 г. Квантовая оптика атомов вблизи плазмонных наноструктур
Результаты этапа: В 2014 году в рамках работ по гранту проведены исследования спектров резонансной флуоресценции двухуровневого атома вблизи плазмонной наночастицы сфероидальной формы при взаимодействии этой системы с плоской электромагнитной волной произвольной поляризации. Исследована возможность управления спектром резонансной флуоресценции атома путем изменения поляризации падающего на систему поля. Проведены исследования спектров резонансной флуоресценции трехуровневого атома, находящегося вблизи сферической плазмонной наночастицы в зависимости от положения атома относительно наночастицы. Детально проанализировано изменение поляризации ближнего поля плазмонного наносфероида при взаимодействии с гауссовым лазерным пуском: с основной гауссовой модой TEM00 и модой TEM01 в случае линейной и циркулярной поляризаций падающего излучения. Начаты исследования по изучению эффекта сжатия флуоресцентного излучения в зависимости от положения атома относительно плазмонной наноструктуры, отстройки падающего излучения от резонанса, ширины линии лазерного излучения. В результате исследований получены следующие результаты: • Исследованы спектры резонансной флуоресценции двухуровневого атома вблизи сфероидальной металлической наночастицы во внешнем поле. Показано, что размер наночастицы существенно влияет на соотношение радиационного и нерадиационного вкладов в полную скорость релаксации. В случае, когда максимальный линейный размер (большая ось) сфероида меньше 80 нм, нерадиационная скорость распада преобладает над радиационной в случае, когда атом расположен вблизи острия сфероида. Таким образом, исследование спектров резонансной флуоресценции проводилось для наночастиц с линейным размером не более 100 нм. Это пограничный случай, при котором еще можно пользоваться квазистатическим приближением. Нами детально проанализированы спектры резонансной флуоресценции для различной поляризации возбуждающего поля. Показано, что радиационная скорость релаксации зависит от поляризации внешнего поля: поскольку система «наночастица+внешнее поле» обладает осевой симметрией, то область уменьшения скорости релаксации имеет форму кольца в резонансном случае, а при удалении от резонанса эти области смещаются к остриям наносфероида. В случае эллиптически поляризованного внешнего поля существуют две кольцеобразные области, где скорость излучательной релаксации падает, а при циркулярно поляризованном поле картина становится несимметричной, и существует только две области вблизи сфероида, где скорость излучательной релаксации уменьшается. Эта существенная зависимость от поляризации приводит в различиям в спектрах резонансной флуоресценции в случае разной поляризации внешнего поля. Таким образом, вид спектров резонансной поляризации позволяет определить как поляризацию ближнего поля, так и поляризацию внешнего поля. • Исследовано взаимодействие сфероидальной металлической наночастицы с модой гауссова пучка TEM10 в случае линейной и циркулярной поляризаций. Показано, что вокруг наночастицы формируются дополнительные области изменения поляризации, в которых происходит поочередное изменение направления вращения вектора напряженности поля. Качественное отличие распределения ближнего поля при взаимодействии сфероида с циркулярно поляризованной модой TEM10 заключается в том, что вокруг наночастицы возникает область, где поляризация становится линейной, за исключением двух малых областей, где поляризация остается циркулярной, но меняет направление на противоположное по сравнение с направлением поляризации падающего поля Таким образом, благодаря изменению поляризации в разных областях вокруг наноантенны, в атоме, помещенном в эти области, могут возбуждаться разные переходы, определяемые правилами отбора.
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Квантовая оптика атомов вблизи плазмонных наноструктур
Результаты этапа: Найдены условия при которых в спектре резонансной флуоресценции трехуровневого атома, находящегося вблизи сферической плазмонной наночастицы, наблюдается четкая структура спектра состоящая из пяти хорошо разрешенных линий, для атома находящегося на расстоянии порядка 10нм от поверхности наночастицы. Благодаря наличию наночастицы происходит сдвиг частоты, что в свою очередь приводит к асимметрии спектра флуоресценции трехуровневого атома. Показано, что двухуровневый атом в присутствии наносферы, находящийся во внешнем поле, частота которого отстроена от резонанса, является источником сжатого излучения. Сжатие происходит только для одной из компонент поля. Эффект сжатия сложным образом зависит от частоты Раби и от скорости спонтанной релаксации атома, которые, в свою очередь, зависят от положения атома относительно наносферы. Показано, что при увеличении отстройки от резонанса область сжатия увеличивается.
3 1 января 2015 г.-31 декабря 2015 г. Квантовая оптика атомов вблизи плазмонных наноструктур
Результаты этапа:

Прикрепленные к НИР результаты

Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".