Нелинейно-оптические эффекты в сегнетоэлектрических и магнитных наноструктурах тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.05 ВАК РФ

На правах рукописи

Мурзина Татьяна Владимировна

НЕЛИНЕЙНО-ОПТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ В СЕГНЕТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ И МАГНИТНЫХ НАНОСТРУКТУРАХ

Специальность 01.04.05 - оптика

Авто1>еферат диссертации на соискание ученой степени доктора физико-математических наук

1 1 ФЕВ 2010

Москва - 2009

003491633

Работа выполнена на кафедре квантовой электроники Физического факультета Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук, профессор Емельянов Владимир Ильич Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Физический факультет

доктор физико-математических наук, профессор Красильник Захарий Фишелевич Институт физики микроструктур РАН (г. Нижний Новгород)

доктор физико-математических наук, профессор Очкин Владимир Николаевич Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН (г. Москва)

Институт общей физики имени А.М. Прохорова

Ведущая организация:

РАН

(г. Москва)

Защита состоится 1'ФС в 15 часов на заседании совета по защите

докторских и кандидатских диссертаций Д 501.001.45 при Московском государственном университете имени М.В. Ломоносова по адресу: Россия, 119991, Москва, Ленинские горы, дом 1, строение 5 (19 корпус НИИ ядерной физики МГУ) в ауд. 2-15.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке НИИ ядерной физики имени Д.В. Скобельцына МГУ имени М.В. Ломоносова.

Ученый секретарь совета по защите

докторских и кандидатских диссераций Д 501.001/"

кандидат физико-математических наук,

Общая характеристика работы

Диссертационная работа посвящена исследованию квадратичных и кубичных нелинейно - оптических эффектов в наностуктурах сегнетоэлектрических и магнитных материалов - наноструктурированных пленках сегнетоэлектри-ков и сегнетомагнетиков. наночастицах и нанослоях магнетиков, магнитофо-тонных кристаллах. Изучение данного класса объектов представляет интерес как с точки зрения наблюдения в них новых фундаментальных эффектов, не проявляющихся в объемных материалах, так и с точки зрения их практического использования, прежде всего в устройствах оптоэлектроники.

Вопросы взаимодействия света с веществом привлекают внимание исследователей в течение длительного времени. Изобретение лазерных источников света привело к значительному расширению круга явлений, доступных для экспериментального изучения, в частности, бурное развитие получила нелинейная оптика [1]. Наиболее простым нелинейно - оптическим эффектом является генерация оптических гармоник. В нелинейной среде, взаимодействующей с интенсивным световым полем, всегда присутствуют эффекты самовоздействия света - нелинейной рефракции и поглощения. Присутствие внешних воздействий, таких как статические магнитное или электрическое поле, механическое напряжение, дополнительная подсветка, также может приводить к модификации взаимодействия света с нелинейной средой. Круг нелинейно -оптических эффектов очень широк и представляет как самостоятельный интерес для исследования, так и является мощным инструментом для изучения основных свойств материалов.

Преимуществами нелинейно - оптических методов исследования являются их высокая чувствительность к основным свойствам твердотельных систем -морфологическим, электронным, симметрийным, магнитным, сегнетоэлектри-ческим и др. [2]. Особый интерес представляют нелинейно - оптические эффекты четного порядка, в первую очередь генерация второй оптической гармоники (ВГ). Основной особенностью процесса генерации ВГ является его высокая чувствительность к состоянию поверхностей, границ раздела и наноструктур, что обусловлено существованием симметрийного запрета на генерацию ВГ в объеме центросимметричных сред в электродипольном приближении. Таким

образом, источники генерации ВГ пространственно локализованы в областях, где центр инверсии отсутствует, т.е. на границах раздела центросимметричных сред и в наноструктурах. В то же время, генерация третьей оптической гармоники (ТГ) разрешена в среде любого класса симметрии. Поэтому сравнительный анализ этих нелинейно - оптических явлений носит взаимодополняющий характер, отражая свойства поверхности и объема среды.

Нелинейная магнитооптика является относительно новой областью исследования. Первые эксперименты по генерации магнитоиндуцированной ВГ в пленках железо - иттриевого фаната были выполнены в конце прошлого века [3]. Тогда же было показано тео!>етически и экспериментально, что магнитные эффекты при генерации ВГ могут значительно превосходить величины соответствующих линейных магнитооптических аналогов [4]. В магнитных средах одновременное нарушение симметрии по отношению к инверсии времени и пространственной инверсионной симметрии на поверхностях и границах раздела, обусловленное разрывом кристаллической структуры, приводит к появлению дополнительных, магнитоиндуцщюванных, компонент тензора квадратичной восприимчивости, что обуславливает появление поверхностной (инте|>-фейсной) магнитоиндуцированной второй гармоники. Следует заметить, что до настоящего времени практически вся нелинейная магнитооптика концентрировалась на исследовании квадратичных нелинейно - оптических эффектов, а то обстоятельство, что для магнитных наноструктур генерация и третьей оптической гармоники (ТГ) может быть весьма информативна, обходилось вниманием и генерация магнитоиндуцированной ТГ ранее практически не наблюдалась.

В наноструктурах возможно наблюдение новых явлений, отсутствующих в случае объемных материалов. К их числу относятся в первую очередь эффекты размерного квантования, играющие наиболее заметную роль в полупроводниковых структурах. Для наноструктурированных материалов становится важной, если не определяющей, роль поверхностей и скрытых границ раздела, вклад которых в формировании основных свойств материала оказывается сравнимым с вкладом "объема" вещества и может приводить к появлению таких эффектов, как изменение точечной группы симметрии поверхности кристалла, сегяетоэлектрической и магнитной температуры Кюри, типа фазовых

переходов и другим эффектам. Для магнитных наноструктур можно отметить появление таких эффектов, как осцилляции обменного взаимодействия между магнитными слоями, разделенными немагнитной прослойкой, спин - зависящие рассеяние и туннелирование, гигантское магнитосопротивление. Появление как нового круга явлений, так и объектов исследования стимулировало развитие новых, в том числе нелинейно - оптических, методов их диагностики.

Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование нелинейно - оптических эффектов второго и третьего порядков в наноструктурах на основе магнитных и сегнетоэлектрических материалов: генерации второй и т[ютьей, в том числе магнитоиндуцированных оптических гармоник, кубичных эффектов самовоздействия света, усиления нелинейно - оптического отклика в плазмонных и пространственно - периодических структурах.

Актуальность работы обусловлена возросшим интересом физики функциональных материалов, таких как сегнетоэлектрики и магнетики, к изучению нано- и микроструктур этих материалов, имеющих широкие перспективы по практическому использованию в твердотельной электронике и в которых возможно наблюдение новых физических эффектов. В диссертационной работе развиты нелинейно - оптические методы, основанные на явлениях генерации второй и третьей оптических гармоник, а также эффектов светового самовоздействия, для изучения магнитных и сегнетоэлектрических нано- и микроструктур. Продемонстрированы уникальные возможности этих методов по невозмущающей диагностике сверхтонких поверхностных слоев и наноструктур, связанные с особенностями нелинейно - оптического взаимодействия лазерного излучения с сегнетоэлектриками и магнетиками и открывающие новые перспективы в их диагностике.

Научная новизна результатов, представленных в диссертационной работе, состоит в обнаружении и исследовании ряда новых эффектов в нелинейно -оптическом отклике магнитных и сегнетоэлектрических нано- и микроструктур, а именно:

• В напряженных эпитаксиальных пленках сегнетомагнетика феррита висмута наблюдается значительное снижение сегнетоэлектрической температуры Кюри; развита нелинейно - оптическая методика комплексной диагностики структурных, магнитных и сегнетоэлектрических свойств сегнетомагнетиков.

• Методом генерации второй оптической гармоники обнаружены сегнето-электрические свойства в предельно тонкой одномерной планарной структуре - мономолекулярном ленгмюровском слое сегнетоэлектрического полимера поливинилиденфторида с трифторэтиленом; развита методика диагностики сегнетоэлектрических свойств неупорядоченных сегнетоэлектрических наноструктур.

• Магнитные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядков в наноструктурах на основе магнитных материалов существенно, на один - два порядка по величине, превосходят соответствующие линейные магнитооптические аналоги.

• Продемонстрировано, что нелинейно - оптический отклик пространственно - неупорядоченных ансамблей магнитных наночастиц наблюдается в форме магнитоиндуцированного гиперрелеевского рассеяния; предложена методика диагностики магнитных свойств таких структур, основанная на магнитном нелинейно - оптическом эффекте Керра.

• Исследованы эффекты усиления квадратичного и кубичного нелинейно -оптического отклика металлических наночастиц в спектральной окрестности резонанса локальных поверхностных плазмонов; обнаружено возрастание интенсивности второй и третьей оптических гармоник более чем на два порядка величины в этом спектральном диапазоне.

• Обнаружено многократное усиление магнитного нелинейно - оптического отклика магнитофотонных кристаллов и микрорезонаторов в спектральной окрестности края фотонной запрещенной зоны и микрорезонаторной моды, связанное с выполнением условий фазового синхронизма для генерации гармоник и эффектами пространственной локализации оптического поля в фотонно-кристаллической структуре.

Практическая ценность работы состоит в возможности применения развитых нелинейно - оптических методов, основанных на эффектах генерации второй и третьей оптических гармоник и светового самовоздействия, для комплексной диагностики структурных, морфологических, оптических, магнитных, сегнетоэлектрических свойств наноструктур. Развитая методика генерации магнитоиндуцированной второй гармоники в наноструктурах является уникальной для изучения свойств скрытых границ раздела магнетиков и

неупорядоченных магнитных наноструктур ввиду селективной локализации квадратичных нелинейно-оптических источников в областях с нарушенной щю-странственной симметрией, в первую очередь - на границах раздела в случае центросимметричных сред. Применение метода генерации ВГ для исследования фазовых переходов в сегнетоэлектрических материалах основана на прямой пропорциональной зависимости квадратичной восприимчивости и спонтанной поляризации, что позволяет проводить изучение сегнетоэлектрических структур, в том числе неоднородных и наноструктурированных, без нанесения на их поверхность электродов. Обнаруженные эффекты усиления магнитного и нелинейно-оптического отклика в магнитофотонных и плазмонных структурах могут найти применение при разработке оптических сенсоров и переключателей на их основе.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• Механические напряжения и наноструктурированность тонких пленок сегнетоэлектриков приводят к снижению температуры Кюри сегнетоэлектри-ческого фазового перехода.

• Метод генерации второй оптической гармоники позволяет наблюдать се-гнетоэлектрические свойства в предельно тонкой двумерной планарной структуре - мономолекулярном слое сегнетоэлектрического полимера.

• В тонких планарных ячейках сегнетоэлектрического жидкого кристалла наблюдается электроклинный эффект, заключающийся в существовании тонкого слоя молекул, не испытывающих сегнетоэлектрического переключения под действием температуры или внешнего электростатического поля.

• Магнитоиндуцированные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядков в магнитных наноструктурах значительно превышают величину соответствующего линейного магнитооптического отклика.

• Возбуждение локальных поверхностных плазмонов в металлических на-ночастицах приводит к усилению эффективности генерации второй и третьей оптических гармоник, гиперрэлеевского рассеяния и магнитного нелинейно -оптического эффекта Керра.

• В магнитофотонных кристаллах и микрорезонаторах достигается многократное усиление квадратичных и кубичных, в том числе магнитоиндуциро-ванных, нелинейно - оптических эффектов.

Апробация работы: Основные результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались на 43 международных и всероссийских конференциях и симпозиумах по теме работы.

Личный вклад автора заключается в формулировке целей и задач представленных в работе исследований, в выборе объектов исследований, выдвижении основных идей проводившихся экспериментов и развиваемых в работе нелинейно - оптических методик изучения свойств сегнетоэлектрических и магнитных нано- и микроструктур, в проведении всех представленных в работе экспериментальных исследований, систематизации и обобщении полученных данных эксперимента, в выявлении механизмов обнаруженных и изученных нелинейно - оптических эффектов.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, 6 глав, заключения и списка литературы.

Публикации. Всего опубликовано 82 работы, из них 53 статьи по теме диссертации опубликованы в реферируемых научных журналах. Список основных публикаций (26 работ) приведен в конце автореферата.

Содержание работы

Во Введении обоснована актуальность диссертационной работы, сформулирована цель и аргументирована научная новизна представленных исследований, показана практическая значимость полученных результатов, приведены выносимые на защиту научные положения.

Глава 1. Некоторые аспекты теории генерации второй и третьей оптических гармоник

В первой главе, имеющей преимущественно обзорный и справочный характер, представлено феноменологическое описание процессов генерации второй и третьей оптических гармоник в полубесконечной среде, микро- и наноструктурах. Рассмотрен механизм нелинейно - оптического отклика пространственно - неоднородных субмикроструктур и показано, что в этом случае генерация ВГ и ТГ может наблюдаться в форме гиперрелеевского рассеяния, т.е. диффузного и деполяризованного излучения соответствующего порядка, при этом

угловая ширина индикатрис рассеяния соответствует характерным размерам кристаллитов, а положение максимума интенсивности рассеяния определяется типом нелинейно - оптического взаимодействия. Приведено феноменологическое описание генерации ВГ в сегнетоэлектриках и обоснована возможность использования метода для диагностики сегнетоэлектрических фазовых переходов, основанная на прямой пропорциональной зависимости интенсивности ВГ и спонтанной поляризации собственных сегнетоэлектриков, из которой следует ¡■¿и, ос (Тс — Т), где Тс - температура Кюри фазового перехода. Рассмотрены процессы генерации магнитоиндуцированных ВГ и ТГ в магнитных средах, симметрийные свойства четных и нечетных по намагниченности компонент тензоров нелинейных восприимчивостей. Показана роль эффекта внутреннего гомодинирования в усилении магнитных нелинейно - оптических эффектов, основанного на интерференции кристаллографической и магнитоиндуцщюван-ной составляющих полей второй и третьей гармоник. Рассмотрены механизмы усиления нелинейно - оптического отклика фотонно кристаллических структур - фотонных кристаллов и микрорезонаторов, связанные с эффектами локализации оптического поля в структуре и выполнением условий фазового синхронизма вблизи края фотонной запрещенной зоны. Описан метод нелинейной интерферометрии, примененный в работе для изучения фазы отклика волн на частотах второй и третьей гармоник. Приведены описание и схемы экспериментальных установок, использованных при выполнении работы, в которых источником излучения накачки являлись фемтосекундный лазер на титанате сапфира (диапазон перестройки длин волн 7104-840 нм, длительность импульса 100 фс) и наносекундный параметрический генератор света с диапазоном перестройки длин волн 440-^1200 нм.

Глава 2. Генерация второй гармоники в микроструктурированных сегнетоэлектриках в окрестности фазовых переходов

Вторая глава посвящена исследованию структурных и сегнетоэлектрических свойств тонких пленок сегнетоэлектриков ниобата калия КИЬОз и феррита висмута ШРеОз, а также тонких ячеек сегнетоэлектрического жидкого кристалла. Основное внимание уделено изучению нелинейно - оптических свойств этих наноструктурированных материалов в окрестности фазовых переходов и

развитию на основе эффекта генерации ВГ метода характеризации их сегне-тоэлектрических и структурных свойств.

В первом параграфе приведены результаты исследования квадратичного нелинейно-оптического отклика наноструктурированных пленок ниобата калия. Ниобат калия относится к классу перовскитов и отличается уникальными пьезоэлектрическими и оптическими характеристиками, что определяет интерес к исследованию наноструктур на его основе. Выли исследованы эпи-таксиальные пленки КЫЮз нанесенные на подложку Мд0(001) методом химического осаждения металл-органических составляющих из паровой фазы, массовая толщина пленок составляла 100-7-400 нм. Образцы КИЮз и ЩРеО% изготовлены на химическом факультете МГУ в лаборатории проф. А.Р. Кауля.

Согласно результатам структурных исследований, пленки состоят из нано-кристаллитов с характерными латеральными размерами около 200 нм при их средней высоте 40-г60 нм. Изучение анизотропии, поляризации и направленности излучения ВГ в пленках КИЬОз показывает, что генерация ВГ наблюдается в виде гиперрелеевского рассеяния. Из температурных зависимостей интенсивности ВГ для монокристалла и пленок КЫЬО$ была установлена сегнето-электрическая температура Кюри, составившая для монокристалла 425±5 °С, что хорошо согласуется с известными из литературы данными, и 405±15°С -для пленок. В обоих случаях наблюдалось два температурных гистерезиса, соответствующие фазовым переходам I рода ттп2—*тпЦ и ттгЦ—>тЗгп. Таким образом, для наноструктурированных пленок зарегистрщювано уменьшение температуры Кюри на 10-М5°С по сравнению со значением Тс для монокристалла КИЮа. Этот эффект обусловлен наногранулярностью структуры пленок и может быть связан с ростом деполяризующего поля или поверхностной энергии в кристаллитах ниобата калия, а также искажением кристаллической структуры. Слабое различие температуры фазового перехода для всех пленок можно объяснить одинаковым средним размером кристаллитов.

Во втором параграфе представлены результаты исследования нелинейно -оптического отклика напряженных эпитаксиальных пленок феррита висмута ЕИРеОз. Феррит висмута является сегнетомагнетиком, поскольку одновременно может находиться в антиферромагнитном и сегнетоэлектрическом состоянии, с уникально высокими температурами сегнетоэлектрического (Тс—810°С)

и магнитного (Тдг—370 °С) упорядочения. Была исследована серия эпитакси-альных пленок BiFt02 на подложках 5гТгОз(001), изготовленных методом МОСУБ. Толщина пленок составляла от 100 нм до 250 нм, при этом величина механического эпитаксиально-ростового напряжения, а. варьировалась в интервале от 0.27 ГПа до 1.64 ГПа. Основной задачей являлось изучение зависимости сегнетоэлектрических свойств пленок феррита висмута от величины механического напряжения в структуре.

Рис. 1. а) Азимутальные зависимости интенсивности ВГ, отраженной от пленки В»РеОз (<7—0.36 ГПа), при разных комбинациях поляризаций излучения накачки и ВГ; б) зависимости иитенсшшосхи ВГ для пленок ВгРеОз с величиной механического напряжения (7—0.27 ГПа (заполненные симиолы) и а—0.36 ГПа (открытые символы): па вставке - та же зависимость и увеличенном -масштабе для диапазона температуры 500-г800°С.

Кристаллографическая симметрия эпитаксиальных пленок /ЗгРеОз была исследована методом генерации анизотропной отраженной ВГ. Полученные зависимости интенсивности ВГ для разных комбинаций поляризаций излучения накачки и ВГ (рис. 1,а) соответствуют моноклинной точечной группе симметрии 2, при этом отклик на удвоенной частоте является преимущественно зеркальным и когерентным. Температурные зависимости интенсивности ВГ в пленках В1РеО$ с величиной механического напряжения а—0.27 ГПа и а—0.36 ГПа, представлены на рис. 1,6. Отсутствие гистерезиса в зависимостях Т) указывает на второй тип фазового перехода в данных структурах.

Можно отметить две особенности представленных зависимостей: (1) резкое уменьшение интенсивности ВГ в диапазоне температуры от комнатной до 7д>, т.е. в области сосуществования сегнетоэлектрического и антиферомагнитно-го упорядочения; (и) практически линейный характер зависимости 1%;(Т) при Т > 500°С. Сегнетоэлектрическая температура Кюри, определяемая линейной аппроксимацией температурной зависимости интенсивности ВГ в этом диапазоне, ЫТ) ос (Тс-Т), составила Тс(0.27ГПа)-745±20°С и Тс(0.3бГПа)-675± 15°С, соответственно. Эти значения существенно ниже величины Тс для монокристаллического феррита висмута. При дальнейшем росте механического напряжения <7—0.604-1.6 ГПа температура Кюри пленок ВгРеОз продолжает уменьшаться, ее минимальное значение составляет Тс(1.6ГПа)—530±30°С.

Зависимости интенсивности ВГ от температуры (рис. 1,6) можно описать в рамках подхода, развитого в [7]. Согласно этому рассмотрению, в антиферромагнитных средах появляется дополнительная составляющая квадратичной поляризации, индуцированная вектором антиферромагнетизма, Ь, поэтому при Т < Тдг интенсивность ВГ описывается выражением: ос (Р^, + Ргш(Ь, Т))2, где Р^ и Р^Ь, Т) - составляющие нелинейной поляризации на частоте В Г, индуцированные, спонтанной поляризацией и вектором Ь, соответственно. Таким образом, в выражении для интенсивности ВГ при Т < Т/у появляется дополнительное слагаемое, пропорциональное |Ь|2, которое, согласно теории среднего поля, пропорционально — Т|. Такой вид зависимости 12ы{Т) качественно соответствует наблюдаемой в эксперименте и отражает взаимосвязь между магнитным моментом, спонтанной поляризацией и нелинейно-оптическим откликом сегнетомагнетика в диапазоне температуры Т < Т^.

В третьем параграфе рассмотрены особенности квадратичного нелинейно - оптического отклика тонких (1.5-г5.0 мкм) планарных ячеек сегнетоэлек-трическог'о жидкого кристалла (ЖК). Исследованные структуры были образованы смесью ЖК молекул 10597 и БИ, помещенных между двумя стеклянными пластинами с нанесенными на них полупрозрачными электродами. Температура сегнетоэлектрического перехода между смектическими фазами 5'тС* —> ЗгпСа для макроскопического образца ЖК составляет « 42"С.

Анизотропные зависимости интенсивности ВГ, измеренные для различных комбинаций поляризаций излучения накачки и ВГ, соответствуют наличию

полярной оси, параллельной плоскости ЖК ячеек. Направление оси определяется ориентацией ЖК молекул в смектическом конусе и может изменяться под действием внешнего электростатического поля или температуры. Методом генерации анизотропной ВГ в геометрии на пропускание и отражение изучено индуцированное электростатическим полем (или температурой) се-гнетоэлектрическое переключение жидкого кристалла при фазовом переходе между полярной смектической С и неполярной смектиктической А фазами, SmC* —> SmC а- Обнаружен непереключающийся, граничащий со стенкой ЖК ячейки слой, ориентация молекул в котором и спонтанная поляризация сохраняются при изменении температуры и наложении электростатического поля вплоть до 8 МВ/м. Из аппроксимации зависимостей hu{T) в диапазоне 20-ь55°С получено значение критического индекса ß и0.31 перехода SmC SmCA.

Глава 3. Нелинейно-оптические свойства ленгмюровских пленок сегнетоэлектрических материалов

Третья глава посвящена исследованию нелинейно - оптического отклика ленгмюровских пленок (пленок Ленгмюра-Блоджетт. (ЛБ)) сегнетоэлектрического полимера и жидкого кристалла. Основной целью исследований являлось изучение сегнетоэлектрических свойств сверхтонких, с толщиной вплоть до одного мономолекулярного слоя, пленок полимера, что стало возможным благодаря использованию метода генерации ВГ и ленгмюровской технологии изготовления полимерных пленок.

Ленгмюровские пленки (пленки Ленгмюра-Блоджетт, (ЛБ)) сегнетоэлектрического сополимера поли(винилиденфторида с трифторэтиленом), П(ВДФ: ТФЭ), были изготовлены методом Ленгмюра-Шеффера в институте кристаллографии им. A.B. Шубникова РАН. Метод основан на формировании на поверхности воды твердых монослоев молекул и последующем их переносе на твердую подложку (рис. 2,а). Его отличительной особенностью является возможность изготовления тонких органических пленок строго контролируемой толщины, с точностью до одного мономолекулярного слоя. Основной полимер, поливинилиденфторид, является сегнетоэлектриком, состоит из углеродных цепей с расстоянием между соседними группами СН2 — CF% 0.26 нм (рис. 2,6);

дипольный момент молекулы перпендикулен ее длинной оси. Сегнетоэлектри-ческое переключение обусловлено вращением диполей Н — ^ вокруг углеродной цепи. Температура сегнетоэлектрического фазового перехода ПВДФ лежит выше точки плавления, поэтому для исследования сегнетоэлектрических свойств был использован его сополимер с трифторэтиленом, Г1(ВДФ:ТФЭ). структурная формула которого (СН2 — С-Р^п — (СНР — СР^т- Известно, что П(ВДФ:ТФЭ) является сегнетоэлектриком при содержании в нем трифторэти-лена менее 50% и претерпевает фазовый переход I рода из сегнето- в параэлек-трическую фазу при Тс « 80 -г- 100°С. Было показано [5], что величина Тс, а также коэрцитивная сила для Л Б пленок с числом слоев менее 100 не зависит от толщины пленки, что указывает на двумерный характер сегнетоэлектрических свойств таких структур. В многослойных ЛБ пленках П(ВДФ:ТФЭ) был обнаружен второй, поверхностный фазовый переход, наблюдающийся при Т «20°С и соответствующий переходу в параэлектрическое состояние приповерхностного слоя молекул полимера. Отметим, что все исследования, в том числе и проведенные для тонких полимерных ЛБ пленок, требовали нанесения верхнего электрода, что (¡) не позволяло изучать свойства предельно тонких (мономолекулярных) пленок сегнетоэлектрического полимера и (И) вероятно, изменяло свойства их верхних слоев.

В данной работе были исследованы ЛБ пленки П(ВДФ:ТФЭ) с объемным отношением 70:30 и с толщиной 14-30 мономолекулярных слоев (0.5-^-30 нм). Для изучения сегнетоэлектрических свойств ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ) был использован безэлектродный метод генерации ВГ, что дало возможность исследовать монослойную структуру, а также свободную поверхность многослойных полимерных пленок.

Зависимость интенсивности ВГ от температуры, 12ш{Т), для 60-слойной ЛБ пленки П (ВДФ :ТФЭ), измеренная в направлении зеркального отражения. приведена на рис. 2.в. В температурном интервале 40-^-90°С, а также в окрестности Т =20°С, 1<2и(Т) является неоднозначной функцией температуры. Сравнение температурных зависимостей ВГ и статической диэлектрической проницаемости, г(Т), ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ) [0] (вставка к рис. 2,в) указывает на их качественное соответствие. Аналогично были измерены температурные зависимости интенсивности ВГ в ЛБ пленках толщиной 5-7-15 монослоев

Риг. 2. Схематичное изображение а) метода Леш-мюра-Шсффсра переноса твердого моио-слоя молекул с поверхности воды на подложку, б) структуры молекулы ПВДФ; в) температурные зависимости интенсивности ВГ и (да вставке) диэлектрической проницаемости (из работы (5|) для ЛБ пленки П(ВДФ:ТФЭ) с толщиной 60 мопослоев.

20 40 60 ВО 100

Температура, С

и обнаружено, что качественно схожий вид зависимостей Ш(Т) и е(Т) наблюдается и в этих случаях. Поэтому можно предположить, что наблюдаемые особенности зависимостей (Т) связаны с проявлением сегнетоэлектрических свойств пленок П(ВДФ:ТФЭ) и отражают происходящие в них "объемный" и " пове|)хностный" сегнетоэлектрические фазовые переходы.

На рис. 3,а представлена зависимость интенсивности ВГ от температуры для монослойной пленки П(ВДФ:ТФЭ). В этом случае, как и для многослойных пленок полимера, можно выделить два диапазона, в которых является неоднозначной функцией температуры: О 4- 50°С и 60 90°С. При этом гистерезис интенсивности ВГ, наблюдавшийся при меньших температурах, смещен в область более низких температур и уширен по сравнению со случаем более толстых ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ). В силу сделанного выше для случая многослойных полимерных пленок утверждения о проявлении в их квадратичном отклике сегнетоэлектрических свойств можно предположить, что наблюдаемые зависимости Для монослойной пленки П(ВДФ:ТФЭ) также отражают наличие сегнетоэлектрических фазовых переходов I рода. Для сравнения, на рис. 3,6 приведена зависимость е(Т) для двухслойной ЛБ пленки

з; о

-20 О 20 40 60 80 100

Температура, °С

-20 0 20 40 60 80 100 120

Температура, "С

Рис. 3. Температурные зависимости (а) интенсивности ВГ для монослойиой ЛБ нлонки П(ВДФ:ТФЭ); б) диэлектрической проницаемости двуслойной ЛБ пленки (из [6|).

П(ВДФ:ТФЭ) (из [6]). качественно соответствующая полученной температу1>-ной зависимости интенсивности ВГ. Таким образом, метод генерации ВГ отражает наличие сегветоэлектрических свойств в предельно тонкой планарной двумерной структуре сегнетоэлектрического полимера.

Отметим, что вид зависимостей (Г) необычен для фазовых переходов сегнетоэлектрик-центросимметричный параэлектрик. В большинстве ¡)абот рост температуры образца приводит к уменьшению интенсивности ВГ и обращению ее в нуль при достижении сегнетоэлектрической температуры Кюри. В случае ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ) при повышении Т наблюдался рост сигнала ВГ в доступном для измерений диапазоне температур.

Для оъяснения наблюдавшихся особенностей нелинейно - оптического отклика был исследован механизм генерации ВГ в пленках П(ВДФ:ТФЭ). Было показано, что излучение на удвоенной частоте диффузно и деполяризовано, т.е. является гиперрелеевским рассеянием. В этом случае зависимость интенсивности ВГ от полярного угла рассеяния, в, можно описать выражением:

где А(в) = к2а1(р) — коа1(во)—2ш[зтв — втОо)/с, к^ - волновой вектор рассеян-

/¡ь, ос ос К(<в) Ф(г) ехр[Д(в)х]«?г

(1)

ной волны ВГ, во угол падения излучения накачки, Ф(г'—г)—< .P2w(r), Ль,, (г') > - корреляционная функция нелинейной поляризации, генерируемой участками нелинейной среды с координатами г и г', угловыми скобками обозначено статистическое усреднение по области нелинейного взаимодействия; функция К(д) определяется параметрами распространения излучения ВГ в среде.

В случае JIB пленок П(ВДФ:ТФЭ) флуктуации нелинейной поляризации могут быть связаны с пространственной неоднородностью их структуры, обусловленной методикой изготовления. Известно, что при переносе твердых ленг-мюровских мономолекулярных слоев с поверхности воды на подложку образуются двумерные микрокристаллиты, характерный размер которых может составлять от десятков нанометров до единиц микрон. Флуктуирующими величинами в такой структуре будут являться неоднородность формы и размеров кристаллитов и,, соответственно, их квадратичная восприимчивость. пропо;>-циональная величине спонтанной поляризации. Рост интенсивности гиперре-леевского рассеяния в окрестности фазовых переходов обусловлено увеличением флуктуаций квадратичной поляризации, связанных с сосуществованием областей (кристаллитов) П(ВДФ:ТФЭ), находящихся в сегнетоэлектрической и параэлектрической фазах. Оценка характерных латеральных размеров кристаллитов П(ВДФ:ТФЭ), полученная из аппроксимации индикатрис рассеяния ВГ, составила около 150 нм.

Четвертый параграф главы посвящен изучению квадратичного нелинейно-оптического отклика ленгмюровских пленок сегнетоэлектрического кираль-ного жидкого кристалла (ЖК) 120F1M7. При комнатной температуре данный ЖК находится в кристаллической, cryst, нецентросимметричной фазе и с ростом температуры испытывает переход вначале в антисегнетоэлектриче-скую (центросимметричную) SmC*A ЖК фазу, затем проходит последовательность неполярных фаз, при Т—93°С переходит в сегнетоэлектрическую SmC* фазу и затем - в состояние изотропной жидкости. Из всей последовательности фазовых превращений метод ВГ позволяет диагностировать переходы cryst —* SmC*A и наличие SmC* фазы, в которых объемные образцы жидкого кристалла обладают спонтанной поляризацией.

Комплексное изучение анизотропии, направленности и поляризации излучения ВГ, отраженного от ЛВ-ЖК пленок, показало, что, как и в случае JIB

пленок П(ВДФ:ТФЭ), генерация ВГ для всего диапазона толщин наблюдается в форме гиперрелеевского рассеяния. Температурные зависимости интенсивности ВГ были измерены в диапазоне 20 -г- 100°С, охватывающем области существования кристаллической и ЖК фаз 120Р1М7, вплоть до перехода в состояние изотропной жидкости. Для пленок с толщиной 54-40 слоев наблюдался температурный гистерезис интенсивности ВГ, соответствующий сегне-тоэлектрическому фазовому переходу I рода сгуя1 —> втСд и имеющим место в объемном ЖК при Т и55°С. Показано, что температурная ширина гистерезиса и интенсивность ВГ определяется скоростью изменения температуры пленки при охлаждении. Для ЛБ пленок с толщиной 1 и 3 монослоя гистерезис зависимости в этом температурном диапазоне не наблюдался. По-видимому, малое число мономолекулярных слоев оказывается недостаточным для реализации сегнетоэлектрического переключения, которое в ЖК структурах связано с переориентацией молекул в соседних смектических слоях.

Для всех исследованных ленгмюровских пленок жидкого кристалла не наблюдалось изменения интенсивности ВГ в окрестности температуры Т ~ 93°С, соответствующей сегнетоэлектрической фазе БтС* в макроскопических структурах ЖК 120Р1М7. Это свидетельствует о подавлении смектической фазы БтС* в фазовой последовательности ЛБ-ЖК пленок. Причиной этого может являться как значительная неоднородность их структуры, так и стабилизирующее влияние подложки.

Глава 4. Нелинейно-оптические эффекты в магнитных наноструктурах

В четвертой главе приведены результаты исследования квадратичных и кубичных нелинейно-оптических эффектов в различных типах наноструктур -наночастицах и нанослоях магнитных материалов, магниторезистивных гранулярных пленках. Магнитоиндуцированные эффекты изучались в схеме магнитного нелинейно-оптического эффекта Керра на удвоенной и утроенной частоте зондирующего излучения, при этом эффект генерации магнитоиндуци-рованной ТГ в наноструктурах магнетиков наблюдался впервые.

Магнитоиндуцированные эффекты в нелинейно-оптическом отклике магнитных сред возникают главным образом благодаря появлению новых, нечет-

ных (odd) по намагниченности М компонент нелинейной воприимчивости, обращающихся в нуль при М = 0. Относительная величина соответствующих составляющих поля на частоте ВГ (ТГ), нечетных и четных (в первом приближении не зависящих от намагниченности) по М, Е%*? и Е^еп, опеределяет величину магнитоиндуцированных эффектов на частоте ВГ(ТГ): поворот плоскости поляризации и изменение интенсивности излучения гармоник. Для наиболее простого случая поверхности изотропной магнитной среды угол поворота плоскости поляризации определен выражением: '¿к ~ / где индексами s и р обозначены поляризации компонент поля волны ВГ. Появление ,«¡-поляризованной ВГ в этом случае возможно только при наличии маг-нитоиндуцированной компоненты восприимчивости, ос ^^(М) ос М. Мерой магнитоиндуцированного изменения интенсивности ВГ и ТГ, наблюдаемого в экваториальном эффекте Керра, является магнитный контраст:

02 ^ — -^".^ffl ~ 1%>,3ы{1) Ilu,За<(Т) + '

где стрелками обозначены направления магнитного поля. С учетом того, что поле на частоте гармоники определяется векторной суммой четного и нечетного по намагниченности полей ВГ, E^f и величина определяется соотношением амплитуд этих полей, так и сдвигом фаз между ними, Ф2ы,Зш(М), являющимся, в свою очередь, функцией намагниченности. В результате выражение для магнитного контраста принимает вид:

^J^even J?odd T?odd

-(¿vJ^ + ff^^^CM)] ~ ^cos^(M)], (3)

Таким образом, для сравнения магнитных нелинейно-оптических свойств разных объектов, т.е. нахождения Е%??необходима комбинация методов измерения магнитного контраста и магнитной интерферометрии.

Отметим, что намагниченность не приводит к снятию центра инверсии в случае центросимметричных сред, поэтому источники ВГ, как немагнитные, так и магнитоиндуцированные, в этом случае локализованы по-прежнему в областях с нарушенной симметрией. Таким образом метод генерации магнито-индуцированной ВГ предоставляет уникальную возможность для исследования магнитных свойств поверхностей и гнаниц раздела магнитных сред.

Описанная методика была применена для изучения магнитных нелинейно -оптических свойств тонких пленок кобальта и железа. Источником излучения накачки являлся наносекундный АИГ:ЛУ3+ лазер с длиной волны генерации 1064 нм; длины волн второй и третьей гармоник составляли 532 нм и 266 нм, соответственно. Для пленок ферромагнитных металлов впервые наблюдался магнитный нелинейно-оптический эффект Керра на частоте ТГ: магнитный контраст интенсивности ТГ составил около 10%, максимальное значение маг-нитоиндуцированного сдвига фаз Фз^ наблюдалось для пленки Со и составило около 70°. Эффекты на частоте ВГ оказались сравнимой величины - максимальное значение магнитного контраста интенсивности наблюдалось для пленки Fe. и составило £>2и »45%. Комплексный анализ магнитоиндуцированных эффектов показал, что для поверхности ферромагнитных металлов амплитуды E%jf и .E^fа также величины соответствующих четной и нечетной по М компонент квадратичной и кубичной восприимчивостей. различаются менее чем на порядок.

Во втором параграфе изложены результаты исследования квадратичных и кубичных магнитных нелинейно - оптических эффектов в магниторезистив-ных гранулярных пленках СохАд\_х, Сох(А120$)\-х, изготовленных в институте магнетизма HAH Украины методом электронно-лучевого испарения - осаждения из двух источников. Атомная концентрация кобальта в пленках, х, варьировалась от 5 до 80 %, для х ниже порога перколяциия, т.е. при х<0.4, с{>едний размер гранул составлял 3 -г 6 нм. Пленки проявляют эффект гигантского магнитосопротивления при комнатной температур, коэффициент магнитосопротивления определен как: qgmr~—[R{^) — Д(М)]/Д(0), где R(0) и R(M) - омическое сопротивление в отсутствие и при наличии магнитного поля, соответственно. Зависимость магнитосопротивления от концентрации Со в пленках СохАд\-х, 6gur(x)> приведена на рис. 4,а.

Магнитоиндуцированные эффекты в нелинейно-оптическом отклике гранулярных пленок были исследованы в геометрии экваториального магнитооптического эффекта Керра. Зависимости магнитного контраста ВГ и ТГ от концентрации кобальта, полученные для пленок СохАд\-х в магнитном поле с напряженностью ±2 кГс. приведены на рис. 4,а. Зависимости д^ш,Зш(х) немонотонны и демонстрируют наличие локальных максимумов в окрестности

Концентрация Со в пленке Со, Ад„ Энергия фотона ВГ (эВ)

Рис. 4. (а) Зависимости коэффициента маглитосопротивлепия (квадраты) и магнитного контраста интенсивности ВГ (заполненные символы) и ВГ (открытые символы), измеренные в геометрии экваториального мапштиого эффекта Керра дш р-р комбинации поляризаций излучения накачки н гармоники, от концентрации Со и пленках Со,,.^!.,.; (б) спектры магнитного контраста интенсивности ВГ в пленках СохАд^х для х — 0.24, 0.35 и 0.41.

х— 0.3 -г- 0.4 с последующим ростом при х>0.4, т.е. выше порога перколяции. что связано с переходом структуры в ферромагнитное состояние. Заметим, что максимальное значение дамп также достигается при ж«0.33, что позволяет говорить о корреляции между магнитными нелинейно-оптическими и магни-тотранспортными свойствами пленок СохАд\-х. По-видимому, в обоих случаях одинаковым образом проявляется роль внутренних границ раздела между магнитными гранулами и немагнитным материалом матрицы: рост намагниченности границ раздела гранул приводит как к росту магнитного контраста 0%),Зы(я); так и к усилению спин-зависимого электронного рассеяния. Среди эффектов, которые могут играть существенную роль в магнитном нелинейно-оптическом эффекте Керра в наногранулярных пленках, следует рассмотреть возможность возбуждения локальных поверхностных плазмонов, что и описано в пятой главе.

Исследованию магнитоиндуцированных эффектов в гиперрелеевском рассеянии на частоте ВГ в магнитных наноструктурах посвящены третий и чет-

вертый параграфы главы. Были исследованы два типа структур: ленгмюров-ские пленки стеариновой кислоты с ионами гадолиния и наночастицы железо-иттриевого граната (УЮ) в полимерной матрице, изготовленные методом самоагрегации на каф. биофизики физического факультета МГУ. В обоих случаях излучение на частоте ВГ было преимущественно диффузным и деполяризованным. т.е. наблюдалось в виде гиперелеевского рассеяния, что связано с хаотичным расположения наночастиц в пленках. В то же время, для бс£-ЛБ пленок оказалось возможным детектировать магнитный нелинейно-оптический эффект Керра на частоте ВГ. При отражении от СУ-Л Б пленок излучение на удвоенной частоте было частично поляризованным, при этом смена направления меридионального магнитного поля приводила к угловому сдвигу максимума поляризационной зависимости ВГ на 10-^12°. Для геометрии экваториального магнитного нелинейно-оптического эффекта Керра были проведены исследования интерферометрии ВГ. Наблюдалось появление когерентной составляющей излучения ВГ, для которой магнитоиндуцированный сдвиг фазы при смене знака магнитного поля составил Фгш(М) «110°. Большая величина обнаруженного сдвига фаз свидетельствует о том, что генерация когерентной составляющей ВГ определяется преимущественно магнитоинду-цированной (нечетной по М) компонентой квадратичной восприимчивости.

Для структур с наночастицами железо-иттриевого граната когерентной составляющей ВГ в присутствии магнитного поля не наблюдалось, однако был обнаружен магнитный контраст интенсивности рассеянного излучения на удвоенной частоте, (¡низ- Поскольку методика изготовления позволяет строго контролировать количество вещества (числа наночастиц) в пленках, была измерена зависимость магнитного контраста гиперрелеевского рассеяния от числа слоев в структуре, Показано, что величина контраста не зависит от толщины пленок и составляет оццз ~8%. Такое поведение дняз{Щ соответствует феноменологическому описанию магнитоиндуцированных эффектов в ГРР, из которого следует, что в отсутствие корреляций между квадратичными нелинейными источниками магнитный контраст интенсивности ВГ определяется только относительной величиной магнитной составляющей гиперполяризуемости отдельной наночастицы по сравнению с, немагнитной (четной по М). Таким образом, предложенный метод магнитного гиперрелеевского рассеяния

позволяет изучать магнитные свойства индивидуальных наночастиц в структуре, если их объемная плотность достаточно мала.

Глава 5. Плазмонный механизм усиления нелинейно-оптического отклика металлических наночастиц

В пятой главе представлены результаты экспериментального исследования особенностей нелинейно - оптического отклика металлических наночастиц и композитных материалов при возбуждении в них локальных поверхностных плаз-монов. Исследованными структурами являлись магнитные наногранулярные пленки, островковые пленки серебра и композитные пленки Аи/Со на поверхности кремния.

С целью изучения влияния локальных плазмонов на магнитоиндуцирован-ные нелинейно-оптические эффекты в магнитных наногранулярных пленках СохАд\-х в работе были исследованы спектральные зависимости интенсивности и магнитного контраста ВГ в диапазоне 3.8—4.4 эВ для различной концентрации кобальта в структуре: х — 0.24, 0.35, 0.41. Для всех пленок СохАд\~х был обнаружен спектральный максимум интенсивности ВГ в окрестности энергий фотона на частоте второй гармоники 4 эВ. Поскольку в спектрах объемного кобальта и серебра отсуствуют особенности в исследовавшемся диапазоне длин волн, то наблюдавшиеся особенности в спектрах ВГ пленок СохАд\~х могут быть связаны со спектральной зависимостью факторов локального поля в наногранулярной структуре. Спектры магнитного контраста, измеренные для пленок СохАд\~х в геометрии экваториального эффекта Керра для р — р комбинации поляризаций накачки и ВГ, приведены на рис. 4,6. Наличие спектральных максимумов также следует связывать с проявлением плазмон-ных эффектов в наногранулярных магнитных пленках.

Предположение о роли спектральной зависисмости факторой локального поля в спектрах интенсивности и магнитного контраста ВГ в пленках СохАд\~х подтверждается результатами расчетов, проведенных для ансамблей сферических эллипсоидов кобальта в матрице серебра в рамках модели, предложенной в [8]. При аппроксимации спектральной зависимости 12ш были рассмотрены продольные и поперечные резонансы локальных плазмонов эллипсоидов, ответственные за спектральное поведение магнитоиндуцированной и немаг-

нитной составляющих квадратичного отклика пленок. Результаты модельного расчета спектров интенсивности ВГ демонстрируют хорошее согласие с экспериментальными данными.

Во втором параграфе представлены результаты исследования магнитных свойств бислойной планарной структуры Аи/Со на поверхности кремния методами линейной и нелинейной магнитооптики. Образцы представляли собой пленки кобальта с толщиной </с0—0.8-j-15 нм на подложке Si(100), покрытые слоем золота толщиной 0.9 нм; образцы предоставлены проф. А.И. Стогнием (НПЦ HAH Беларуси по материаловедению). Согласно проведенным АСМ исследованиям, практически для всего диапазона значений dc0 поверхность бислойной пленки является относительно гладкой и однородной, однако в области толщины кобальта dco—l.l-i-1.5 нм наблюдается образование наноостровков со средними латеральными размерами 60 нм при их высоте около 3 нм.

Нелинейно-оптические свойства Au/Co/Si структур были исследованы в геометрии экваториального магнитооптического эффекта Керра. Были измерены зависимости магнитного контраста и магнитоиндуцированного сдвига фаз для структур с разной массовой толщиной ферромагнитного металла. Наблюдалось значительное (в несколько раз) возрастание как полной интенсивности ВГ, так и относительной величины магнитоиндуцированной составляющей второй гармоники, E^f/E^f", в области формирования островковой структуры пленок. Данный эффект объяснен резонансным возбуждением локальных поверхностных плазмонов в композитных магнитных островках Аи/Со.

Третий параграф главы посвящен исследованиям эффектов усиления квадратичного и кубичного отклика островковых пленок серебра при возбуждении в них локальных поверхностных плазмонов. Выражение для нелинейной поляризации для ВГ имеет вид: Р2и = х(2)^2ш(2u)L2ußl и Рз^-х(3)¿зДЗш)^Е^ -для TT; Lw, L%), Lzu - факторы локального поля на частотах накачки, второй и третьей гармоник, соответственно. Согласно [8], спектральная зависимость фактора локального поля для металлических сферических частиц, помещенных в диэлектрическую матрицу, имеет вид:

т(\) =_EiW__С41

sd(X) + [sM)-Sd(mN-q/3) u

где £,j(A) и £m(X) - диэлектрические проницаемости матрицы и металла, соот-

ветственно; N- фактор деполяризации, зависящий от соотношения осей сфероида: q - фактор заполнения. Для изолированной сферической серебряной частицы резонансная длина волны \res и 200 нм; отклонение формы частицы от сферической, диполь-дипольное взаимодействие между частицами и увеличение диэлектрической восприимчивости материала матрицы приводит к длинноволновому сдвигу \res.

Островковые пленки серебра были изготовлены методом термического напыления Ад в вакууме с остаточным давлением Ю-5 торр. Для изучения плаз-монного механизма усиления ТГ островковая пленка была нанесена на специально изготовленную структуру - ступенчатый клин оксида кремния с переменной толщиной на Si(001). Такая структура позволяет контролируемым образом изменять влияние диэлектрической проницаемости кремния на факторы локального поля и спектр локальных поверхностных плазмонов, возбуждаемых в серебряных наноостровках, варьируя расстояние между островковой пленкой и полупроводниковой подложкой.

При исследовании роли локальных поверхностных плазмонов в усилении второй и третьей оптической гармоники были исследованы спектры ВГ и ТГ для идентичных островковых пленок, напыленных на поверхность ступенчатого оксидного клина. Наблюдался частотный сдвиг резонансов гармоник в сторону коротких длин волн и возрастание амплитуды резонансов при увеличении толщины слоя оксида, максимальная величина спектрального сдвига составила около 20 нм. Эти изменения, отражающие роль действительной и мнимой частей эффективной диэлектрической проницаемости в спектральных зависимостях ТГ, подтверждают плазмонный механизм усиления нелинейно-оптического отклика в наночастицах серебра.

Глава 6. Квадратичные и кубичные нелинейно-оптические эффекты в магнитофотонных кристаллах

Шестая глава посвящена исследованию квадратичных и кубичных нелинейно-оптических эффектов в магнитофотонных структурах. Пространственно - периодические микроструктуры - фотонные кристаллы и микрорезонаторы -привлекают внимание исследователей благодаря ряду уникальных свойств, отсутствующих в традиционных материалах и связаных с наличием в их спектре

фотонной запрещенной зоны (ФЗЗ) и микрорезонаторной моды. В таких структурах наблюдается ряд интересных эффектов, которые могут быть использованы для управления световыми потоками - модификация закона дисперсии, оптическое переключение, усиление люминесценции и др. С точки зрения нелинейной оптики такие структуры представляют большой интерес, поскольку в них оказывается возможным реализовать условия для значительного повышения эффективности нелинейно-оптического преобразования при выполнении условий фазового синхронизма, а также за счет эффектов пространственной локализации электромагнитного поля в структуре.

Для фотонных кристаллов выполнение условия фазового синхронизма может быть реализовано для волн одинаковой поляризации за счет измененного закона дисперсии в спектральной окрестности края ФЗЗ. В этом случае замыкание треугольника синхронизма достигается за счет вектора обратной решетки, G, периодической микроструктуры: Дк = кг^ — 2к„ + G = 0. В фо-тоннокристаллических микрорезонаторах (MP) вследствие многопроходное™ распространения света и многолучевой интерференции оптическое поле концентрируется преимущественно в разделительном MP слое, что также должно приводить к возрастанию эффективности нелинейно - оптических процессов.

В ряде работ было показано, что если хотя бы один из составляющих фотонный кристалл материалов является магнитным, то в такой структуре возможно многократное усиление магнитооптических эффектов Керра и Фарадея по сравнению с наблюдающимися в эквивалентной магнитной среде, расположенной вне фотоннокристаллической структуры [9]. Однако до недавнего времени вопрос о магнитных нелинейно-оптических свойствах таких структур оставался открытым.

Исследованные образцы одномерных магнитофотонных кристаллов (МФК) и микрорезонаторов на кварцевых подложках были изготовлены методом маг-нетронного распыления соответствующих мишеней в атмосфере аргона в лаборатории проф. М. Иноуэ (Toyahashi Inst, of Technology, Japan). Магнитофотон-ные кристаллы состояли из пяти пар чередующихся слоев, (SiOz/Bi : YIG)5, оптическая толщина каждого слоя составляла четверть длины волны, соответствующей середине ФЗЗ (Ао = 900 нм). Магнитофотонные MP были образованы двумя диэлектрическими центросимметричными брэгговскими зеркала-

ми (Ta205/Si02)5- , разделенными ферромагнитным слоем железо-иттриевого граната с висмутом (Вг: YIG); изображение скола структуры, полученное в сканирующем электронном микроскопе, приведено на рис. 5,а. Оптическая толщина МР слоя соответствовала половине длины волны света при его нормальном падении на образец.

(в)

700 800 900 1000 1100 1200 Длина волны, нм

Ц<

в Т *

1 1

ВОР ^ 800 850 900 850 А. 50 900 950

Длина волны, нм

Рис. 5. (а) СЭМ-изображсшгс скола мапштофотошюго МР; (б) спектр коэффициента пропускания и угла фарадеевекого вращения и (и) частотные спектры интенсивности отраженных ВГ и ТГ в мапштофотошюм МР.

На рис. 5,6 приведены спектры пропускания и угла фарадеевекого вращения для магнитофотонного микрорезонатора. Спектры пропускания демонстрируют наличие фотонной запрещенной зоны в диапазоне 7504-1030 нм и узкой МР моды вблизи 900 нм. Значительное усиление фарадеевекого вращения достигается в спектральном диапазоне, соответствующем МР моде. Аналогичное усиление для МФК наблюдается в вблизи краев ФЗЗ.

Спектральные свойства нелинейно-оптического отклика МФК и МР были исследованы методами частотной и угловой спектроскопии второй и третьей гармоник. На рис. 5,в приведены спектры интенсивности ВГ и ТГ, отраженных от магнитофотонного МР при использовании в качестве накачки излучения наносекундного параметрического генератора света. Обнаружено возрастание интенсивности обоих сигналов в окрестности МР моды, обусловленное резонансным усилением поля накачки в этой спектральной области. Источником генерации ВГ в этом случае является, по-видимому, слабая дипольная

воспримчивость слоя Вг : УЮ, в котором центросимметричная структура железо-иттриевого граната нарушается при легировании висмутом. На краю ФЗЗ генерации ВГ не наблюдается, что связано с отсутствием дипольных источников ВГ в центросимметричных брэгговских зеркалах. В то же время, в случае генерации третьей оптической гармоники, разрешенной в средах любой симметрии, наличие максимума интенсивности ТГ вблизи края ФЗЗ можно объяснить выполнением условий фазового синхронизма для генерации ТГ в этом спектральном диапазоне. В случае магнитофотонного кристалла наблюдалось усиление интенсивности ВГ и ТГ в окрестности длинноволнового края фотонной запрещенной зоны, связанное с выполнением условий фазового синхронизма для генерации волн гармоник.

Рис. 6. (а) Поляризационные диаграммы интенсивности ВГ и МФК. измсрсшшс для противоположных направлений меридионального насыщающего магнитного поля; (б) угловые спектры интенсивности ВГ и магнитного контраста ВГ и мапштофотонпом МР, полученные для противоположных направлений экваториального магнитного поля.

Магнитоиндуцированные эффекты в магнитофотонных структурах были исследованы методами спектроскопии магнитного нелинейно-оптического эффекта Керра на частотах ВГ и ТГ. Исследовались спектральные зависимости магнитоиндуцированного поворота плоскости поляризации, сдвига фаз и магнитного контраста интенсивности волн ВГ и ТГ в окрестности края ФЗЗ (для магнитофотонного кристалла) и микрорезонаторной моды (для магни-

270

Азимутальный угол анализатора, град.

22 24 26 20 30 32 34 Угол падения накачки, град.

тофотонного МР). Максимальное значение керровского вращения плоскости поляризации волны ВГ наблюдалось в максимуме спектральной зависимости интенсивности ВГ для МФК и составило 140°; в магнитофотонном МР в спектральной окрестности МР моды магнитоиндуцированный поворот плоскости поляризации достигал 90° в магнитном поле напряженностью 2 кГс (рис. 6.а). Наиболее сильный эффект магнитоиндуцированного изменения интенсивности ВГ обнаружен в случае магнитофотонного МР (рис. 0,6): р2ы ~ 0.65; при этом магнитоиндуцированный сдвиг фаз волны ВГ составлял около 170°.

Наличие индуцированного магнитным полем поворота плоскости поляризации волны ВГ в МФК (МФМР) связано с появлением запрещенной для изотропной немагнитной среды нечетной по М в-поляризованной составляющей, которая для »-поляризованного излучения накачки определяется компонентой Хууу а немагнитный сигнал ВГ - компонентой ХгУУ- Из экспериментальных зависимостей можно определить отношение ~2.7 для магнитофотонного магнитофотонного кристалла и и 0.9 - для МР, т.е. эффективная компонента магнитной квадратичной восприимчивости превышает немагнитную. Отметим, что наблюдавшиеся значения магнитооптических эффектов на частоте ВГ по крайней мере на два порядка превосходят линейные магнитооптические аналоги. В магнитофотонных структурах также были обнаружены магнитоиндуцированные эффекты на частоте ТГ в интенсивности и поляризации, однако их величины оказались существенно, на 2^-3 порядка по величине, меньше наблюдаемых в случае генерации ВГ.

В третьем параграфе представлены результаты исследования магнитоин-дуцированных нелинейно - оптические эффектов в новом типе магнитофотонных кристаллов - трехмерных фотонно-кристаллических структурах на основе синтетических опалов. Периодические трехмерные магнитные структуры представляют большой Интёрес с точки зрения их возможного применения в качестве оптических переключателей, лазерных источников света, сенсоров и проч., однако их изготовление является сложной технологической задачей. В работе были исследованы образцы синтетических опалов, инфильтрованных Вг.УЮ, предоставленные проф. В.Г. Голубевым (ФТИ им. А.Ф. Иоффе). Матрица опала с гранецентрированной кубической структурой была выращена из монодисперсных шаров аморфной окиси кремния БЮ^ (0 ~330 ± 5 нм), по-

верхность образца соответствовала грани (111). Образцы имели полидоменную структуру, средние размеры доменов составляли десятки микрон. Заполнение пор опала железо-иттриевым гранатом проводилось по золь-гель технологии с использованием коллоидного раствора гидроксидов Вг.УЮ с последующим высокотемпературным отжигом. Данные рентгеноструктурного анализа указывают на наличие в порах опала железо - иттриевого граната и оксидов железа, определяющих магнитные свойства образцов. Фактор заполнения пор составил около 30%, т.е. менее 8% от объема образца.

В спектре отражения опалов наблюдался широкий максимум в диапазоне длин волк 7004-800 нм, соответствующий фотонной запрещенной зоне. В спектре ВГ наблюдалось возрастание интенсивности второй гармоники более чем в 10 раз (по сравнению с ее величиной вне ФЗЗ) вблизи длинноволнового края ФЗЗ, связанное, как можно предположить, с выполнением условий фазового синхронизма для генерации ВГ. Максимальная величина магнитного контраста интенсивности ВГ, измеренного в этом спектральном диапазоне, достигала 7%. Относительно небольшое значение в опалах с Вг.УЮ связано, во-первых, с малым количеством магнитного материала в структуре и, во-вторых, с некогерентным характером генерации ВГ, в том числе ее магнитоиндуциро-ванной составляющей, в полидоменной структуре опала.

В третьем параграфе представлены результаты исследования кубичных эффектов самовоздействия света в фотонно - кристаллических микрорезонаторах в условиях резонансного возбуждения МР моды. Непараметрический эффект светового самовоздействия состоит в зависимости показателя преломления нелинейной среды от напряженности электромагнитного поля излучения накачки, п(1) = щ + где по - линейный показатель преломления, п2 - нелинейная добавка к нему, определяемая кубичной восприимчивостью и, —ш, ш) — щпъ/Зп. Исследования были проведены для описанных выше магнитофотонных МР в спектральной окрестности МР моды с применением различных модификаций метода ^-сканирования. Из полученных данных была сделана оценка величины эффективного коэффициента нелинейной рефракции. п-1^—10~9см2/Вт, что на несколько порядков превышает величину П2 железо-иттриевого граната с висмутом.

Эффект нелинейного поглощения в микрорезонаторе был исследован мето-

дом безапертурного ^-сканирования; получено значительное превышение величины эффективной нелинейной добавки к коэффициенту поглощения по сравнению с типичной для пленки Ш:УЮ, не помещенной в МР структуру. Новый эффект, наблюдавшийся при изучении самовоздействия света в МР стуктуре, заключается в зависимости угла поворота плоскости поляризации прошедшего излучения от его интенсивности. Показано, что такой эффект может проявляться при наличии двулучепреломления в МР слое. Для этих экспериментов был разработан поляризационно-чувствительный метод Z-сканирования.

Значительное превышение эффективных коэффициентов нелинейной рефракции и нелинейного поглощения в случае микрорезонаторной структуры по сравнению с наблюдающимися в случае эквивалентной свободной пленки железо-иттриевого граната может быть обусловлено двумя эффектами. Во-первых, в МР области резонансное поле накачки усиливается в <5 раз. где <3 - добротность микрортзонатора. Во-вторых, в МР структуре за счет многопроходное™ увеличивается эффективная толщина нелинейного слоя. Таким образом, выражение для показателя преломления МР слоя принимает вид: п{1) = по + П2<?2/, где п^ = пг<52 - эффективная нелинейная добавка к показателю преломления. Аналогичным образом описываются эффекты нелинейного поглощения и поворота плоскости поляризации.

Результаты по визуализации оптического аналога эффекта Боррманна в нелинейном фотонном кристалле с помощью спектроскопии ^-сканирования приведены в заключительном параграфе главы. Эффект Боррманна, или аномального пропускания, известен из рентгеновской оптики и заключается в резонансной зависимости коэффициента пропускания кристаллического твердого тела от длины волны, обусловленного спектральным перераспределением поля стоячей электромагнитной волны в структуре. Оптический аналог этого эффекта для одномерного фотонного кристалла, образованного чередующимися линейными и нелинейными слоями ((В г : УЮ/БЮ^ 5), был исследован в окрестности длинноволнового края ФЗЗ с помощью спектроскопии нелинейной рефракции и нелинейного поглощения. Величина этих эффектов определяется пространственным распределением интенсивности излучения и коэффициентом пропускания ФК, и для нелинейной рефракции имеет вид:

An = n2INL ос |i(A)|2-T(A), где 6(A) - коэффициент Боррманна, характеризующий степень локализации электрического поля в нелинейных слоях структуры: E„L = b(\)t(X)EЕ™ - поле накачки вне ФК, ¿(А) - коэффициент пропускания по полю. Из экспериментальных спектров Дп(А) и ¿2(А) была рассчитана спектральная зависимость квадрата модуля коэфициента Боррманна |Ь(А)|2, имевшая немонотонный характер вблизи длинноволнового края ФЗЗ. Полученная зависимость находится в качественном соответствии с результатами модельных расчетов для исследованного фотонного кристалла в реализованных экспериментально условиях.

Основные результаты и выводы:

1. Впервые с использованием нелинейно - оптических методов генерации второй оптической гармоники (ВГ) исследованы сегнетоэлектрические свойства и особенности фазового перехода в сверхтонких пленочных структурах на примере ленгмюровских пленок полимера поливинилиденфторида с три-фторэтиленом. Обнаружено существование сегнетоэлектрического состояния и фазового перехода в предельно тонкой двумерной планарной структуре -мономолекулярном ленгмюровском слое. Зарегистрирован сегнетоэлектриче-ский фазовый переход на свободной поверхности многослойных ленгмюровских пленок, обусловленный упорядочением дипольных моментов полимерных молекул в поверхностном ленгмюровском слое. Обнаружены особенности температурного поведения интенсивности ВГ, связанные с нанокристалличностью структуры сегнетоэлектрических ленгмюровских пленок.

2. Методами генерации второй оптической гармоники исследованы сегнетоэлектрические свойства и особенности фазового перехода в тонких эпитак-сиальных пленочных структурах сегнетоэлектрических материалов. Обнаружены изменения сегнетоэлектрических свойств тонкопленочных структур по сравнению со свойствами монокристаллов. В пленках ниобата калия за[>еги-стрирован эффект понижения температуры Кюри, Тс, и уширения температурной области сегнетоэлектрического фазового перехода, обусловленные нанокристалличностью структуры пленок при малых толщинах. Показано, что в случае эпитаксиальных пленок сегнетомагнетика феррита висмута достигает-

ся значительное уменьшение температуры Кюри, сегнетозлектрического

фазового перехода по сравнению с температурой Кюри для монокристалла, вызванное ростом величины эпитаксиально-ростового механического напряжения в структуре. Разница температур Кюри ДТ—достигает величин ДТ—(65±20)°С для пленок с величиной механического напряжения сг—0.27 ГПа и ДТ-(135±20)°С - для пленок с ст_0.36 ГПа.

3. С использованием нелинейно - оптического метода генерации ВГ в тонких планарных ячейках сегнетозлектрического жидкого кристалла исследованы особенности фазового перехода между полярной и неполярной смектически-ми фазами (переход БтС* —> 5'тСд). Обнаружен электроклинный эффект, связанный с возникновением в таких системах тонкого приграничного слоя молекул, не испытывающего сегнетозлектрического переключения при изменении температуры или внешнего электростатического поля в исследованном диапазоне напряженности вплоть до 8 МВ/м. Определено значение критического индекса /3 и 0.31 перехода БтС" —> Бт-Сд.

4. Обнаружено, что в магнитных наноструктурах - нанослоях и наночасти-цах магнитных металлов и железо-иттриевого граната - магнитные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядков существенно, на один-два порядка по величине, превосходят значения соответствующих линейных магнитооптических аналогов. Значительное усиление магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра на частотах второй и третьей оптических гармоник связано с появлением магнитоиндуцированной составляющей нелинейной поляризации в приповерхностной области магнитной среды. Экспериментально показано, что в неупорядоченных ансамблях магнитных наночастиц генерация второй и третьей оптических гармоник имеет вид гиперрелеевского рассеяния, характерные значения относительной величины магнитной гиперполяризуемости наночастиц по порядку величины составляют 0,1.

5. Впервые зарегистрировано усиление магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра на частотах второй и третьей оптических гармоник в наногра-нулярных магнитных пленках. Обнаружена корреляция величины магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра и коэффициента гигантского магни-тосопротивления в гранулярных пленках СохАд\-х, проявляющаяся в качественно одинаковой зависимости магнитного контраста интенсивности второй

и третьей гармоник, и коэффициента магнитосопротивления от концентрации ферромагнитного металла в структуре пленок. Обнаружено возрастание как магнитного, так и немагнитного (кристаллического) отклика на частоте В Г в гранулярных пленках СохАдх_х, обусловленное резонансным возбуждением локальных поверхностных плазмонов в магнитных наногранулах в спектральном диапазоне 3.9 -т- 4.0 эВ.

6. Обнаружен эффект усиления интенсивности квадратичного и кубичного нелинейно - оптического отклика металлических наночастиц в спектральной области, соответствующей возбуждению в них локальных поверхностных плазмонов. Показано, что в островковых пленках серебра резонансное возрастание локального оптического поля при возбуждении локальных поверхностных плазмонов приводит к увеличению эффективности генерации второй и третьей гармоник, соответствующие коэффициенты усиления составляют около 102. Обнаружен сдвиг спектрального максимума интенсивности второй и третьей оптических гармоник в длинноволновую область спектра при уменьшении расстояния между островковой пленкой и кремниевой подложкой, что подтверждает плазмонный механизм усиления нелинейно - оптического отклика островковых пленок серебра.

7. Впервые исследованы эффекты усиления нелинейно - оптического отклика магнитофотонных кристаллов и микрорезонаторов. Показано, что механизмами усиления второй и третьей, в том числе магнитоиндуцированных, гармоник в таких структурах являются выполнение условий фазового синхронизма для соответствующего нелинейно - оптического процесса в спектральной окрестности края фотонной запрещенной зоны, а также пространственная локализация оптического поля в микрорезонаторной области в случае магни-тофотонного микрорезонатора. В спектральной области усиления нелинейно -оптического отклика исследованы магнитоиндуцированные эффекты при генерации второй и третьей гармоник. Магнитный контраст интенсивности ВГ в экваториальном эффекте Керра достигает 90%, магнитоиндуцированный поворот плоскости поляризации - 140°.

8. Обнаружено значительное усиление кубичных нелинейно-оптических эффектов: нелинейной рефракции, нелинейного поглощения и поляризационного самовоздействия света в фотонно-кристаллических микрорезонаторах в спек-

тральной окрестности микрорезонаторной моды. Возрастание непараметрических нелинейно-оптических эф<1>ектов обусловлено усилением оптических полей при пространственной локализации резонансного излучения в микрорезонаторной моде. Методами спектроскопии нелинейной рефракции и поглощения выявлена спектральная зависимость распределения электромагнитного поля вблизи края фотонной запрещенной зоны одномерного нелинейного фотонного кристалла, что является проявлением оптического аналога эффекта Боррманна.

9. На основе выполненных исследований развиты нелинейно - оптические методы диагностики наноструктурированных сегнетоэлектриков и магнетиков, включающие в себя комплексную характеризацию структурных, спектральных, сегнетоэлектрических и магнитных свойств нано- и микроструктур. Разработаны методы диагностики пространственно неупорядоченных магнитных и сегнетоэлектрических сред, основанные на гиперрелеевском рассеянии света и магнитном нелинейно - оптическом эффекте Керра второго и третьего порядков.

Список основных публикаций по теме диссертации:

1. T.V. Murzina, Е.А. Ganshina, V.S. Guschin, T.V. Misiiryaev, О.A. Aktsipetrov, Nonlinear magneto-optical Kerr effect and second harmonic generation interferometry in Co-Cu granular films,// Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 73, p. 3769-3771.

2. T.V. Murzina, G.B. Khomutov, A.A. Nikulin, Tli. Rasing, O.A. Aktsipetrov, Hyper - Rayleigh scattering in Gd-containing LB superstructures// J. Opt. Soc. Am. В - 2000. - Vol. 17, p. 63-67.

3. O.A. Aktsipetrov, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, L.M. Blinov, V.M. Fridkin, S.P. Palt.o, Second - harmonic generation probe of two - dimensional ferroelectricity// Opt. Lett. - 2000. - Vol. 25, p. 411-413.

4. T.V. Murzina, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov, J.W. Ostrander, A.A. Mamedov, N.A. Kotov, M.A.C. Devillers, J. Roark, Nonlinear magneto - optical Kerr effect in hyper - Rayleigh scattering from layer-by-layer assembled films of yttrium iron garnet rianoparticles/7 Appl. Phys. Lett. - 2001. - Vol. 79, p. 1309-1311.

5. T.V. Murzina, T.V. Misuryaev, A.F. Kravets, J. Gudde, D. Schuhmacher, G. Marowsky, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov, Nonlinear magneto - optical Kerr effect and plasmon - assisted second harmonic generation in magnetic nariomaterials exhibiting giant, magnet,oreaiatauce// Surf. Sci. - 2001. - Vol. 482-485, p. 1101-1106.

6. Yu.G. Fokin, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, S.P. Palto, N.N. Petukhova, S.G. Yudhi, O.A. Aktsipetrov, Two - dimensional ferroelectricity in monolayer PVDF Laiigmuir Blodgett films studied by optical second - harmonic generation// Surf. Sci. - 2002. - Vol. 507-510, p. 719-723.

7. T.V. Murzina, T.V. Misuryaev, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov, J. Gudde, Correlation between GMR and nonlinear magneto - optical Kerr effect in granular films// J. Mang. Magn. Mat. - 2003. - Vol. 258-259, p. 99-102.

8. O.A. Акципетров, P.B. Капра, T.B. Мурзина, A.A. Рассудов, К. Ниши-мура, X. Учида, М. Иноуэ, Генерация магнитоиндуцированной третьей гармоники в магнитных фотонных микрорезонаторах// Письма в ЖЭТФ - 2003. -Том 77, с. 639-642.

9. Т.В. Мурзина, Т.В. Мисюряев, Ю.Г. Фокин, С.П. Палто, С.Г. Юдин, О.А. Акципетров, Поверхностный фазовый переход в многослойных полимерных ленгмюровских пленках// Письма в ЖЭТФ - 2003. - Том 78, с. 160-164.

10. Т.В. Мурзина, Е.М. Ким, С.Е. Мацкевич, О.А. Акципетров, А.Ф. Кра-вец, А.Я. Вовк, Генерация магнитоиндуцированной т[>етьей оптической гармоники в магнитных наногранулярных пленках: корреляция с гигантским маг-нитосопротивлением// Письма в ЖЭТФ - 2004. - Том 79, с. 190-194.

11. Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria, G. Marowsky, Ferroelectric ordering and electroclinic effect in chiral smectic liquid crystals// Phys. Rev. E - 2004. - Vol. 69, p. 031701 1-6.

12. T.V. Murzina, R.V. Kapra, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Magnetization - induced second - harmonic generation in magnetophotonic crystals// Phys. Rev. В - 2004. - Vol. 70, p. 012407 1-4.

13. E.M. Ким, C.C. Еловиков, Т.В. Мурзина, O.A. Акципетров, M.A. Бадер, Г. Маровский, Генерация гигантской третьей оптической гармоники в ост{Юв-ковых пленках серебра// Письма в ЖЭТФ - 2004. - Том 80, с. 600-604.

14. О.А. Aktsipetrov, T.V. Murzina, Е.М. Kim, R.V. Kapra, A.A. Fedyanin, M. Inoue, A.F. Kravets, S.V. Kuznetsova, M.V. Ivanchenko, V.G. Lifshits, Magnetization-induced second- and third harmonic generation in magnetic thin films and nanoparticles/ J. Opt. Soc. Am. В - 2005. - Vol. 22, p. 137-147.

15. E.M. Kim, S.S. Elovikov, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, M.A. Bader, G. Marowsky, Surface - enhanced optical third harmonic generation in Ag island films// Phys. Rev. Lett. - 2005. - Vol. 95. - p. 227402 1-4.

16. T.V. Murzina, E.M. Kim, R.V. Kapra, I.V. Moshnina, O.A. Aktsipetrov, D.A. Kurdyukov, S.F. Kaplan, V.G. Golubev, M.A. Bader, G. Marowsky, Magneto-photonic crystals based on yttrium-iron-garnet-infiltrated opals: Magnetization -induced second harmonic generation// Appl.Phys.Lett. - 2006. - Vol. 88, p. 022501 1-3.

17. T.Y. Murzina, E.M. Kim, R.V. Карга, O.A. Aktsipetrov, A.F. Kravets, M. Inovie, S.V. Kuznetsova, M.V. Ivancheriko, V.G. Lifshits, Magnetization-induced optical third harmonic generation in Co and Fe nanostructures// Phys. Rev. В -2006. - Vol.73, p. 140404 1-4.

18. M. Inoue, R. Fujikawa, A. Baryshev, A. Khanikaev, P.B. Lim, H. Uchida, 0. Aktsipetrov, A. Fedyanin, T. Murzina, A. Granovsky, Magnet,»photonic crystals// J. Phys. D: Appl. Phys. - 2006. - Vol. 39, p. R151-R161.

19. T.V. Murzina, S.A. Savinov, A.A. Ezhov, O.A. Aktsipetrov, I.E. Korsakov, I.A. Bolshakov, A.R. Kaul, Ferroelectric properties in KNbO3 thin films probed by optical second harmonic generation// Appl. Phys. Lett. - 2006. - Vol. 89, p. 062907 1-3.

20. И.Э. Раздольский, P.B. Капра, T.B. Мурзина, O.A. Акципетров, M. Иноуэ, Кубичные эффекты самовоздействия в фотонно - кристаллических микрорезонаторах //Письма в ЖЭТФ - 2006. - Том 84, с. 529-532.

21. M.S. Kartavtseva, O.Yu. Gorbenko, A.R. Kaul, T.V. Murzina. S.A. Savinov, O.A. Aktsipetrov, Strain - induced effects in phase transitions in thin films of inultiferroic BiFeOz probed by optical second - harmonic generation// J. Mater. Res. - 2007. - Vol. 22, p. 2063-2067.

22. M.S. Kartavtseva, S.A. Savinov, O.Yu. Gorbenko, T.V. Murzina, A.R. Kaul, A. Barthelemy, BiFeO$ thin films prepared using metalorganic chemical vapor deposition// Thin Solid Films - 2007. - Vol. 515, p. 6416-6421.

23. И.Э. Раздольский, T.B. Мурзина, O.A. Акципетров, M. Иноуэ, Эффект Боррманна в фотонных кристаллах: нелинейно-оптические следствия// Письма в ЖЭТФ - 2008. - Том 87, с. 461-464.

24. T.V. Murzina, I.E. Razdolski, O.A. Aktsipetrov, A.M. Grishin, S.I. Khartsev, Nonlinear magneto - optical effects in all - garnet riiagnetophotonic crystals// J. Magn. Magn. Mat. - 2009. - Vol. 321, p. 836-839.

25. T.B. Мурзина, A.B. Шебаршин, И.А. Колмычек, E.A. Ганьшина, O.A. Акципет1Юв, H.H. Новитский, А.И. Стогний, А. Сташкевич, Магнетизм пла-нарных наноструктур кобальт - золото на поверхности кремния// ЖЭТФ -2009. - Том 136, с. 123-134.

26. T.V. Murzina, A.V. Shebarshin, A.I. Maidykovski, E.A. Gan'shina, O.A. Aktsipetrov, N.N. Novitski, A.I. Stognij, A. Stashkevich, Linear and nonlinear magnetooptics of planar An/Co/Si nanostructures// Thin Solid Films - 2009. - Vol. 517, p. 5918-5921.

Цитированная литература

[1] C.A. Ахманов, P.B. Хохлов, Проблемы, нелинейной оптики. - М. - Наука. - 1964. - 362С.

[2] И.Р. Шен, Принципы нелинейной оптики. - М. - Наука. - 1989. - 557С.

[3] O.A. Акципетров, О.В. Брагинский, Д.А. Есиков, Нелинейная оптика гиротропных сред: генерация второй гармоники в пленках редкоземельных феррит-гранатов// Квантовая электроника. - 1990. - Том 20, с. 259-265.

[4] U. Pustogowa, W. Hubner, К. Н. Beimemarin, Enhancement of the magneto-optical Kerr angle in nonlinear optical response// Phys. Rev. В - 1994. - Vol. 49, p. 10031-10034.

[5] A. V. Bune, V. M. FYidkin, S. Ducharme, L.M. Blinov, S.P. Palto, A. V. Sorokin, S.G. Yudin, A. Zlatkin, Two-dimensional ferroelectric films// Nature -1998. - Vol. 391, p. 874-877.

[6] Jl.M. Блинов, B.M. Фридкин, С.П. Палто, A.B. Буне, П.А. Даубен, С. Дюшарм, Двумерные сегнетоэлектрики// Успехи физических наук. - 2000. -Том 170, с. 247-262.

[7] A.M. Агальцов, B.C. Горелик, А.К. Звездин, В.А. Мурашев, Д.Н. Раков, Температурная зависимость второй оптической гармоникив сегнетомагнетике феррите висмута// Краткие сообщения по физике - 1989. - № 5, с. 37-39.

[8] В.И. Емельянов, Н.И. Коротеев, Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла// Успехи физических наук - 1981. - Том 135, с. 345-361.

[9] A.G. Zhdanov, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, H. Uchida, M. Irioue, Enhancement of Faraday rotation at photonic-band-gap edge in garnet-based magnetophotonic crystals// J. Magn. Magn. Mat. - 2006. - Vol. 300, p. 253-257.

Подписано в печать гч/хм -оэ Формат 60x84/16. Заказ №92 .ТиражЯ^экз. П. л .2,2$ Отпечатано в РИИС ФИАН с оригинал-макета заказчика. 119991 Москва, Ленинский проспект, 53. Тел. 499 783 3640

Введение

Глава 1. Некоторые аспекты теории генерации второй и третьей оптических гармоник.

1.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник в нелинейной среде

1.1.1. Нелинейная поляризация полубесконечной среды

1.1.2. Генерация второй гармоники в тонкой нелинейной пластине

1.1.3. Генерация анизотропной второй и третьей гармоник

1.2. Гиперрелеевское рассеяние в неоднородных средах

1.3. Особенности генерации ВГ в сегнетоэлектриках.

1.3.1. Основные положения теории фазовых переходов Ландау

1.3.2. Квадратичный нелинейно-оптический отклик сегнетоэлек-триков

1.4. Генерация второй и третьей оптической гармоник в магнитных средах.

1.4.1. Феноменологическое описание генерации второй и третьей гармоник в магнитных средах

1.4.2. Магнитный нелинейно-оптический эффект Керра на частотах второй и третьей гармоник.

1.4.3. Роль эффекта внутреннего гомодинирования в усилении магнитных нелинейно - оптических эффектов

1.5. Электромагнитный механизм усиления нелинейно-оптических процессов: локальные поверхностные плазмоны

1.6. Особенности нелинейно-оптического отклика пространственно-периодических микроструктур.

1.7. Экспериментальные установки.

1.7.1. Описание экспериментальных установок

1.7.2. Интерферометрия второй и третьей гармоник

Глава 2. Генерация второй гармоники в микро- и нанострукту-рированных сегнетоэлектриках в окрестности фазовых переходов.

2.1. Нелинейно-оптический отклик микроструктурированных пленок KNbOs в окрестности фазовых переходов.

2.1.1. Основные характеристики ниобата калия.

2.1.2. Исследование структурных свойств тонких пленок KNbOz методом генерации второй гармоники.

2.1.3. Исследование сегнетоэлектрических свойств микроструктурированных пленок KNbOs методом генерации В Г

2.2. Генерация второй гармоники в тонких эпитаксиальных пленках феррита висмута.

2.2.1. Основные характеристики феррита висмута

2.2.2. Анизотропия и направленность отклика на частоте ВГ в эпитаксиальных пленках BiFeO

2.2.3. Температурные зависимости ВГ и сегнетоэлектрический фазовый переход в напряженных пленках BiFeO

2.2.4. Температурная зависимость ВГ для сильно напряженных пленок BiFeOs.

2.3. Исследование сегнетоэлектрических свойств и электроклинно-го эффекта в ячейках хирального смектического жидкого кристалла

2.3.1. Описание эксперимента и измеряемых параметров

2.3.2. Анизотропия линейного и нелинейно-оптического отклика ЖК ячеек.

2.3.3. Исследование электроиндуцированного переключения ЖК ячеек методами линейной оптики и генерации ВГ

Глава 3. Нелинейно-оптические свойства ленгмюровских пленок сегнетоэлектрических материалов

3.1. Обзор литературы.

3.1.1. Сополимер поливинилиден фторид: структура и объемные свойства.

3.1.2. Свойства тонких пленок сополимера поливинилиден фторида с трифторэтиленом

3.2. Экспериментальное исследование JIB пленок сополимера П(ВДФ:

ТФЭ) методом генерации ВГ.

3.2.1. Исследуемые образцы и экспериментальная установка

3.2.2. Анизотропия, поляризация и направленность излучения

ВГ от ЛБ пленок П(ВДФ:ТФЭ)

3.2.3. Температурные зависимости интенсивности ВГ в многослойных ЛБ пленках П(ВДФ:ТФЭ)

3.2.4. Зависимости интенсивности ВГ от температуры в ленг-мюровском монослое П(ВДФ: ТФЭ).

3.3. Обсуждение результатов

3.4. Исследование ЛБ пленок сегнетоэлектрических жидких кристаллов методом генерации второй гармоники.

3.4.1. Жидкие кристаллы: основные свойства.

3.4.2. Образцы ленгмюровских пленок жидких кристаллов

3.4.3. Анизотропия, поляризация и направленность излучения

ВГ, отраженного от ЛБ-ЖК пленок.

3.4.4. Зависимости интенсивности ВГ от температуры в ЛБ пленках сегнетоэлектрического ЖК.

3.4.5. Обсуждение результатов

Глава 4. Нелинейно-оптические эффекты в магнитных наноструктурах

4.1. Нелинейно-оптический отклик тонких пленок ферромагнитных металлов

4.1.1. Магнитный нелинейно-оптический эффект Керра в пленках ферромагнитных металлов.

4.1.2. Интерферометрия второй и третьей гармоник в пленках ферромагнитных металлов

4.1.3. Меридиональный магнитный нелинейно-оптический эффект Керра.

4.2. Генерация магнитоиндуцированной ВГ и ТГ в магниторези-стивных гранулярных пленках.

4.2.1. Методика приготовления образцов

4.2.2. Исследование магнитного контраста ВГ и ТГ в наногра-нулярных пленках СохАд\-х,Сox(Al20s)i-x

4.2.3. Интерферометрия второй и третьей гармоник в гранулярных пленках CoxAgix и Cox(Al20^)i-x

4.2.4. Исследование поворота плоскости поляризации волн ВГ и ТГ в гранулярных магнитных пленках

4.3. Гиперрелеевское рассеяние второго порядка в магнитных ленгмюровских пленках

4.3.1. Методика изготовления образцов

4.3.2. Результаты нелинейно-оптических исследований Gd-ЛБ пленок

4.3.3. Магнитоиндуцированные эффекты в нелинейно-оптическом отклике Gd-ЛБ пленок

4.4. Гиперрелеевское рассеяние света в композитных пленках с наночастицами ЖИГ

4.4.1. Исследованные образцы.

4.4.2. Гиперрелеевское рассеяние на частоте ВГ в композитных пленках с напочастицами ЖИГ

4.4.3. Магнитоиндуцированные эффекты в гиперрелеевском рассеянии в пленках с наночастицами ЖИГ.

Вопросы взаимодействия света с веществом привлекают внимание исследователей в течение длительного времени. С момента изобретения лазерных источников круг явлений, доступных для экспериментального исследования, существенно расширился, в частности, бурное развитие получила нелинейная оптика [1, 2], т.е. область физики, изучающая оптические явления, в которых отклик вещества нелинейно зависит от амплитуды падающих на него световых полей. Термин "нелинейная оптика" был введен впервые С.И. Вавиловым, а первый нелинейно-оптический эффект был обнаружен задолго до открытия лазеров, в 1926 г., С.И. Вавиловым и B.JT. Левшиным, и заключался в насыщении поглощения света в урановых стеклах. Наиболее простым нелинейно-оптическим эффектом является генерация оптических гармоник, когда при распространении световых волн в нелинейной среде возникают волны с новыми частотами, например, вторая и третья гармоники падающего излучения. В нелинейной среде, взаимодействующей с интенсивным световым полем, всегда присутствуют эффекты самовоздействия света, в результате которых световой пучок изменяет показатель преломления или коэффициент поглощения вещества (нелинейная рефракция или нелинейное поглощение) и тем самым - условия для своего распространения в нем [3, 4]. Присутствие внешних воздействий, таких как статические магнитное или электрическое поле, механическое напряжение, дополнительная подсветка, также может приводить к модификации взаимодействия света с нелинейной средой. Круг нелинейно-оптических эффектов очень широк и представляет как самостоятельный интерес для исследования, так и является мощным инструментом для изучения различных материалов [1] - [8].

Преимуществами нелинейно-оптических методов исследования является их высокая чувствительность к основным свойствам твердотельных систем -электронным, симметрийным, магнитным, сегнетоэлектрическим и др. [3, 9]. Особый интерес представляют нелинейно-оптические эффекты четного порядка, в первую очередь - генерация второй оптической гармоники (ВГ). Основной особенностью процесса генерации ВГ как нелинейно-оптического процесса четного порядка является его высокая чувствительность к состоянию поверхностей, границ раздела и наноструктур, что обусловлено существованием строгого симметрийного запрета на генерацию ВГ в объеме центро-симметричных сред в электродипольном приближении. Таким образом, источники генерации ВГ пространственно локализованы в областях, где центр инверсии отсутствует, т.е. на границах раздела центросимметричных сред и в наноструктурах. В то же время, генерация третьей оптической гармоники (ТГ) разрешена в среде любой симметрии. Поэтому сравнительный анализ этих двух нелинейно-оптических явлений носит взаимодополнительный характер, отражая основные свойства поверхности и объема нелинейных сред.

Нелинейная магнитооптика является относительно новой областью исследования. Первые эксперименты по генерации магнитоиндуцированной второй гармоники в пленках железо - иттриевого граната были выполнены в конце прошлого века [10]. Тогда же было показано теоретически и экспериментально, что магнитные эффекты при генерации ВГ могут значительно превосходить величины соответствующих линейных магнитооптических аналогов [11]. В магнитных средах одновременное нарушение симметрии по отношению к инверсии времени и пространственной инверсионной симметрии па поверхностях и границах раздела, обусловленное разрывом кристаллической структуры, приводит к появлению дополнительных, магнитоиндуцирован-ных, компонент тензора квадратичной восприимчивости, что обуславливает появление поверхностной (интерфейсной) магнитоиндуцированной составляющей ВГ. Следует заметить, что до настоящего времени практически вся нелинейная магнитооптика концентрировалась на исследовании квадратичных нелинейно - оптических эффектов, а то обстоятельство, что для магнитных наноструктур явление генерации третьей оптической гармоники может быть весьма информативным, обходилось вниманием и генерация магнитоиндуцированной ТГ ранее практически не наблюдалась.

В наноструктурах возможно наблюдение новых явлений, отсутствующих в случае объемных материалов. К их числу относятся в первую очередь эффекты размерного квантования, играющие наиболее заметную роль в полупроводниковых структурах [12]. Для наноструктурироваиных материалов становится важной, если не определяющей, роль поверхностей и скрытых границ раздела, вклад которых в формировании основных свойств материала оказывается сравнимым с вкладом " объема" вещества и может приводить к появлению таких эффектов, как изменение точечной группы симметрии поверхности кристалла, сегнетоэлектрической и магнитной температуры Кюри, типа фазовых переходов и другим эффектам [13]. Для магнитных наноструктур можно отметить появление таких эффектов, как осцилляции обменного взаимодействия между магнитными слоями, разделенными немагнитной прослойкой, спин - зависящие рассеяние и тунпелирование, гигантское магнито-сопротивление [14-17]. Появление как нового круга явлений, так и объектов исследования стимулировало развитие новых, в том числе нелинейно - оптических, методов их диагностики.

Целью диссертационной работы является исследование нелинейно - оптических эффектов второго и третьего порядков в наноструктурах на основе магнитных и сегнетоэлектрических материалов: генерации второй и третьей, в том числе магнитоиндуцированных оптических гармоник, кубичных эффектов самовоздействия света, усиления нелинейно - оптического отклика в плазмонных и пространственно - периодических структурах.

Актуальность работы обусловлена возросшим интересом физики функциональных материалов, таких как сегнетоэлектрики и магнетики, к изучению нано- и микроструктур этих материалов, имеющих широкие перспективы по практическому использованию в твердотельной электронике и в которых возможно наблюдение новых физических эффектов. В диссертационной работе развиты нелинейно - оптические методы, основанные на явлениях генерации второй и третьей оптических гармоник, а также эффектов светового самовоздействия, для изучения магнитных и сегнетоэлектрических нано- и микроструктур. Продемонстрированы уникальные возможности этих методов по невозмущающей диагностике сверхтонких поверхностных слоев и наноструктур, связанные с особенностями нелинейно - оптического взаимодействия лазерного излучения с сегнетоэлектриками и магнетиками и открывающие новые перспективы в их диагностике.

Научная новизна результатов, представленных в диссертационной работе, состоит в обнаружении и исследовании ряда новых эффектов в нелинейно -оптическом отклике магнитных и сегнетоэлектрических нано- и микроструктур, а именно:

• Методом генерации второй оптической гармоники обнаружены сегнето-электрические свойства в предельно тонкой двумерной планарпой структуре - мономолекулярном ленгмюровском слое сегнетоэлектрического полимера поливинилиденфторида с трифторэтиленом; развита методика диагностики неупорядоченных сегнетоэлектрических наноструктур.

• В напряженных эпитаксиальных пленках сегнетомагнетика феррита висмута наблюдается значительное снижение сегнетоэлектрической температуры Кюри; развита нелинейно - оптическая методика комплексной диагностики структурных, магнитных и сегнетоэлектрических свойств сегнето-магнетиков.

• Магнитные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядков в наноструктурах на основе магнитных материалов существенно, на один

- два порядка по величине, превосходят соответствующие линейные магнитооптические аналоги.

• Продемонстрировано, что нелинейно-оптический отклик пространственно - неупорядоченных ансамблей магнитных наночастиц наблюдается в форме магнитоиндуцированного гиперрелеевского рассеяния; предложена методика диагностики магнитных свойств таких структур, основанная на магнитном нелинейно-оптическом эффекте Керра.

• Исследованы эффекты усиления квадратичного и кубичного нелинейно

- оптического отклика металлических наночастиц в спектральной окрестности резонанса локальных поверхностных плазмонов; обнаружено возрастание интенсивности второй и третьей оптических гармоник более чем на два порядка величины в этом спектральном диапазоне.

• Обнаружено многократное усиление магнитного нелинейно - оптического отклика магнитофотонных кристаллов и микрорезонаторов в спектральной окрестности края фотонной запрещенной зоны и микрорезонаторной моды, соответственно, связанное с выполнением условий фазового синхронизма для генерации гармоник и эффектами пространственной локализации оптического поля в фотонно-кристаллической структуре.

Практическая ценность работы состоит в возможности применения развитых нелинейно - оптических методов, основанных на эффектах генерации второй и третьей оптических гармоник и светового самовоздействия, для комплексной диагностики структурных, морфологических, оптических, магнитных, сегнетоэлектрических свойств наноструктур. Развитая методика генерации магнитоиндуцированной второй гармоники в наноструктурах является уникальной для изучения свойств скрытых границ раздела магнетиков и неупорядоченных магнитных наноструктур ввиду селективной локализации квадратичных нелинейно - оптических источников в областях с нарушенной пространственной симметрией, в первую очередь - на границах раздела в случае центросимметричных сред. Применение метода генерации второй оптической гармоники для исследования фазовых переходов в сегнетоэлектрических материалах основана на прямой пропорциональной зависимости квадратичной восприимчивости и спонтанной поляризации сегнетоэлектри-ка, что позволяет проводить изучение свойств таких объектов без нанесения на них электродов и изучать сегнетоэлектрические свойства неоднородных и наноструктурированных систем. Обнаруженные эффекты усиления магнитного и нелинейно - оптического отклика в магнитофотонных и плазмонных структурах могут найти применение при разработке оптических сенсоров и переключателей на их основе.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• Метод генерации второй оптической гармоники позволяет наблюдать сегнетоэлектрические свойства в предельно тонкой планарной сегнетоэлек-трической структуре - мономолекулярном ленгмюровском слое полившшли-денфторида с трифторэтиленом.

• Механические напряжения и наноструктурированность тонких пленок сегнетоэлектриков приводят к заметному снижению температуры Кюри се-гнетоэлектрического перехода.

• В тонких планарных ячейках сегнетоэлектрического жидкого кристалла наблюдается электроклинный эффект, заключающийся в существовании тонкого слоя молекул, не испытывающих сегнетоэлектрического переключения под действием температуры или внешнего электростатического поля.

• Магнитные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядка в магнитных наноструктурах значительно превышают величину соответствующего линейного магнитооптического отклика.

• Возбуждение локальных поверхностных плазмонов в металлических на-ночастицах приводит к усилению эффективности генерации второй и третьей оптических гармоник, гиперрэлеевского рассеяния и магнитного нелинейно -оптического эффекта Керра.

• В магнитофотонных кристаллах и микрорезонаторах достигается многократное усиление квадратичных и кубичных, в том числе магнитоиндуци-рованных, нелинейно-оптических эффектов.

Апробация работы:

Основные результаты исследований, вошедшие в диссертацию, докладывались на следующих конференциях: Совещание " Нанофотоника" (2003-2009, Н.Новгород, Россия); Международные симпозиумы."Наноструктуры: физика и технология" (Санкт-Петербург, 2005, 2006); Международные конференции по нелинейной оптике (NOPTI) (1998, Берлин, Германия; 2001, Найме-ген, Нидерланды); Симпозиум международного общества по изучению материалов (MRS) (2004, Бостон, США); Московский международный симпозиум по магнетизму (MISM-2005, 2008, Москва, Россия); Европейская конференция по физике поверхности (ECOSS) (1997, 2000, 2003); Международные конференции по когерентной и нелинейной оптике (ICONO/LAT) (С.Петербург, Россия, 2005; Минск, Белорусь, 2007); Евроазиатский симпозиум "Прогресс в магнетизме" (EASTMAG-2004) (Красноярск, Россия, 2004);

Международная конференция по лазерной физике и квантовой электронике (CLEO/QUELS)(1999, Балтимор, США; 2002, Москва, Россия; 2007, Минск, Беларусь); 12-й Международный симпозиум по сегнетоэлектрикам (2000, Аа-хен, Германия); Европейский симпозиум по фотонике (SPIE-Photonics Europe), (1997, 2000, 2006, Страсбург, Франция); Международный и европейские симпозиумы по оптике и фотонике (SPIE Optics+Photonics), (2005, 2009, Сан-Диего, США; 2007, 2008, Сан Хосе, США; 2009, Прага, Чехия); 3-й Российско-Финский симпозиум по фотонике и лазерной физике (PALS), (2007, Москва, Россия); Международный симпозиум по наноструктурированным материалам и магнетикам (IWNMM) (2008, Окинава, Япония); Международный симпозиум по новым магнитным наноматериалам (ICOM) (2008, Токио, Япония), Международный симпозиум "Spin waves" (2009, Санкт-Петербург, Россия). Результаты работы докладывались также на семинарах различных кафедр МГУ им. М.В. Ломоносова (в т.ч. участие в Ломоносовских чтениях, 2004, 2009 г.г.), Физическом институте им. П.Н. Лебедева РАН, университетах г. Наймеген (Голландия), Берлина (Германия).

Личный вклад автора заключается в формулировке целей и задач представленных в работе исследований, в выборе объектов исследований, выдвижении основных идей проводившихся экспериментов и развиваемых в работе нелинейно - оптических методик изучения свойств сегнетоэлектрических и магнитных нано- и микроструктур, в проведении всех представленных в работе экспериментальных исследований, систематизации и обобщении полученных данных эксперимента, в выявлении механизмов обнаруженных и изученных нелинейно - оптических эффектов.

Работа состоит из введения, шести глав, заключения и списка литературы. В первой главе, имеющей преимущественно обзорный характер, изложены основные аспекты феноменологического описания процессов генерации второй и третьей оптических гармоник на поверхности нелинейной среды и в тонких пленках, в пространственно - неоднородных, а также в магнитных и сегнетоэлектрических средах, приведено описание использовавшихся экспериментальных установок. Вторая глава посвящена изучению особенностей нелинейно - оптических свойств наноструктурированных сегнетоэлек-трика ниобата калия и сегнетомагнетика феррита висмута, а также план арных микроструктур сегнетоэлектрического жидкого кристалла, в окрестности сегнетоэлектрических фазовых переходов; развитию на основе эффекта генерации второй оптической гармоники метода диагностики наноструктурированных ссгнстоэлектриков. В третьей главе изложены результаты исследований нелинейно-оптических свойств пленок Ленгмюра - Блоджетт се-гнетоэлектрического полимера поливинилидеифторида с трифторэтиленом и жидкого кристалла. Четвертая глава посвящена исследованию магнитоинду-цированных эффектов при генерации второй и третьей оптических гармоник в магнитных наноструктурах - нанослоях и наночастицах магнетиков. В пятой главе приведены результаты исследования особенностей нелинейно-оптического отклика металлических, в том числе магнитных, наноструктур, проявляющиеся при резонансном возбуждении в них локальных поверхностных плазмонов. Шестая, заключительная глава посвящена изучению эффектов усиления нелинейно-оптического отклика - генерации второй и третьей гармоник и эффекта светового самовоздействия - в магнитофотонных кристаллах и микрорезонаторах.

ВЫВОДЫ:

1. Впервые с использованием нелинейно - оптических методов генерации второй оптической гармоники (ВГ) исследованы сегнетоэлектрические свойства и особенности фазового перехода в сверхтонких пленочных структурах на примере ленгмюровских пленок полимера поливинилиденфторида с три-фторэтиленом. Обнаружено существование сегнетоэлектрического состояния и фазового перехода в предельно тонкой двумерной планарной структуре -мономолекулярном ленгмюровском слое. Зарегистрирован сегнетоэлектрический фазовый переход на свободной поверхности многослойных ленгмюровских пленок, обусловленный упорядочением дипольных моментов полимерных молекул в поверхностном ленгмюровском слое. Обнаружены особенности температурного поведения интенсивности ВГ, связанные с нанокристаллич-ностью структуры сегнетоэлектрических ленгмюровских пленок.

2. Методами генерации второй оптической гармоники исследованы сегне-тоэлектрические свойства и особенности фазового перехода в тонких эпитаксиальных пленочных структурах сегнетоэлектрических материалов. Обнаружены изменения сегнетоэлектрических свойств тонкопленочных структур по сравнению со свойствами монокристаллов. В пленках ниобата калия зарегистрирован эффект понижения температуры Кюри, Тс, и уширения температурной области сегнетоэлектрического фазового перехода, обусловленные нанокристалличностью структуры пленок при малых толщинах. Показано, что в случае эпитаксиальных пленок сегнетомагнетика феррита висмута достигается значительное уменьшение температуры Кюри, Т^1т, сегнетоэлектрического фазового перехода по сравнению с температурой Кюри для монокристалла с ростом величины эпитаксиально-ростового механического напряжения в структуре. Разница температур Кюри /\rp=rp^vstaLj,^llm достигает величин ДТ=(65±20)°С для пленок с величиной механического напряжения <т=0.27 ГПа и АТ=(135±20)°С - для пленок с сг=0.36 ГПа.

3. С использованием нелинейно - оптического метода генерации ВГ в тонких планарных ячейках сегнетоэлектрического жидкого кристалла исследованы особенности фазового перехода между полярной и неполяриой смек-тическими фазами (переход SmC* —» SmC а)- Обнаружен электроклинный эффект, связанный с возникновением в таких системах тонкого приграничного слоя молекул, не испытывающего сегнетоэлектрического переключения при изменении температуры или внешнего электростатического поля в исследованном диапазоне напряженности вплоть до 8 МВ/м. Определено значение критического индекса (3 « 0.31 перехода SmC* —> SmCA

4. Обнаружено, что в магнитных наноструктурах - нанослоях и наночасти-цах магнитных металлов и железо-иттриевого граната - магнитные нелинейно - оптические эффекты второго и третьего порядков существенно, на один-два порядка по величине, превосходят значения соответствующих линейных магнитооптических аналогов. Значительное усиление магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра на частотах второй и третьей оптических гармоник связано с появлением магнитоиндуцированной составляющей нелинейной поляризации в приповерхностной области магнитной среды. Экспериментально показано, что в неупорядоченных ансамблях магнитных наночастиц генерация второй и третьей оптических гармоник имеет вид гиперрелеевского рассеяния, характерные значения относительной величины магнитной гиперполяризуемости наночастиц по порядку величины составляют 0,1.

5. Впервые зарегистрировано усиление магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра на частотах второй и третьей оптических гармоник в наногранулярных магнитных пленках. Обнаружена корреляция величины магнитного нелинейно - оптического эффекта Керра и коэффициента гигантского магнитосопротивления в гранулярных пленках СохАд\х, проявляющаяся в качественно одинаковой зависимости магнитного контраста интенсивности второй и третьей гармоник, и коэффициента магнитосопротивления от концентрации ферромагнитного металла в структуре пленок. Обнаружено возрастание как магнитного, так и немагнитного (кристаллического) отклика на частоте ВГ в гранулярных пленках СохАд\х, обусловленное резонансным возбуждением локальных поверхностных плазмонов в магнитных нанограну-лах в спектральном диапазоне 3.9 4- 4.0 эВ.

6. Обнаружен эффект усиления интенсивности квадратичного и кубичного нелинейно - оптического отклика металлических наночастиц в спектральной области, соответствующей возбуждению в них локальных поверхностных плазмонов. Показано, что в островковых пленках серебра резонансное возрастание локального оптического поля при возбуждении локальных поверхностных плазмонов приводит к увеличению эффективности генерации второй и третьей гармоник, соответствующие коэффициенты усиления составляют около 102. Обнаружен сдвиг спектрального максимума интенсивности второй и третьей оптических гармоник в длинноволновую область спектра при уменьшении расстояния между островковой пленкой и кремниевой подложкой, что подтверждает плазмонный механизм усиления нелинейно - оптического отклика островковых пленок серебра.

7. Впервые исследованы эффекты усиления нелинейно - оптического отклика магнитофотонных кристаллов и микрорезонаторов. Показано, что механизмами усиления второй и третьей, в том числе магнитоиндуцированных, гармоник в таких структурах являются выполнение условий фазового синхронизма для соответствующего нелинейно - оптического процесса в спектральной окрестности края фотонной запрещенной зоны, а также пространственная локализация оптического поля в микрорезонаторной области в случае магнитофотонного микрорезонатора. В спектральной области усиления нелинейно - оптического отклика исследованы магнитоиндуцированные эффекты при генерации второй и третьей гармоник. Магнитный контраст интенсивности второй гармоники в экваториальном эффекте Керра достигает 90%, магнитоиндуцированный поворот плоскости поляризации - 140°.

8. Обнаружено значительное усиление кубичных нелинейно-оптических эффектов: нелинейной рефракции, нелинейного поглощения и поляризационного самовоздействия света в фотонно-кристаллических микрорезонаторах в спектральной окрестности микрорезонаторной моды. Возрастание непараметрических нелинейно-оптических эффектов обусловлено усилением оптических полей при пространственной локализации резонансного излучения в микрорезонаторной моде. Методами спектроскопии нелинейной рефракции и поглощения выявлена спектральная зависимость распределения электромагнитного поля вблизи края фотонной запрещенной зоны одномерного нелинейного фотонного кристалла, что является проявлением оптического аналога эффекта Боррманна.

9. На основе выполненных исследований развиты нелинейно - оптические методы диагностики наноструктурированных сегнетоэлектриков и магнетиков, включающие в себя комплексную характеризацию структурных, спектральных, сегнетоэлектрических и магнитных свойств нано- и микроструктур. Разработаны методы диагностики пространственно неупорядоченных магнитных и сегнетоэлектрических сред, основанные на гиперрелеевском рассеянии света и магнитном нелинейно - оптическом эффекте Керра второго и третьего порядков.

Благодарности

Хочу выразить искреннюю благодарность руководителю лаборатории нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов кафедры квантовой электроники (квантовой радиофизики), профессору Олегу Андреевичу Ак-ципетрову, который в течение долгого времени терпеливо учил меня и передавал свой научный опыт, и роль которого в реализации представленных в данной работе исследований явилась неоценимой как на этапе определения научных задач, так и при обсуждении полученных результатов. Замечательная атмосфера научного азарта, творчества, взаимопомощи, участия, чувства "второго дома", которая всегда ощущалась в нашей лаборатории, безусловно результат его научного и человеческого влияния.

Считаю своим приятным долгом выразить искреннюю признательность коллегам, результаты совместной работы с которыми вошли в различные разделы диссертационной работы: Т.В. Мисюряеву, Ю.Г. Фокину, С.В. Савинову, С.В. Крупенину, Е.М. Ким, И.А. Колмычек, Р.В. Капра, И.Э. Раздольскому, А.Н. Рубцову, А.В. Мельникову, А.А. Федянину, А.И. Майдыковскому, студентам и аспирантам. Хочу поблагодарить А.А. Никулина, на протяжении многих лет активно участвующего в выработке концепций, интерпретации и теоретическом описании полученных экспериментальных результатов. Большое влияние на приобретение опыта проведения экспериментальных исследований и формирования научных интересов оказал мой "первый учитель" А.В. Петухов.Хочу отдельно выразить благодарность всему коллективу нашей лаборатории за ту атмосферу человеческих отношений, чувство взаимной поддержки и участия, которые всегда ощущались.

И конечно, я бесконечно благодарна моим родным и близким, всегда оказывавших мне неоценимую помощь и поддержку, без участия которых невозможно было бы провести представленный цикл исследований и довести его до вида данной работы.

Заключение

Таким образом, в диссертационной работе рассмотрен широкий круг явлений, относящихся к особенностям нелинейно-оптического отклика сегнетоэлектрических и магнитных наноструктур. Рассмотрены эффекты генерации второй (ВГ) и третьей (ТГ) оптических гармоник, магнито- и тер-моиндуцированных ВГ и ТГ, кубичные эффекты самовоздействия, усиление нелинейно-оптического отклика в плазмонных и пространственно - периодических структурах. Особое внимание уделено изучению особенностей нелинейно - оптического отклика пространственно - неоднородных сред, к числу которых естественным образом относятся наноструктуры. Проведено сравнение нелинейно - оптического отклика магнитных и сегнетоэлектрических наноструктур и объемных материалов и выявлены характерные эффекты, обусловленные наноразмерностыо таких объектов. Совокупность полученных в результате выполнения диссертационной работы результатов вносит существенный вклад в развитие направления физики - нелинейной оптики наноструктур.

Основным методологическим результатом работы является развитие методов диагностики сегнетоэлектрических и магнитных нано- и микроструктур, основанных на квадратичных и кубичных нелинейно-оптических эффектах, таких как спектроскопия ВГ и ТГ, гиперрелеевское рассеяние второго и третьего порядков, температурные зависимости интенсивности нелинейно -оптического отклика, генерация магнитоиндуцированных второй и третьей гармоник, кубичные эффекты светового самовоздействия - самофокусировка, нелинейное поглощение, оптический аналог эффекта Боррманна.

1. О.А. Aktsipetrov, V.A. Aleshkevich, A.V. Melnikov, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, V.V. Randoshkin, Magnetic field induced effects in optical second-harmonic generation from iron-garnet films// J. Mag. Mag. Mat. 1997.-Vol. 165, p. 421-424.

2. T.V. Murzina, E.A. Ganshina, V.S. Guschin, T.V. Misuryaev, O.A. Aktsipetrov, Nonlinear magneto optical Kerr effect and second harmonic generation interferometry in Co - Cu granular films// Appl. Phys. Lett. - 1998. - Vol. 73, p. 3769-3771.

3. T.V. Murzina, G.B. Khomutov, A.A. Nikulin, Th. Rasing, O.A. Aktsipetrov, Hyper Rayleigh scattering in Gd - containing LB superstructures//' J. Opt. Soc. Am. В - 2000. - Vol. 17, p. 63-67.

4. O.A. Aktsipetrov, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, L.M. Blinov, V.M. Fridkin, S.P. Palto, Second harmonic generation probe of two - dimensional ferro-electricity// Opt. Lett. - 2000. - Vol. 25, p. 411-413.

5. T.V. Murzina, T.V. Misuryaev, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov, J. Gudde, Correlation between GMR and nonlinear magneto optical Kerr effect in granular films// J. Mang. Magn. Mat. - 2003. - Vol. 258-259, p. 99-102.

6. O.A. Акципетров, P.B. Kanpa, T.B. Мурзина, А.А. Рассудов, К. Ни-шимура, X. Учида, М. Иноуэ, Генерация магнитоиндуцированной третьей гармоники в магнитных фотонных микрорезонаторах// Письма в ЖЭТФ 2003. - Том 77, с. 639-642.

7. Т.В. Мурзина, Т.В. Мисюряев, Ю.Г. Фокин, С.П. Палто, С.Г. Юдин, О.А. Акципетров, Поверхностный фазовый переход в многослойных по-лиА-герных ленгмюровских пленках// Письма в ЖЭТФ 2003. - Том 78, с. 160-164.

8. Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria, G. Marowsky, Ferroelectric ordering and electroclinic effect in chiral smectic liquid crystals// Phys. Rev. E 2004. - Vol. 69, p. 031701 1-6.

9. T.V. Murzina, R.V. Kapra, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Magnetization induced second -harmonic generation in magnetophotonic crystals// Phys. Rev. В - 2004. -Vol. 70, p. 012407 1-4.

10. Е.М. Ким, С.С. Еловиков, Т.В. Мурзина, О.А. Акципетров, М.А. Бадср, Г. Маровский, Генерация гигантской третьей оптической гармоники в островковых пленках серебра// Письма в ЖЭТФ 2004. - Том 80, с. 600-604.

11. E.M. Kim, S.S. Elovikov, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, M.A. Bader, G. Marowsky, Surface enhanced optical third harmonic generation in Ag island films// Phys. Rev. Lett. - 2005. - Vol. 95. - p. 227402 1-4.

12. M. Inoue, R. Fujikawa, A. Baryshev, A. Khanikaev, P.B. Lim, H. Uchida,

13. Aktsipetrov, A. Fedyanin, T. Murzina, A. Granovsky, Magnetophotonic crystals// J. Phys. D: Appl. Phys. 2006. - Vol. 39, p. R151-R161.

14. T.V. Murzina, S.A. Savinov, A.A. Ezhov, O.A. Aktsipetrov, I.E. Korsakov,

15. A. Bolshakov, A.R. Kaul, Ferroelectric properties in KNbO3 thin films probed by optical second harmonic generation// Appl. Phys. Lett. 2006. - Vol. 89, p. 062907 1-3.

16. И.Э. Раздольский, P.B. Kanpa, T.B. Мурзина, O.A. Акципетров, M. Иноуэ, Кубичные эффекты самовоздействия в фотонно кристаллических микрорезонаторах //Письма в ЖЭТФ - 2006. - Том 84, с. 529-532.

17. M.S. Kartavtseva, S.A. Savinov, O.Yu. Gorbenko, T.V. Murzina, A.R. Kaul, A. Barthelemy, BiFeOz thin films prepared using metalorganic chemical vapor deposition// Thin Solid Films 2007. - Vol. 515, p. 6416-6421.

18. И.Э. Раздольский, T.B. Мурзина, O.A. Акципетров, M. Иноуэ, Эффект Боррманна в фотонных кристаллах: нелинейно-оптические следствия// Письма в ЖЭТФ 2008. - Том 87, с. 461-464.

19. T.V. Murzina, I.E. Razdolski, O.A. Aktsipetrov, A.M. Grishin, S.I. Khartsev, Nonlinear magneto optical effects in all - garnet magnetophotonic crystals/'/ J. Magn. Magn. Mat. - 2009. - Vol. 321, p. 836-839.

20. T.B. Мурзина, А.В. Шебаршин, И.А. Колмычек, E.A. Ганынина, O.A. Акципетров, H.H. Новитский, А.И. Стогний, А. Сташкевич, Магнетизм планарных наноструктур кобальт золото на поверхности кремния// ЖЭТФ - 2009. - Том 136, с. 123-134.

21. Н. Бломберген, Нелинейная оптика. Москва: Мир, 1966.

22. С.А. Ахманов, Р.В. Хохлов, Проблемы нелинейной оптики. Москва, 1964.

23. И.Р. Шеи, Принципы нелинейной оптики. Москва: Наука, 1989.

24. Н.И. Коротеев, И.Л. Шумай, Физика моги^ого лазерного излучения. -Москва: Наука, 1991, 263 с.

25. К.Н. Bennemann, Theory for nonlinear magnetooptics in metals// J. of Magn. Magn. Mat. 1999. - Vol. 200, p. 679-705.

26. B.H. Очкии, C.H. Цхай, Когерентное рассеяние света, стимулированное квазистатическим электрическим полем// УФЫ. 2003. - Том 173, с. 1253.

27. О.A. Aktsipetrov, E.D. Mishina, T.V. Murzina, N.N. Akhmediev, V.R. Novak, The photoinduced anisotropy of second harmonic generation in monolayered Langmuir - Blodgett films// Thin Solid Films - 1995. - Vol. 256, p. 176.

28. A.M. Желтиков , Н.И. Коротеев , A.H. Наумов , B.H. Очкин , С.IO. Савинов , C.H. Цхай , Измерение электрических полей в плазме с помощью поляризационной техники когерентного четырехволнового взаимодействия// Квант, электроника. 1999. - Vol. 26, р. 73.

29. Ю.А. Ильинский, JI.B. Келдыш, Взаимодействие электромагнитного излучения с веществом. Москва: Изд. МГУ, 1989.

30. О.А. Акципетров, О.В. Брагинский, Д.А. Есиков. Нелинейная оптика гиротропных сред: генерация второй гармоники в пленках редкоземельных феррит гранатов// Квантовая электроника. 1990. - Том 20, с. 259.

31. U. Pustogowa, W. Hubner, and К. Н. Bennemann. Enhancement of the magneto-optical Kerr angle in nonlinear optical response// Phys. Rev. В -1994. Vol. 49, p. 10031.

32. З.Ф. Красильник, Наноструктуры для нанофотоники// Известия РАН, серия физическая. 2003. - Том 67. - № 2, с. 152.

33. В.М. Фридкин, Критический размер в сегнетоэлектрических наноструктурах// УФН 2006. - Том 176. - вып. 2, с. 203.

34. S.S.P. Parkin, R, Bhadra, К.P. Roche, Oscillatory magnetic exchange coupling through thin copper layers// Phys. Rev. Lett. 1991. - Vol. 66, p. 2152.

35. C.J. O'Connor, V.O. Golub, A.Ya. Vovk, A.F. Kravets, A.M. Pogoriliy, Influence of particle size distribution in cermet nanocomposites on magnetoresistance sensitivity// IEEE Transactions and Magnetics. 2002.- Vol. 38, p. 2631.

36. M.N. Baibich, J.M. Broto, A. Fert, F. Nguyen Van Dau, F. Petroff, P. Etienne, G. Creuzet, A. Friederich, J. Chazelas, Giant Magnetoresistance of (001)Fe/(001)Cr Magnetic Superlattices// Phys. Rev. Lett. 1988. - Vol. 61, p. 2472.

37. H.A. Wierenga, M.W.J. Prins, D.L. Abraham, Th. Rasing, Magnetisatization-induced optical second-harmonic generation: A probe for interface magnetism// Phys. Rev. 1994. - Vol. 50, p. 1282.

38. N. Bloembergen, P.S. Pershan, Light waves at the boundary of nonlinear media// Phys. Rev. 1962. - Vol. 128, p. 606.

39. N. Bloembergen, R.K. Chang , S.S. Jha, C.H. Lee, Optical second-harmonic generation in refiaction from media with inversion symmetry // Phys. Rev.- 1968. Vol. 147, p. 813.

40. S.S. Jha, Nonlinear optical refiaction from a metal surface // Phys. Rev. Lett. 1965. - Vol. 15, No. 9, p.412.

41. S.S. Jha, Theory of optical harmonic generation at a metal surfaces // Phys. Rev. 1965. - Vol. 140, No. 6, p. 2020.

42. P. Guyot-Sionnest, Y.R. Shen, Generation considerations on optical second- harmonic generation from surfaces and interfaces // Phys. Rev. B. 1986.- Vol. 33, p. 8254.

43. O.A. Акципетров, И.М. Баранова, Ю.А. Ильинский, Вклад поверхности в генерацию отраженной второй гармоники для поверхности центросимметричных полупроводников// ЖЭТФ 1986. - Том 91, с. 287.

44. О.А. Акципетров, Н.Н. Ахмедпев, И.М. Баранова, Е.Д Мишина, В.Р. Новак, Исследование структуры ленгмюровских пленок методом генерации второй гармоники// ЖЭТФ. 1985. - Том 89, с. 911.

45. Р.Т. Wilson, Y. Jiang, O.A. Aktsipetrov, E.D. Mishina, M.C. Downer, Frequency domain interferometric second-harmonic spectroscopy// Opt. Lett. 1999. - Vol. 24, p. 496.

46. A.V. Melnikov, A.A. Nikulin,O.A. Aktsipetrov, Hyper Rayleigh scattering by inhomogeneous thin films of Pbx(Zro.^Ti0.47)03: Disorder effects// Phys. Rev. В/ - 2003. - Vol. 67, p. 134104.

47. T.V. Murzina, G.B. Khomutov, A.A. Nikulin, Th. Rasing, O.A. Aktsipetrov, Hyper -Rayleigh scattering in Gd containing Langmuir - Blodgett superstructures// J. Opt. Soc. Am. B. - 2000. - Vol. 17, p. 63.

48. R.K. Chang, N. Bloembergen, Experimental verification of the laws for the reflected intensity of second harmonic light// Phys. Rev. 1966. - Vol. 144, p. 775.

49. M. Лайнс, А. Гласс, Сегнетоэлектрики и родственные им лштериалы.- М.: Мир, 1981.

50. Б.А. Струков, А.П. Леванюк, Физические основы сегнетоэлектрических явлений в кристаллах. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1983.

51. Л.Д. Ландау, Е.М. Лифшиц, Теоретическая физика. Т. 5. Статистическая физика. Часть1. М.: Наука, 1995.

52. В. Qu, W. Zhong, P. Zhang, Phase transition behavior of the spontaneous polarization and susceptibility of ferroelectric thin films// Phys.Rev.B. -1995. - Vol. 52, p. 766.

53. А. Брус, Р. Каули, Структурные фазовые переходы. М. : Мир, 1984.

54. C.Y. Young, R. Pindak, N.A. Clark, R.B. Meyer, Light scattering study of two -dimentional molecular-orientation fluctuations in a freely suspended ferroelectric liquid-crystal film// Phys. Rev. Lett. - 1978. - Vol. 40, p. 773.

55. Ch. Bahr, C.J. Booth, D. Fliegner, J.W. Goodby, Critical adsorption at the free surface of a smectic liquid crystal possessing a second-order phase transition// Phys. Rev. Lett. 1996. - Vol. 77, p. 1083.

56. R. C. Miller, Optical Harmonic Generation in Single Crystal BaTi03// Phys. Rev. 1964. - Vol. 134, p. A1313.

57. H. Vogt, Study of structural phase transition by techniques of nonlinear optics// Appl. Phys. 1974. - Vol. 5, p. 85.

58. J. P. Van Der Ziel, N. Bloembergen, Temperature Dependence of Optical Harmonic Generation in KH2PO4 Ferroelectrics// Phys. Rev. 1964. - Vol. 135, p. A1662.

59. E.D. Mishina, T.V. Misuryaev, N.E. Sherstyuk, V.V. Lemanov, A.I. Morozov, A.S. Sigov, T. Rasing, Observation of a Near Surface Structural Phase Transition in SrTi03 by Optical Second Harmonic Generation// Phys. Rev. Lett. - 2000. - Vol. 85, p. 3664.

60. Ахмедиев H.H., Звездии А.К. Пространственная дисперсия и новые магнитооптические эффекты в магнитоупорядоченных кристаллах // Письма в ЖЭТФ 1983,- Том 38, No 4, с. 167.

61. О.А. Акципетров, О.В. Брагинский, Д.А. Есиков, Нелинейная оптика гиротропных сред: генерация второй гармоники в пленках редкоземельных феррит-гранатов// Квантовая электроника. 1990. - Том 20, с. 259.

62. Ru-Pin Pan, H.D. Wei, Y.R. Shen Optical second-harmonic generation from magnetized surfaces // Phys.Rev.B 1989. - Vol. 39., p. 1229.

63. W. Hiibner, K.H. Bennemann, Nonlinear magneto optical Kerr effect on a nickel surface // Phys. Rev. В - 1989. - Vol. 40, No 9, p. 5973.

64. O.A. Aktsipetrov, Nonlinear magneto-optics in magnetic nanoparticles// Colloids and Surfaces A 2002. - Vol. 202, p. 165.

65. D. Pines, Collective Energy Losses in Solids// Rev. Mod. Phys. 1956. -Vol. 28, p. 184.

66. R.H. Ritchie, E.T. Arakawa, J.J. Cowan, R.N. Hamm, Surface plasmon resonance effect in grating diffraction// Phys. Rev. Lett. 1968. - Vol. 21, p. 1530.

67. E. Kretschmann, H. Raether, Radiative decay of non radiative surface plasmons excited by light // Z. Naturf. A. - 1968. - Vol. 23, p. 2135.

68. A. Otto, Excitation of nonradiative surface plasma waves in silver by the method of frustrated total reflection // Z. Phys. 1968. - Vol. 216, p. 398.

69. B.И. Емельянов, B.H. Семиногов, В.И. Соколов, Дифракция света на поверхности с большой амплитудой модуляции рельефа и поверхностные нелинейно оптические эффекты // Квантовая электроника. - 1987. - Т. 14 (№ 1), с. 33.

70. В.И. Емельянов, Н.И. Коротеев, Эффект гигантского комбинационного рассеяния света молекулами, адсорбированными на поверхности металла/ / Успехи физических наук. 1981. - Том 135, с. 345.

71. T.W. Ebbesen, H.J. Lezec, H.F. Ghaemi, Т. Thio, P.A. Wolff, Extraordinary optical transmission through sub wavelength hole arrays// Nature (London). - 1998. - Vol. 391, p. 667.

72. U. Schroter, D. Heitmann, Surface-plasmon-enhanced transmission through metallic gratings // Phys. Rev. В 1998. - Vol. 58, p. 15419.

73. D. W. Berreman, Anomalous Reststrahl Structure from Slight Surface Roughness// Phys.Rev. 1967. - Vol. 163, p. 855.

74. M. Moskovits, Surface roughness and the enhanced intensity of Raman scattering by molecules adsorbed on metals// J. Chem. Phys. 1978. -Vol. 69., p. 4159.

75. A. Wokaun, J.G. Bergman, J.P. Heritage, Surface second-harmonic generation from metal island films and microlithographic structures// Phys. Rev. В 1981. - Vol. 24, p. 849.

76. M. Fleischmann , P.J. Hendra, A.J. McQuillan, Raman spectra of pyridine adsorbed at a silver electrode // Chem. Phys. Lett. 1974. - Vol. 26, p. 163.

77. D.J. Jenmaire, R.P. van Duyne, Surface Raman spectroelectrochemistry Part 1. Heterocyclic, aromatic, and aliphatic amines adsorbed on the anodized silver electrode // J. Electoanal. Chem. 1977. - Vol. 84, p. 1.

78. Chen C.K., de Castro A.R.B., Shen Y.R. Surface-Enhanced Second Harmonic Generation// Phys. Rev. Lett. 1981. - Vol. 46, p. 145.

79. G.T. Boyd, Th. Rasing, J.R.R. Leite, Y.R. Shen, Local field enhancement on rough surfaces of metals, semimetals and semiconductors with the use of optical second-harmonic generation // Phys. Rev. B. - 1984. - Vol. 30, p. 519.

80. Никулин А.А., Генерация второй оптической гармоники в поверхностных микроструктурах. Диссертация на соискание уч. степени к.ф.-м.н.// М.: 1992.

81. P.N. Argyres, Theory of the Faraday and Kerr effects in Ferromagnetics//Phys. Rev. 1955. - Vol. 97, p. 334.

82. N. Bloembergen, J. Sievers, Nonlinear optical properties of periodic laminar structures//Appl. Phys. Lett. 1970. - Vol. 17, p. 483.

83. A. Yariv, P. Yeh, Electromagnetic propagation in periodic stratified media: birefringence, phase matching and x-ray lasers// J. Opt. Soc. Am. 1997. -Vol. 67, p. 438.

84. X. Gu, M. Makarov, Y.J. Ding, J.B. Khurgin, W.P. Risk, Backward second harmonic and third-harmonic generation in a periodical^ poled potassium titanil phosphate waveguide// Opt. Lett. 1999. - Vol. 24, p. 127.

85. J.M. Bendickson, J.P. Dowling, M. Scalora, Analytic expression for the electromagnetic mode density in finite, one dimensional, photonic band - gap structures// Phys. Rev. E - 1996. - Vol. 53, p. 4107.

86. M. Centini, C. Sibilia, M. Scalora, Dispersive properties of finite, one-dimensional photonic band gap structures: Applications to nonlinear quadratic interactions// Phys. Rev. E. 1999. - Vol. 60, p. 4891.

87. M.G. Martemyanov, T.V. Dolgova, A.A. Fedyanin, Optical third harmonic generation in one - dimensional photonic crystals and microcavities// J. Exp. Theor. Physics - 2004. - Vol. 98 (No. 3), p. 463.

88. T.V. Dolgova, A.I. Maidikovsky, M.G. Martemyanov, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, Giant third-harmonic generation in porous silicon photonic crystals and microcavities// JETP Lett. 2002. - Vol. 75, p. 15.

89. R. K. Chang, J. Ducing, N. Bloembergen, Relative phase measurement between fundamental and second harmonic light // Phys. Rev. Lett. -1965. - Vol. 15, No 1, p. 6.

90. Stolle R., Marowsky G., Schwarzberg E., Berkovic G, Phase measurements in nonlinear optics // Appl. Phys. B. 1996. - Vol. 63, p. 491.

91. X.D. Zhu, W. Daum, X.D. Xiao, R. Chin, Y.R. Shen, Coverage dependence of surface optical second harmonic generation from CO/Ni(110): Investigation with a nonlinear - interference technique // Phys. Rev. B. - 1991. - Vol. 43, No 14, p. 11571.

92. K. Kemnitz, K. Bhattacharyya, J.M. Hicks, G.R. Pinto, K.B. Eisenthal, T.F. Heinz, The phase of second harmonic light generated at an interface and its relation to absolute molecular orientation // Chem. Phys. Lett. -1986. Vol. 131, p. 285.

93. E. Yablonovitch, Inhibited spontaneous emission in solid-state physics and electronics// Phys. Rev. Lett. 1987. - Vol. 58, p. 2059.

94. A. Yariv, P.Yeh, Optical waves in crystals. New York: Wiley, 1984.

95. E. Yablonovitch, Photonic band gap structures// J. Opt. Soc. Am. B. -1993. Vol. 10, p. 283.

96. M. Zgonik, R. Schlesser, I. Biaggio, E. Voit, Materials constants of KNb03 relevant for electro- and acousto-optics// J. Appl. Phys. 1993. - Vol. 74, p. 1287.

97. V. Gopalan, R. Raj, Domain structure and phase transitions in epitaxial KNb03 thin films studied by in situ second harmonic generation measurements// Appl. Phys. Lett. 1995. - Vol. 68, p. 1323.

98. M.V. Romanov, I. E. Korsakov, A.R. Kaul, MOCVD of KNbO3 Ferroelectric Films and their Characterization// Chem. Vap. Deposition.- 2004. Vol. 10, p. 183.

99. K. Aizu, Possible Species of Ferromagnetic, Ferroelectric, and Ferroelastic Crystals// Phys. Rev. B. 1970. - Vol. 2, p. 757.

100. Г.А. Смоленский, И.Е. Чугшс, Сегнетомагнетики// Успехи физических наук. 1982. - Vol. 137, р. 415.

101. I. Sosnowska, Т. Peterlin-Neumaier, Е. Steichele, Spiral magnetic ordering in bismuth ferrite// J. Phys. C: Solid State Phys. 1982. - Vol. 15, p. 4835.

102. Kenji Ishikawa, Kazutoshi Yoshikawa, Nagaya Okada, Size effect on the ferroelectric phase transition in PbTiO3 ultrafine particles// Phys. Rev. B.- 1988. Vol. 37, p. 5852.

103. I.P. Batra, P. Wurfel, B.D. Silverman, Phase transition, stability and depolarization field in ferroelectric thin films// Phys. Rev. B. 1973. - Vol. 8, p. 3257.

104. Ф. Иона, Д. Ширане. Сегнетоэлектрические кристаллы. М: Мир, 1965.

105. G. Shirane, Н. Danner, A. Pavlovic, R. Repinsky, Phase transitions in ferroelectric KNb03// Phys. Rev. 1954. - Vol. 93, p. 672.

106. M. Vallade, Simultaneous measurements of the second harmonic generation and of the birefringence of KH2PO4 near its ferroelectric transition point// Phys. Rev. B. 1975. - Vol. 12, p. 3755.

107. Ю.Ф. Попов, A.K. Звездин, Г.П. Воробьев, A.M. Кадомцева, B.A. Mypa-шев, Д.Н. Раков, Линейный магнитоэлектрический эффект и фазовыепереходы в феррите висмута BiFeO3// Письма в ЖЭТФ. 1993. - Том 57 (1), с. 65.

108. А.К. Звездин, А.П. Пятаков, Фазовые переходы и гигантский магнитоэлектрический эффект в мультнферроиках// Успехи физических наук.- 2004. Том 174(4), с. 465.

109. A.M. Агальцов, B.C. Горелик, А.К. Звездин, В.А. Мурашов, Д.Н. Раков, Температурная зависимость второй оптической гармоники в сегне-томагнетике феррите висмута// Краткие сообщения по физике ФИАН.- 1989. .№5, с.37.

110. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Электродинамика сплошных сред. -Москва: Наука, 1992.

111. С. Ederer, N.A. Spaldin, Weak ferromagnetism and magnetoelectric coupling in bismuth ferrite// Phys. Rev. В 2005. - Vol. 71, p. 060401.

112. N.A. Spaldin, M. Fiebig, The Renaissance of Magnetoelectric Multiferroics// Science. 2005. - Vol. 309, p. 391.

113. R. Kretschmer, K. Binder, Surface effects on phase transitions in ferroelectrics and dipolar magnets// Phys. Rev. B. 1979. - Vol.20, p. 1065.

114. P.G. de Gennes and J. Prost, The Physics of Liquid Crystals. Oxford University Press: New York, 1993.

115. I. Musevic, R. Blinc, B. Zeks, The Physics of Ferroelectric and Antiferroelectric Liquid Crystals. Singapore: World Scientific, 2000.

116. S. Garoff, R.B. Meyer, Electroclinic Effect at the A-C Phase Change in a Chiral Smectic Liquid Crystal// Phys. Rev. Lett. 1977. - Vol. 38, p. 848.

117. S. Garoff, R.B. Meyer, Electroclinic effect at the A-C phase change in a chiral smectic liquid crystal// Phys. Rev. A. 1979. - Vol. 19, p. 338.

118. W. Chen, Y. Ouchi, T. Moses, Y.R. Shen, K.H. Yang, Surface electroclinic effect on the layer structure of a ferroelectric liquid crystal// Phys. Rev. Lett. 1992. - Vol. 68, p. 1547.

119. Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria, G. Marowsky, Phase transitions in ferroelectric liquid crystals probed by optical second harmonic generation// Surf. Sci. 2002. - Vol.507-510, p. 724.

120. Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria and G. Marowsky. Ferroelectric ordering and electroclinic effect in chiral smectic liquid crystals. Phys. Rev. E 69, 031701 (2004).

121. J. Valasek, Piezo-Electric Activity of Rochelle Salt under Various Conditions// Phys. Rev. 1922. - Vol. 19, p. 478.

122. J. Valasek, Piezo-Electric and Allied Phenomena in Rochelle Salt// Phys. Rev. 1921. - Vol. 17, p. 475.

123. B.Jl. Гинзбург, Теория сегнетоэлектрических явлений// УФН. 1949. -Том 38, № 4, с. 490.

124. N.D. Mermin, Н. Wagner, Absence of ferromagnetism or antiferromagnetism in one- or two-dimensional isotropic heisenberg models// Phys. Rev. Lett.- 1966. Vol.17, p. 1133.

125. K. Ishikawa, K. Yoshikawa, N. Okada, Size effect on the ferroelectric phase transition in PbTi03 ultrafine particles// Phys. Rev. B. 1988. - Vol. 37, p. 5852.

126. K. Kimura, H. Ohigashi, Polarization behavior of in vinylidene fluiride -trifluorethylene copolymer thin films// Jpn. J. Appl. Phys. 1986. - Vol. 25, p. 383.

127. Scott J.F., Phase transitions in ferroelectric thin films// Phase Transitions.- 1991. Vol. 30, p. 107.

128. J.G. Bergman, J.H. McFee, G.R. Crane, Pyroelectricity and optical second harmonic generation in polyvinylidene fluoride films// Appl. Phys. Lett. -1971. Vol. 18, p. 203.

129. H. Kawai, The piezoelectricity of Poly(vinyledene Fluoride)// Jpn. J. Appl. Phys. 1969. - Vol.8, p. 975.

130. T.T. Wang, J. M. Herbert, A.M. Glass, The Applications of Ferroelectric Polymers. New York: Chapman and Hall, 1988.

131. A.J. Lovinger, Ferroelectric polymers// Science. 1983. - Vol. 220, p. 1115.

132. J.F. Legrand, Structure and ferroelectric properties of P(VDF-TrFE) copolymers// Ferroelectrics. 1989. - Vol. 91, p. 303.

133. JI.M. Блинов, В.М. Фридкин, С.П. Палто, А.В. Буне, П.А. Даубен, С. Дюшарм, Двумерные сегнетоэлектрики// Успехи физических наук. -2000. Том 170 (3), с. 247.

134. Т. Yagi, М. Tatemoto, J. Sako, Transition Behavior and Dielectric Properties in Trifluoroethylenc and Vinylidene Fluoride Copolymers// Polymer J. 1980. - Vol. 12, p. 209.

135. S. Palto, L. Blinov, A. Bune, E. Dubovik, V. Fridkin, N. Petukhova, K. Verkhovskaya, S. Yudin, Ferroelectric Langmuir Blodgett Films// Ferroelectrics Lett. - 1995. - Vol. 19, p. 65.

136. S. Ducharme, A.V. Bune, L.M. Blinov, V.M. Fridkin, S.P. Palto, A.V. Sorokin, S.G. Yudin, Critical point in ferroelectric Langmuir Blodgett polymer films// Phys. Rev. B. - 1998. - Vol. 57, p. 25.

137. A.V. Bune, C. Zhu, S. Ducharme, L.M. Blinov, V.M. Fridkin, S.P. Palto, N.G. Petukhova, S.G. Yudin, Piezoelectric and pyroelectric properties of ferroelectric Langmuir Blodgett polymer films// J. Appl. Phys. - 1999. -Vol. 85, p. 7869.

138. A.V. Bune, V.M. Fridkin, S. Ducharme, L.M. Blinov, S.P. Palto, A.V. Sorokin, S.G. Yudin, A. Zlatkin, Two-dimensional ferroelectric films// Nature. 1998. - Vol. 391, p. 874.

139. O.A. Aktsipetrov, E.D. Mishina, T.V. Murzina, N.N. Akhmediev, V.R. Novak, The photoinduced anisotropy of second harmonic generation in monolayered Langmuir-Blodgett films// Thin Solid Films. 1995. - Vol. 256, p. 176.

140. C. Jaewu, P.A. Dowbcn, C.N. Borca, S Adenwalla, A.V. Bune, S. Ducharme, V.M. Fridkin, S.P. Palto, N. Petukhova, Evidence of dynamic Jahn Teller distortions in two - dimensional crystalline molecular films// Phys. Rev. B.- 1998. Vol. 59, p. 1819.

141. Yu.G. Fokin, T.V. Murzina, O.A. Aktsipetrov, S. Soria, G. Marowsky, Ferroelectric ordering and electroclinic effect in chiral smectic liquid crystals// Phys. Rev. E. 2004. - Vol. 69, p. 031701.

142. O.A. Акципетров, С.Б. Апухтина, К.А. Воротилов, Е.Д. Мишина, А.А. Никулин, А.С. Сигов, Генерация отраженной второй гармоники и фазовый переход в тонких сегнетоэлектрических пленках// Письма в ЖЭТФ. 1991. - Том 54, в. 10, с. 562.

143. A.A. Sigarev, J.K. Vij, Yu.P. Panarin, J.W. Goodby, Ferrielectric liquid crystal subphase studied by polarized Fourier transform infrared spectroscopy// Phys. Rev. E. - 2000. - Vol. 62, p. 2269.

144. R.B. Meyer, L. Liebert, L. Strzelecki, P. Keller, Ferroelectric liquid crystals// J. Phys. (Paris). 1975. - Vol. 36, p. 69.

145. Г.С. Чилая, В.Г. Чигринов, Оптика и электрооптика хиральных смекти-ческих С жидких кристаллов// Успехи физических наук. 1993. - Том 163, No 10, с. 1.

146. Y.Tabe, N. Shen, Е. Mazur, Н. Yokoyama, Simultaneous observation of molecular tilt and azimuthal angle distributions in spontaneously modulated liquid-crystalline Langmuir monolayers// Phys. Rev. Lett. 1999. - Vol. 82, p. 759.

147. P. Guyot-Sionnest, H. Hsiung, Y.R. Shen, Surface polar ordering in a liquid crystal observed by optical second harmonic generation// Phys. Rev. Lett.- 1986. Vol. 57, p. 2963.

148. В. Jerome, J.О 'Brien, Y. Ouehi, C. Stanners, Y.R. Shen, Bulk reorientation driven by orientational transition in a liquid crystal monolayer// Phys. Rev. Lett. 1993. - Vol. 71, p. 758.

149. R.E. Geer, R. Shashidhar, Crossover from static to thermal layer undulations in finite -size liquid crystalline films// Phys. Rev. E. - 1995. -Vol. 51 (1), p. R8.

150. E.D. Mishina, A.I. Morozov, Q.-K. Yu, S. Nakabayashi, T. Rasing, Nonlinear optics for surface phase transitions// Appl. Phys. B. 2002. - Vol. 74, p. 765.

151. Yu.P. Panarin, O. Kalinovskaya, J.K. Vij, J.W. Goodby, Observation and investigation of the ferrielectric subphase with high qr parameter// Phys. Rev. E. 1997. - Vol. 55, p. 4345.

152. J. Reif, J.C. Zink, C.-M. Schneider, and J. Kirschner, Effects of Suface Magnetism on Optical Second Hamonic Generation // Phys. Rev. Lett. -1991. Vol. 67, p. 2878.

153. H.A.Wierenga, M.W.J. Prins, D.L. Abraham, Th. Rasing, Magnetization induced optical second-harmonic generation: A probe for interface magnetism // Phys. Rev. В - 1994. - Vol. 50, No 2, p. 1282.

154. K. Bennemann, Theory for nonlinear magnetooptics in metals// J. Magn. Magn. Mater. 1999. - Vol. 200, p. 679.

155. V.G. Kravets, L.V. Poperenko, A.F. Kravets, Magnetoreflectance of ferromagnetic metal insulator granular films with tunneling magnetoresistance// Phys. Rev. В - 2009. - Vol. 79, p. 144409.

156. O.A. Aktsipetrov, V.A. Aleshkevich, A.V. Melnikov, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, V.V. Randoshkin, Magnetic field induced effects in optical second harmonic generation from iron-garnet films// J. Mag. Mag. Mat. 1997. -Vol. 165, p. 421.

157. O.A. Aktsipetrov, N.V. Didenko, A.A. Fedyanin, G.B. Khomutov, T.V. Murzina, Magnetic properties of Gd-containing LB films studied by magneto-induced optical second-harmonic generation// Materials Sci. Engineering C. 1999. - Vol. 8, p. 411.

158. T.V. Murzina, A.A. Fedyanin, T.V. Misuryaev, G.B. Khomutov, O.A. Aktsipetrov, Role of optical interference effects in the enhancement of magnetization-induced second-harmonic generation// Appl. Phys. В 1999.- Vol. 68, p. 537.

159. T.V. Murzina, G.B. Khomutov, A.A. Nikulin, Th. Rasing, O.A. Aktsipetrov, Hyper-Rayleigh scattering in Gd-containing LB superstructures// J. Opt. Soc. Am. B. 2000. - Vol. 17, p. 63.

160. J.W. Ostrander, A.A. Mamedov, N.A. Kotov, Two Modes of Linear Layer -by Layer Growth of Nanoparticle - Polylectrolyte Multilayers and Different Interactions in the Layer -by -layer Deposition// J. Am. Chem. Soc. - 2001.- Vol. 123, p. 1101.

161. O.A. Акципетров, Е.М. Дубинина, С.С. Еловиков, Е.Д. Мишина, А.А. Никулин, Н.Н. Новикова, М.С. Стребков, Локальные поверхностные плазмоны и резонансный механизм гигантской второй гармоники// Письма в ЖЭТФ. 1988. - Том 48, с. 92.

162. Гигантское комбинационное рассеяние. Москва: Мир, 1984.

163. Е.М. Ким, С.С. Еловиков, О.А. Акципетров, Гиперрэлеевское рассеяние при генерации третьей оптической гармоники в островковых пленках серебра // Письма в ЖЭТФ. 2003. - Том. 77, с. 158.

164. H. Feil, С. Haas, Magneto-optical Kerr effect, enhanced by the plasma resonance of charge carriers// Phys. Rev. Lett. 1987. - Vol. 58, p. 65.

165. V.I. Belotelov, L.L. Doskolovich, A.K. Zvezdin, Extraordinary Magneto Optical Effects and Transmission through Metal - Dielectric Plasmonic Systems// Phys. Rev. Lett. - 2007. - Vol. 98, p. 077401.

166. Тематическая база данных ФТИ им. А.Ф. Иоффе http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/nk/index.html.

167. С.К. Chen, A.R.B. de Castro, and Y.R. Shen, Surface- Enhanced Second-Harmonic Generation// Phys.Rev. Lett. 1981. - Vol. 46, p. 145.

168. C.H. Lee, H. He, F.J. Lamelas, W. Vavra, C. Uher, R. Clarke, Magnetic anisotropy in epitaxial Co superlattices// Phys. Rev. B. 1990. - vol. 42, p. 1066.

169. А.И. Стогний, H.H. Новицкий, O.M. Стукалов,. А.И. Демченко, В.И. Хитько, О неоднородном характере начальной стадии ионно-лучевого осаждения ультратонких пленок золота// Письма в ЖТФ. 2004. - Том 30, с. 87.

170. Е.А. Балыкина, Е.А. Ганынина, Г.С. Кринчик, Магнитооптические свойства редкоземельных ортоферритов в области спинового переори-ентационного перехода// ЖЭТФ. 1987. - Том 93, с. 1879.

171. JI.B. Никитин, JI.C. Миронова, В.В. Летвинцев, В.Н. Каткевич, Исследование рентгеноаморфных пленок кобальта магнитооптическим методом// ФММ. 1991. - Том 2, с. 92.

172. A.N. Vinogradov, Е.А. Gan'shina, V.S. Guschin, V.M. Demidovich, G.B. Demidovich, S.N. Kozlov, N.S. Perov, Magnetooptical and magnetic properties of granular cobalt- porous silicon nanocomposites // Tech. Phys. Lett. 2001. - Vol. 27, p. 567.

173. A.A. Fedyanin, N.V. Didenko, N.E. Sherstyuk, A.A. Nikulin, O.A. Aktsipetrov, Interferometry of hyper-Rayleigh scattering by inhomogeneous thin films// Opt. Lett. 1999. - Vol. 24, p. 1260.

174. P.P. Markowicz, Н. Tiryaki, Н. Pudavar, P.N. Prasad, N.N. Lepeshkin, R.W. Boyd, Dramatic enhancement of third-harmonic generation in three dimensional photonic crystals// Phys. Rev. Lett. - 2004. - Vol. 92, p. 083903.

175. E. Istrate, E.Ii. Sargent, Photonic crystal heterostructures and interfaces// Reviews of Modern Physics 2006. - Vol. 78, p. 485.

176. A.A. Green, E. Istrate, E.H. Sargent, Efficient design and optimization of photonic crystal waveguides and couplers: The interface diffraction method// Opt. Express 2005. Vol. 13, p. 7304.

177. A.V. Tarasishin, S.A. Magnitskii, A.M. Zheltikov, Matching Phase and Group Velocities in Second-Harmonic Generation in Finite One-Dimensional Photonic Band-Gap Structures// Laser Physics. 2001. - Vol. 11, p. 31.

178. A.M. Zheltikov, Harmonic Generation and Wave Mixing in Polybore Hollow Fibers: The Way toward Efficient Generation of Short-Wavelength Ultrashort Light Pulses with Controlled Waveform and Phase// Laser Physics. 2001. - Vol. 11, p. 435.

179. N.A. Gippius, S.G. Tikhodeev, T. Ishihara, Optical properties of photonic crystal slabs with an asymmetrical unit cell// Phys. Rev. В 2005. - Vol. 72, 045138.

180. J. M. Lupton, R. Koeppe, J. G. Muller, J. Feldmann, U. Scherf, U. Lemmer, Organic Microcavity Photodiodes// Adv. Mat. 2003. - Vol. 15, p. 1471.

181. V.M. Menon, M. Luberto, N.V. Valappil, S. Chatterjee, basing from InGaP quantum dots in a spin-coated flexible microcavity// Optics Express 2008. - Vol.16 (No. 24), p. 19535.

182. V. Pellegrini, R. Colombelli, I. Carusotto, F. Beltram, S. Rubini, R. Lantier, A. Franciosi, C. Vinegoni, L. Pavesi, Resonant second harmonic generation in ZnSe bulk microcavity// Appl. Phys. Lett. 1999. - Vol. 74 (No. 14), p. 1945.

183. P. Lodahl, A.F. van Driel, I. S. Nikolaev, A. Irman, K. Overgaag, D. Vanmaekelbergh, W. L. Vos, Controlling the dynamics of spontaneous emission from quantum dots by photonic crystals// Nature. 2004. - Vol. 430, p. 654.

184. J. Bravo-Abad, A. Rodriguez, P. Bermel, S.G. Johnson, J.D. Joannopoulos, Marin Soljacic, Enhanced nonlinear optics in photonic-crystal microcavities// Optics Express 2007. - Vol. 15 (No. 24), p. 16161.

185. Е.Б. Александров, B.C. Запасский, В погоне за «медленным светом»/'/ УФН. Том 176 (№ 10), с. 1093.

186. М. Inoue, R. Fujikawa, A. Baryshev, A. Khanikaev, P.B. Lim, H. Uchida, О. Aktsipetrov, A. Fedyanin, T. Murzina and A. Granovsky, Magnetophotonic crystals // J. Phys. D: Appl. Phys., 39, R151 (2006).

187. A.V. Baryshev, T. Kodama, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Three-dimensional magnetophotonic crystals based on artificial opals// J. Appl. Phys. 2004. - Vol. 95, p. 7336.

188. M. Levy, Normal modes and birefringent magnetophotonic crystals// J. of Appl. Phys. 2006. - Vol. 18, p. 73104.

189. M. Levy, R. Li, A.A. Jalali, X. Huang, Band edge effects and normal mode propagation in waveguide magnetophotonic crystals// J. Magn. Soc. Jpn. -2006. Vol. 30, p. 561.

190. A.G. Zhdanov, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, H. Uchida, M. Inoue, Enhancement of Faraday rotation at photonic-band-gap edge in garnet-based magnetophotonic crystals// J. Mag. Mag. Mat. 2006. - Vol.' 300, p. 253.

191. A.A. Fedyanin, T. Yoshida, K. Nishimura, G. Marowsky, M. Inoue, O.A. Aktsipetrov, Magnetization-induced third-harmonic generation in magnetophotonic microcavities// J. Magn. Magn. Mater. 2003. - Vol. 258259, p. 96.

192. J. A. Armstrong, N. Bloembergen, J. Ducuing, P. S. Pershan, Interactions between Light Waves in a Nonlinear Dielectric// Phys. Rev. 1962. - Vol. 127, p. 1918.

193. H. Cao, D.B. Hall, J.M. Torkelson, C.-Q. Cao, Large enhancement of second harmonic generation in polymer films by microcavities// Appl. Phys. Lett. 2001. - Vol. 76, p. 538.

194. S. Nakagawa, N. Yamada, N. Mikoshiba, D.E. Mars, Second- harmonic generation from GaAs/AlAs vertical cavity//Appl. Phys. Lett. 1995. -Vol. 66, p. 2159.

195. O.A. Aktsipetrov, V.A. Aleshkevich, A.V. Melnikov, T.V. Misuryaev, T.V. Murzina, V.V. Randoshkin, Magnetic field induced effects in optical second-harmonic generation from iron-garnet films// J. Mag. Mag. Mat. 1997.-Vol. 165, p. 421.

196. A.A. Fedyanin, T. Yoshida, K. Nishimura, G. Marowsky, M. Inoue, O.A. Aktsipetrov, Magnetization-induced second harmonic generation in magnetophotonic microcavities based on ferrite garnets// JETP Lett. -2002. Vol. 76, p. 527.

197. A.A. Fedyanin, T. Yoshida, K. Nishimura, G. Marowsky, M. Inoue, O.A. Aktsipetrov, Nonlinear magneto-optical Kerr effect in gyrotropic photonic band gap structures: magneto-photonic microcavities// J. Magn. Magn. Mater. 2003. - Vol. 258-259, p. 96.

198. Yu.A. Vlasov, V.N. Astratov, O.Z. Karimov, A.A. Kaplyanskii, V.N. Bogomolov, A.V. Prokofiev, Existence of a photonic pseudogap for visible light in synthetic opals// Phys. Rev. В 1997. - Vol. 55, p. R13357.

199. Г.М. Гаджиев, В.Г. Голубев, Д.А. Курдюков, А.Б. Певцов, А.В. Сель-кин, В.В. Травников. Характеризация фотонных кристаллов на основе композитов опал полупроводник по спектрам брэгговского отражения света// ФТП. - 2005. - Том 39, с. 1423.

200. S.V. Pan'kova, V.V. Poborchii, V.G. Solov'ev. The giant dielectric constant of opal containing sodium nitrate nanoparticles// J. Phys.: Condens. Matter. 1996. - Vol. 8, p. L203.

201. В.Г. Голубев, Д.А. Курдюков, А.Б. Певцов, А.В. Селькин, Е.Б. Шадрин, А.В. Ильинский, Р. Боейинк. Гистерезис фотонной зоны в фотонном кристалле VO2 при фазовом переходе полупроводник-металл// ФТП. -2002. Том 36, с. 1122.

202. G.M. Gajiev, V.G. Golubev, D.A. Kurdyukov, A.V. Medvedev, A.B. Pevtsov, A.V. Selkin, V.V. Travnikov, Bragg reflection spectroscopy of opallike photonic crystals// Phys. Rev. В 2005. - Vol. 72, p. 205115.

203. В.Г. Голубев, B.A. Кособукин, Д.А. Курдюков, A.B. Медведев, А.Б. Певцов, Фотонные кристаллы с перестравасмой фотонной зоной на основе заполненных и инвертированных композитов опал кремний// ФТП. -2001. - Vol. 35, р. 710.

204. V. Kamaev, V. Kozhevnikov, Z.V. Vardeny, P.B. Landon, A. A. Zakhidov, Optical studies of metallodielectric photonic crystals: Bismuth and gallium infiltrated opals// J. Appl. Phys. 2004. - Vol. 95, p. 2947.

205. A.L. Pokrovsky, V. Kamaev, C.Y. Li, Z.V. Vardeny, A.L. Efros, D.A. Kurdyukov, V.G. Golubev, Opical second-harmonic generation in magnetic garnet thin films// Phys. Rev. В 2005. - Vol. 71, p. 165114.

206. G.A.Emelchenko, A.N. Gruzintsev, V.V.Masalov, E.N. Samarov, A.V. Bazhenov, E.E. Yakimov, ZnO-infiltrated opal: influence of the stop-zoneon the UV spontaneous emission// J. Opt. A: Pure Appl. Opt. 2005. -Vol. 7, p. S213.

207. A.B. Барышев, A.A. Каплянский, В.А. Кособукин, М.Ф. Лимонов, А.П. Скворцов, Спектроскопия запрещенной фотонной зоны в синтетических опалах// ФТТ. 2004. - Том 46, с. 1291.

208. С. Diaz-Guerra, J. Piqueras, V.G. Golubev, D.A. Kurdyukov, A.B. Pevtsov, and M.V. Zamoryanskaya, Scanning tunneling spectroscopy study of silicon and platinum assemblies in an opal matrix// Appl. Phys. Lett. 2000. -Vol. 77, p. 3194.

209. A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D.A. Kurdyukov, V.G. Golubev, M. Inoue, Nonlinear diffraction and second harmonic generation enhancement in silicon-opal photonic crystals// Appl. Phys. Lett. 2005. - Vol. 87, p. 151111.

210. E. Weidner, S. Combrie, A. de Rossi, N.V.Q. Tran, S. Cassette, Nonlinear and bistable behavior of an ultrahigh-Q GaAs photonic crystal nanocavity// Appl. Phys. Lett. 2007. - V.90. - P. 101118.

211. M. Sheik-Bahae, A.A. Said, E.W. Van Stryland, High Sensitivity, Single Beam n2 Measurements// Opt. Lett. 1989. - Vol. 14, p. 955.

212. M. Sheik-Bahae, A.A. Said, Т.Н. Wei, D.J. Hagan, E.W. Van Stryland, Sensitive Measurement of Optical Nonlinearities Using a Single Beam// J. of Quantum Electronics 1990. - Vol. 26, p. 760.

213. Borrmann G., Uber Extinktionsdiagramme der Rontgenstrahlen von Quarz// Physik Z. 1941. - Vol. 42, p. 157.

214. Borrmann G., Die Absorption von Rontgenstrahlen in Fall der Interferenz// Z. Phys. 1950. - Vol. 127, p. 297.