Акустоплазмонные наноструктуры для сверхбыстрого управления оптическим излучением : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель А. Л. Толстик

Abstract

Объект исследования – пространственно-временная структура импульсных акустических сигналов, возбуждаемых в многослойных наноструктурах при воздействии сверхкоротких лазерных импульсов. Целью данной работы является разработка физико-математических моделей и исследование закономерностей взаимодействия высокочастотных акустических сигналов с наноструктурами на основе гетероструктур типа металл / диэлектрик, металл / полупроводник, параметры которых подобраны таким образом, чтобы обеспечить взаимодействие объемных акустических волн и поверхностных плазмон-поляритонов. Основные методы работы – теория взаимодействия лазерного излучения с металлами, методы математической физики, вычислительные методы механики сплошных сред и теплофизики, вычислительные методы электродинамики. В результате выполненной работы разработана физико-математическая модель лазерно-индуцированного возбуждения высокочастотных акустических импульсов в тонких металлических пленках и слоистых наноструктурах; разработаны численная и компьютерная модели для исследования закономерностей распространения сверхвысокочастотных акустических сигналов в периодических и квазипериодических многослойных наноструктурах типа фотонный кристалл, фононный кристалл, акустический нанорезонатор. Продемонстрирован эффект формирования фононной запрещенной зоны для сверхвысокочастотных акустических сигналов при прохождении через многослойную наноструктуру типа фононный кристалл; рассчитаны величины деформаций, возникающих в данной структуре, в зависимости от энергии действующего лазерного импульса. Установлены закономерности формирования спектров пропускания акустических нанорезонаторов, сформированных в фононных кристаллах с дефектным слоем. Рассчитаны величины деформаций, возникающих в фотонных структурах, в зависимости от параметров действующего лазерного импульса. Исследованы закономерности преобразования спектров отражения одномерных фотонных структур в зависимости от характеристик возбуждаемых акустических импульсов. Научная новизна проделанной работы заключается в исследовании закономерностей возбуждения высокочастотных акустических сигналов в многослойных наноструктурах и их взаимодействия с поверхностными плазмон-поляритонами. Практическая значимость результатов работы состоит в разработке новых методов сверхвысокочастотного управления характеристиками лазерного излучения.