Нелинейная сверхбыстрая фотоника и магнитооптика резонансных плазмонных структур

Плазмонные резонансные системы позволяют существенно увеличить как степень воздействия электромагнитного излучения на среду, так и влияние среды на электромагнитную волну. С другой стороны, мощные фемтосекундные лазерные импульсы широко используются для исследования и управления сверхбыстрыми процессами в твердотельных наноструктурах. Это позволяет использовать нестационарную сверхбыструю плазмонику для решения различных фундаментальных задач. Исследования процессов сверхбыстрой магнитной динамики позволяют лучше понять фундаментальные основы магнетизма. Одна из задач заключается в экспериментальном наблюдении обратного экваториального магнитооптического эффекта Керра, предсказанного теоретически в 2012 году. Вероятно, одной из основных сложностей является малость эффекта. Настоящий проект направлен в том числе на попытку демонстрации этого эффекта, основываясь на накопленных за последние годы знаниях в области нестационарной плазмоники, демонстрирующей возможности существенного усиления прямых и обратных магнитооптических эффектов. Другая связанная проблема – исследование механизма полностью оптического сверхбыстрого перемагничивания в ферромагнетиках. Плазмонные нанорезонаторы позволят увеличить эффективность как самого перемагничивания, так и детектирования состояния намагниченности. Задачи данного проекта должны будут разрешить различные дискуссионные вопросы о природе оптомагнетизма, уже несколько лет стоящие перед научным сообществом – позволят определить механизм сверхбыстрого магнитного переключения в ферромагнетиках и лучше понять физику обратных магнитооптических эффектов в целом. Ответы на эти вопрос смогут приблизить практическую реализацию оптомагнитной памяти. И наконец, нестационарная плазмоника в терагерцовом диапазоне требует новых экспериментальных подходов к фотогенерации динамических метаповерхностей в терагерцовом диапазоне. Такие метаповерхности позволят, с одной стороны, напрямую наблюдать процесс возбуждения плазмонов, благодаря детектированию резонансно переизлученного поля при произвольной конфигурации плазмонной решетки, и, с другой стороны, создать эффективные перестраиваемые элементы для терагерцовой фотоники. Поэтому актуальность решения обозначенных проблем обусловлена одновременно фундаментальными и прикладными запросами.