Фемтосекундная спектроскопия и ближнепольная микроскопия оптически анизотропных метаматериалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Щербаков, Максим Радикович

• Щербаков, Максим Радикович
• кандидат физико-математических наук
• 2012

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Щербаков, Максим Радикович

Оглавление

Введение

Глава I

Плазмонные эффекты в наиоструктурированных средах и оптических метаматериалах: обзор литературы

1. Поверхностные электромагнитные волны на границе раздела двух сред

2. Плазмонные эффекты в металлических наноструктурах

2.1. Экстраординарное пропускание света через оптически непрозрачные пленки и спектрально-селективная фильтрация оптического излучения

2.2. Фано-резонансы в плазмонных наноструктурах

2.3. Оптически анизотропные метаматериалы

2.4. Динамика отклика плазмонных наноструктур

2.5. Оптический магнетизм и среды с отрицательным показателем преломления

3. Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля

Глава II

Оптическая анизотропия и фемтосекундная динамика поляризационного отклика анизотропных метаматериа-лов

1. Экспериментальные образцы

2. Экспериментальная установка микроспектрополяриметрии

3. Экспериментальная установка спектроскопической эллипсометрии

4. Экспериментальные результаты

4.1. Линейная спектроскопия пропускания

4.2. Преобразования линейно поляризованного излучения в анизотропных метаматериалах

4.3. Спектроскопия линейного двулучепреломления и дихроизма

в анизотропных метаматериалах

5. Роль типа резонансов плазмон-поляритонов в формировании поляризационных свойств анизотропных метаматериалов

5.1. Двулучепреломление в экспериментальных образцах

5.2. Осуществление произвольного преобразования состояния поляризации с помощью анизотропных плазмонных метаматериалов

6. Фемтосекундная динамика поляризационного отклика плазмонных кристаллов

6.1. Экспериментальная установка для измерения сверхбыстрой динамики параметров Стокса

6.2. Корреляционные свойства оптического отклика плазмонного кристалла

6.3. Временная эволюция параметров Стокса внутри фемтосекунд-ных импульсов, отраженных от плазмонного кристалла

6.4. Моделирование динамики поляризации на основе экспериментальных данных по спектральному отклику плазмонного кристалла

6.5. Скорость преобразования состояния поляризации внутри фем-тосекундных импульсов

Глава III

Ближнепольная поляриметрия анизотропных метаматериалов

1. Экспериментальные образцы

2. Экспериментальная установка ближнепольной модуляционной поля-риметрии

2.1. Схема установки

2.2. Принцип работы установки

2.3. Учет влияния формы зонда на измеряемые величины

3. Экспериментальные результаты

3.1. Измерение эффекта линейного дихроизма методом ближнепольной модуляционной поляриметрии без учета влияния зонда

3.2. Измерение эффекта линейного дихроизма методом ближнепольной модуляционной поляриметрии с учетом влияния зонда

4. Роль возбуждения локальных плазмонов в формировании ближне-польного отклика метаматериала

Глава IV

Нелинейно-оптический отклик магнитных метаматериа-лов

1. Экспериментальный образец

2. Экспериментальные установки наблюдения эффекта генерации оптических гармоник в спектральной области магнитного и электрических резонансов образца метаматериала типа "fishnet"

3. Экспериментальные результаты

3.1. Результаты линейной спектроскопии отражения и пропускания

3.2. Угловая спектроскопия интенсивности генерации второй гармоники при возбуждении электрических резонансов в мета-материале типа "fishnet"

3.3. Угловая спектроскопия интенсивности генерации второй и третьей гармоник при возбуждении магнитного резонанса в

метаматериале типа "fishnet"

4. Обсуждение результатов. Роль тензора нелинейной восприимчивости, усиления локальных полей и эффектов запаздывания в формировании нелинейно-оптического отклика метаматериала

4.1. Генерация второй гармоники

4.2. Генерация третьей гармоники

Заключение ill

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Фемтосекундная спектроскопия и ближнепольная микроскопия оптически анизотропных метаматериалов»

Введение

Диссертационная работа посвящена экспериментальному исследованию оптических эффектов в плазмонных метаматериалах методами ближнепольной оптической микроскопии, генерации оптических гармоник, а также фемтосе-кундной спектроскопии. Особое внимание уделено изучению влияния метама-териалов на состояние поляризации взаимодействующего с ними электромагнитного излучения, спектроскопии и ближнепольной поляриметрии эффектов, связанных с оптической анизотропией метаматериалов, исследованию динамики состояния поляризации импульсов, отраженных от анизотропных метамате-риалов, а также влияния резонансного возбуждения плазмон-поляритонов на нелинейно-оптические свойства метаматериалов, обладающих оптическим магнетизмом.

Актуальность представленных результатов обусловлена фундаментальной проблемой управления электромагнитным излучением с помощью искусственно созданных сред. Существует класс наноструктурированных сред, называемых плазмонными метаматериалами, оптические свойства которых определяются возбуждением в них плазмон-поляритонов (ПП) - связанных колебаний электромагнитного излучения и плазмы свободных электронов металла. Отличительной особенностью метаматериалов является то, что их отклик на внешнее электромагнитное излучение определяется скорее формой наноструктурирова-ния, чем диэлектрическими свойствами веществ, из которых он изготовлен. Простейшими примерами плазмонных метаматериалов являются тонкие поликристаллические пленки благородных металлов, анизотропно структурированные в их плоскости; такая форма структурирования наводит оптическую анизотропию, несмотря на изотропность исходных материалов. Оптическая анизотропия метаматериалов, усиленная резонансным возбуждением ПП, позволяет использовать их в качестве традиционных поляризационных элементов, таких как поляризатор и волновая пластина, несмотря на субволновые толщины ис-

пользуемых пленок. Возможности современных литографических методик, производящих структурирование тонкопленочных сред на масштабах вплоть до сотых долей длины волны электромагнитного излучения видимого диапазона, позволяют создавать более сложные формы метаматериалов, которые обладают уникальными электромагнитными свойствами, такими как отрицательный показатель преломления и оптический магнетизм.

Существует необходимость всестороннего изучения оптических метаматериалов с помощью оптических методик, позволяющих производить прямые наблюдения распределения интенсивности ПП в плоскости образца. К таким методикам, прежде всего, относится сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля, поскольку она позволяет исследовать безызлучательные решения уравнения Максвелла, которые поддерживают плазмонные метаматериалы. Несмотря на развитость этой методики, исследования поляризационных свойств оптически анизотропных плазмонных метаматериалов в ближнем оптическом поле до сих пор произведены не были. Поскольку ПП является квазичастицей с характерным временем жизни, лежащим на субпикосекундных масштабах, представляет особый интерес изучение динамики состояния поляризации фемтосе-кундных лазерных импульсов, которые взаимодействуют с анизотропным плаз-монным метаматериалом. Наконец, ПП позволяют концентрировать энергию электромагнитного поля вблизи поверхности металла, что позволяет наблюдение усиленных на несколько порядков нелинейно-оптических явлений, таких как, например, генерация оптических гармоник. В рамках нелинейной оптики метаматериалов изучаются возможности управления нелинейно-оптическим откликом сред при помощи их наноструктурирования, поэтому экспериментальное исследование эффектов генерации оптических гармоник в метаматериалах, обладающих оптическим магнетизмом, является актуальной и новой задачей.

Целью диссертационной работы является экспериментальное исследование спектральных, временных и ближнепольных характеристик оптического отклика оптически анизотропных плазмонных метаматериалов, а также исследование нелинейно-оптического отклика плазмонных метаматериалов, обладающих

оптическим магнетизмом.

Научная новизна работы состоит в следующем:

1. Проведена спектроскопия оптической анизотропии плазмонных метама-териалов. Показано, что величина эффектов линейного двулучепреломления и линейного дихроизма зависит от типа и параметров резонанса ПП, присущего среде. Продемонстрирована принципиальная возможность осуществления произвольного поляризационного преобразования с помощью анизотропной наноструктуры, поддерживающей возбуждение распространяющихся ПП со спектральной формой линии типа Фано.

2. Экспериментально продемонстрирована сверхбыстрая динамика поляризации фемтосекундных лазерных импульсов, отраженных от поверхности плаз-монной среды, обладающей оптической анизотропией.

3. Экспериментально получена карта распределения величины эффекта линейного дихроизма в ближнем оптическом поле плазмонных нанополос в условиях возбуждения локальных ПП. Продемонстрирована субволновая плазмон-индуцированная модуляция эффекта линейного дихроизма.

4. Проведена частотно-угловая спектроскопия генерации второй и третьей оптических гармоник в метаматериалах, обладающих оптическим магнетизмом, в области резонансов распространяющихся ПП и резонансов ПП с ненулевым магнитным моментом. Показано, что форма угловых спектров эффективности генерации гармоник зависят от симметрии распределения токов при возбуждении резонанса ПП излучением накачки.

Практическая значимость работы заключается в разработке новых методов управления состоянием поляризации лазерного излучения при помощи плазмонных метаматериалов. На основании результатов работы оформлена и подана заявка на патент.

Работа имеет следующую структуру:

Первая глава содержит обзор литературы, касающийся свойств и методов возбуждения и детектирования ПП, поляризационных свойств оптически анизотропных метам атериалов, динамики ПП, а также понятий о плазмонных

кристаллах и метаматериалах, обладающих оптическим магнетизмом.

Вторая глава посвящена экспериментальному исследованию поляризационных свойств анизотропных метаматериалов, а также изучению динамики состояния поляризации фемтосекундных лазерных импульсов, отраженных от анизотропных метаматериалов в виде плазмонных кристаллов. Рассмотрены различные типы образцов, поддерживающие возбуждение как бегущих, так и локальных плазмон-поляритонов. Построена модель поляризационного и временного отклика плазмонных кристаллов на основе спектральной формы линии типа Фано.

Третья глава посвящена экспериментальному изучению эффекта линейного дихроизма в ближнем оптическом поле образцов метаматериалов в виде упорядоченного массива металлических нанополос в условиях возбуждения локальных плазмон-поляритонов методом динамической ближнепольной оптической поляриметрии.

Четвертая глава посвящена экспериментальному изучению нелинейно-оптического отклика метаматериалов, обладающих оптическим магнетизмом. Приведены результаты угловой спектроскопии эффектов генерации второй и третьей гармоник в условии возбуждения магнитного и электрических резонансов метаматериала типа "fishnet". Обсуждается роль усиления локальных полей, угловой дисперсии, вызванной тензорной природой нелинейных восприимчиво-стей, и эффектов запаздывания в формировании нелинейно-оптического отклика метаматериала.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Существует принципиальная возможность осуществления произвольного преобразования состояния поляризации электромагнитного излучения видимого и ИК-диапазонов при помощи анизотропных плазмонных метаматериалов.

2. Имеет место сверхбыстрая динамика состояния поляризации излучения внутри одиночного фемтосекундного импульса, отраженного от плазмонного метаматериала.

3. Величина ближнепольного аналога линейного дихроизма имеет субвол-

новую пространственную модуляцию в плоскости анизотропного плазмонного метаматериала, а ее среднее значение совпадает со значением линейного дихроизма, измеренным в дальнем поле.

4. Существует принципиальное отличие формы угловых спектров эффективности генерации третьей оптической гармоники при возбуждении в мета-материалах типа "fishnet" резонансов с различной симметрией распределения токов.

Личный вклад автора является определяющим: все результаты работы получены либо лично автором, либо при его непосредственном участии.

Апробация работы проведена в 11 печатных работах, в том числе в 3 публикациях в журналах "Письма в ЖЭТФ" [1,2] и "Physical Review В" [3]. Результаты работы докладывались на следующих конференциях:

• Международная конференция "Metamaterials'2011", Барселона, Испания, октябрь 2011.

• Международная конференция "Plasmeta'2011", Самарканд, Узбекистан, сентябрь 2011.

• Международная конференция "International Conferences on Coherent and Nonlinear Optics/ Lasers, Applications, and Technologies (ICONO/LAT)", Казань, Россия, август 2010.

• Международная конференция "5th International Conference on Materials Science and Condensed Matter Physics", Кишинев, Молдавия, сентябрь 2010.

• Международная конференция "International OSA Network of Students-8 (IONS-8)", Москва, Россия, июнь 2010.

• Всероссийская конференция "0птика-2009", Санкт-Петербург, Россия, сентябрь 2009.

• Международная конференция "Progress in electromagnetics research symposium", Москва, Россия, август 2009.

• Международная конференция "SPIE Photonics Europe", Прага, Чехия, апрель 2009.

• Международная конференция "4th International Conference on Materials Science and Condensed Matter Physics", Кишинев, Молдавия, сентябрь 2008.

• Международная конференция "NATO Advanced Research Workshop on Metamaterials for Secure Technology and Communication Technologies", Mappa-кеш, Марокко, май 2008.

• Международный симпозиум "Taiwan-Russian Joint Symposium on Nano-structures for Photonics and Optoelectronics Applications", Тайпей, Тайвань, ноябрь 2007.

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Щербаков, Максим Радикович

Основные результаты диссертационной работы можно сформулировать следующим образом:

1. Методами микроспектрополяриметрии и динамической эллипсометрии обнаружена оптическая анизотропия в плазмонных метаматериалах. Показано, что величина двулучепреломления и диапазон перестройки фазовой задержки между собственными линейно поляризованными волнами зависит от типа и параметров резонанса плазмон-поляритонов. Максимальный экспериментально продемонстрированный диапазон частотно-угловой перестройки фазовой задержки составляет 1.87т, что позволяет осуществлять произвольное преобразование поляризации, управляемое азимутальным углом ориентации образца и углом падения излучения на образец. Обнаружена определяющая роль возбуждения плазмонного резонанса типа Фано в формировании оптической анизотропии метаматриалов.

2. Методом сверхбыстрой поляриметрии параметров Стокса продемонстрирована динамика состояния поляризации внутри фемтосекундных импульсов, отраженных от анизотропного плазмонного метаматериала в спектральной окрестности резонанса типа Фано со временем жизни порядка 65 фс. Максимальная измеренная скорость изменения поляризации составила 13 пс-1 в пространстве векторов Стокса. Обнаружена зависящая от времени деполяризация излучения внутри импульса, что интерпретируется усреднением состояний поляризации по времени опорного импульса в схеме детектирования корреляционных функций четвертого порядка. Построена модель динамики состояния поляризации на основе данных о спектральном отклике образца. Вычисленная с ее помощью динамика параметров Стокса качественно согласуется с экспериментальными данными.

3. Реализована методика динамической сканирующей поляриметрии ближнего поля для измерения ближнепольного аналога линейного дихроизма (ЛД) в плазмонных метаматериалах. Измерена величина ЛД вблизи поверхности массива золотых нанополос при освещении лазерным излучением с длиной волны, близкой к центральной длине волны резонанса локальных плазмон-поляритонов в нанополосах, и продемонстрировано неоднородное распределение величины ЛД в плоскости образца с периодом, равным периоду расположения нанополос. Карта распределения ЛД не содержит спекловых особенностей и представляет собой синусоидальный профиль с амплитудой 0.07 ± 0.03 и средним значением —0.21 ± 0.03, соответствующим значению ЛД —0.2 ±0.02, измеренному в дальнем поле.

4. Проведена угловая спектроскопия эффектов генерации оптических гармоник при возбуждении накачкой электрических и магнитного резонан-сов образца метаматериала, обладающего оптическим магнетизмом. По-казно, что при возбуждении излучением накачки электрических резонан-сов основным механизмом генерации второй гармоники является усиление локальным полем ПП нелинейного отклика поверхности золота, что проявляется в пиках генерации второй гармоники при углах падения, соответствующих выполнению условий фазового синхронизма для возбуждения ПП на длине волны накачки. Результаты угловой спектроскопии эффектов генерации второй и третьей гармоник при возбуждении излучением накачки магнитного резонанса свидетельствует об определяющей роли угловой дисперсии, вызванной тензорной природой нелинейных вос-приимчивостей среды, а также эффектов запаздывания в формировании нелинейно-оптического отклика метаматериала.

В заключение автор хочет выразить искреннюю благодарность и признательность своему научному руководителю А. А, Федянину за постановку актуальных исследовательских задач и содействие в их решении, педагогическому составу кафедры квантовой электроники и физического факультета МГУ за переданные знания, официальным оппонентам проф. С. Г. Тиходееву и доц. А. П. Шкуринову за подробное ознакомление с материалами диссертации, коллективу кафедры фотоники и оптоинформатики СПбГУ ИТМО за приглашение выступить с докладом в рамках представления перед ведущей организацией, А. А. Ежову, Т. В. Долговой, Б. Б. Цеме, П. П. Вабищевич, М. И. Добындэ, А. А. Грунину, А. В. Четвертухину, Ю. Б. Цеме, М. И. Шариповой, В. В. Комаровой и остальным сотрудникам, аспирантам и студентам лаборатории нано-оптики метаматериалов за помощь в проведении экспериментов и обсуждение результатов, коллективу лаборатории фемтосекундной оптики МИРЭА и руководителю лаборатории проф. Е. Д. Мишиной за возможность использования оборудования, коллективам лабораторий Photonics Nano Science & Technology Laboratory (Тайпей, Тайвань) и Nano Optics Laboratory (Йена, Германия) за бесценный опыт, И. В. Соболевой за помощь в подготовке, а также своей семье за поддержку и понимание.

Заключение

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Щербаков, Максим Радикович, 2012 год

Список литературы

[1] Щербаков М. Р., Вабищевич П. П., Добындэ М. И., Долгова Т. В., Сигов А. С., Ванг Ч. М., Тсай Д. П., Федянин А. А. Плазмонное усиление линейного двулучепреломления и линейного дихроизма в анизотропных оптических метаматериалах // Письма в ЖЭТФ. — 2009. — Т. 90. — С. 478482.

[2] Щербаков М. Р., Цема Б. В., Ежов А. А., Панов В. П., Федянин А. А. Ближнепольная оптическая поляриметрия плазмонных нанорешеток // Письма в ЖЭТФ. - 2011,- Т. 93. - С. 801-806.

[3] Shcherbakov М. R., Dobynde М. I., Dolgova Т. V., Тзаг D. P., Fedyamn А. А. Full Poincare sphere coverage with plasmonic nanoslit metamaterials at Fano resonance // Phys. Rev. B. — 2010. — v. 82. - p. 193402.

[4] Агранович В., Миллс Д. JI. Поверхностные поляритоны. — Наука, 1985.

[5] Raether Н. Surface-plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings. -Springer, Berlin, 1988.

[6] Wood R. W. On a remarkable case of uneven distribution of light in a diffraction grating spectrum // Philos. Mag. — 1902. — v. 4. — pp. 396-402.

[7] Fano U. Effects of configuration interaction on intensities and phase shifts // Phys. Rev. - 1961. - v. 124. - pp. 1866-1878.

[8] van de Hulst H. C. Light scattering by small particles. — Dover Publications, Inc., New York, 1981.

[9] Kelly K., Coronado E., Zhao L., Schatz G. The optical properties of metal nanoparticles: The influence of size, shape, and dielectric environment //J. Phys. Chem. B. - 2003. - v. 107. - pp. 668-677.

[10] Bethe H. A. Theory of diffraction by small holes // Phys. Rev. — 1944. -v. 66,-pp. 163-182.

[11] Ebbesen T. W., LezecH. J., GhaemiH. F., Thio T., Wolff P. A. Extraordinary optical transmission through sub-wavelength hole arrays // Nature. — 1998. — v. 391,- pp. 667-669.

[12] Gareia-Vidal F. J., Lopez-Tejeira F., Bravo-Abad J., Martin-Moreno L. Surface plasmon nanophotonics / Ed. by M. L. Brongersma, P. G. Kik. — Springer, 2007.

[13] Ghaemi H. F., Thio T., Grupp D. E., Ebbesen T. W., Lezee H. J. Surface plasmons enhance optical transmission through subwavelength holes // Phys. Rev. B. - 1998. - v. 58. - pp. 6779-6782.

[14] Altewischer E., Genet C., van Exter M. P., Woerdman J. P., Alkemade P. F. A., van Zuuk A., van der Drift E. W. J. M. Polarization tomography of metallic nanohole arrays // Opt. Lett. — 2005. — v. 30. — pp. 90-92.

[15] Barnes W. L. Surface plasmon-polariton length scales: a route to sub-wavelength optics //J. Opt. A-Pure Appl. Op. - 2006. — v. 8. — pp. S87-S93.

[16] Luk'yanchuk B., Zheludev N. I., Maier S. AHalas N. J., Nordlander P., Giessen H., Chony C. T. The Fano resonance in plasmonic nanostructures and metamaterials // Nature Mater. — 2010. — v. 9. — pp. 707-715.

[17] Miroshnichenko A. E., Flach S., Kivshar Y. S. Fano resonances in nanoscale structures 11 Rev. Mod. Phys. - 2010. - v. 82. - pp. 2257-2298.

[18] Sarrazin M., Viyneron J.-P., Viyoureux J.-M. Role of Wood anomalies in optical properties of thin metallic films with a bidimensional array of subwavelength holes 11 Phys. Rev. B. - 2003. - v. 67. - p. 085415.

[19] Genet C., van Exter M. P., Woerdman J. P. Fano-type interpretation of red shifts and red tails in hole array transmission spectra // Opt. Commun. — 2003. - v. 225. - pp. 331-336.

[20] Fan J. A., WuC., Bao K., Bao J., Bardhan R., Halas N. J., Manoharan V. N., Nordlander P., Shvets G., Capasso F. Self-assembled plasmonic nanoparticle clusters // Science. - 2010. - v. 328. - pp. 1135-1138.

[21] Billaudeau C., Collin S., Pardo F., Bardou N., Pelouard J.-L. Tailoring radiative and non-radiative losses of thin nanostructured plasmonic waveguides // Opt. Express. - 2009. - v. 17. - pp. 3490-3499.

[22] Dhawan A., Canva M., Vo-Dinh T. Narrow groove plasmonic nano-gratings for surface plasmon resonance sensing // Opt. Express. — 2011. — v. 19. — pp. 787813.

[23] Alleyne C. J., Kirk A. G., McPhedran R. C., Nicorovtci N.-A. P., Maystre D. Enhanced SPR sensitivity using periodic metallic structures // Opt. Express. — 2007. - v. 15. - pp. 8163-8169.

[24] Homola J., Yee S. S., Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors: review // Sensor Actuat B-Chem. — 1999. — v. 54. — pp. 3-15.

[25] Bryan-Brown G. P., Sambles J. R., Hutley M. C. Polarization conversion through the excitation of surface-plasmons on a metallic grating //J- Mod. Optic. - 1990. - v. 37. - pp. 1227-1232.

[26] Depine R. A., Valencia C. I. Phase and amplitude behavior in conical diffraction near the resonant excitation of surface plasmons //J. Mod. Optic. — 1994. - v. 41. - pp. 1983-1993.

[27] Bird G. R., Parrish M. The wire grid as a near-infrared polarizer //J. Opt. Soc. Am. - 1960. - v. 50. - pp. 886-891.

[28] Cheo P. K., Bass C. D. Efficient wire-grid duplexer polarizer for CO2 lasers // Appl. Phys. Lett. - 1971.-v. 18. - pp. 565-567.

[29] Chen W., Abeysinghe D. C., Nelson R. L., Zhan Q. Experimental confirmation of miniature spiral plasmonic lens as a circular polarization analyzer // Nano Lett. - 2010. - v. 10. - pp. 2075-2079.

[30] Deguzman Р. С., Nordin G. P. Stacked subwavelength gratings as circular polarization filters 11 Appl. Optics. — 2001. - v. 40. — pp. 5731-5737.

[31] Schnabel В., Kley E. В., Wyrowski F. Study on polarizing visible light by subwavelength-period metal-stripe gratings // Opt. Eng. — 1999. — v. 38. — pp. 220-226.

[32] Sung J., Sukharev M., Hicks E. M., Van Duyne R. P., Seideman Т., Spears K. G. Nanoparticle spectroscopy: Birefringence in two-dimensional arrays of L-shaped silver nanoparticles // J. Phys. Chem. C. — 2008. — v. 112. — pp. 3252-3260.

[33] Decker M., Ruther M., Kriegler С. E., Zhou J., Soukoulis С. M., Linden S., Wegener M. Strong optical activity from twisted-cross photonic metamaterials // Opt. Express. - 2009. - v. 34. - pp. 2501-2503.

[34] Gordon R., Brolo A., McKinnon A., Rajora A., Leathern В., Kavanagh K. Strong polarization in the optical transmission through elliptical nanohole arrays // Phys. Rev. Lett. - 2004. - v. 92. - p. 037401.

[35] Vengurlekar A. S., Gopal A. V., Ishihara T. Femtosecond pulse distortion at surface plasmon resonances in a plasmonic crystal: Effect of surface plasmon lifetime // Appl. Phys. Lett. - 2006. - v. 89. - p. 181927.

[36] Вабищевич П. П., Бессонов В. О., Сычев Ф. Ю.} Щербаков М. Р., Долгова Т. В., Федянин А. А. Фемтосекундная динамика релаксации поверхностных плазмон-поляритонов в окрестности резонанса типа Фано // Письма в ЖЭТФ. - 2010. - Т. 92. - С. 639-643.

[37] Ropers СStibenz G., Steinmeyer G., Mueller R., Park D. J., Lee K. G., Kihm J. E., Kim J., Park Q. H., Kim D. S., Lienau C. Ultrafast dynamics of surface plasmon polaritons in plasmonic metamaterials // Appl. Phys. B~Lasers Opt. - 2006. - v. 84. - pp. 183-189.

[38] Басов Н. Г., Пожар В. Э., Пустовойт В. И. Об измерении длительности мощных ультракоротких световых импульсов // Квантовая электроника. - 1985. - Т. 12. - С. 2169-2171.

[39] Peatross J., Rundquist A. Temporal decorrelation of short laser pulses //J. Opt. Soc. Am. В. ~ 1998. - v. 15. - pp. 219-222.

[40] Kane D. J., Trebino R. Characterization of arbitrary femtosecond pulses using frequency-resolved optical gating // IEEE J. Quantum. Elect. — 1993. — v. 29. - pp. 571-579.

[41] Iaconis C., Walmsley I. Spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction of ultrashort optical pulses // Opt. Lett. — 1998. — v. 23. — pp. 792-794.

[42] Kim D. S., Hohng S. C., Malyarchuk V., Yoon Y. C., Ahn Y. #., Yee K. J., Park J. W., Kim J., Park Q. H., Lienau C. Microscopic origin of surface-plasmon radiation in plasmonic band-gap nanostructures // Phys. Rev. Lett. — 2003. — v. 91.-p. 143901.

[43] Kitson S., Barnes W., Sambles J. Full photonic band gap for surface modes in the visible // Phys. Rev. Lett. - 1996. - v. 77. - pp. 2670-2673.

[44] Drezet A., Koller D., Hohenau A., Leitner A., Aussenegg F. R., Krenn J. R. Plasmonic crystal demultiplexer and multiports // Nano Lett. — 2007. — v. 7. — pp. 1697-1700.

[45] Веселаго В. Г. Электродинамика веществ с одновременно отрицательными значениями ей р // УФЕ. - 1967. - Т. 92. - С. 517-526.

[46] Shelby R. A., Smith D. R., Schultz S. Experimental verification of a negative index of refraction // Science. — 2001. — v. 292. — pp. 77-79.

[47] Grigorenko A. N., Geim A. K., Gleeson H. F., Zhang Y., Firsov A. A., Khrushchev I. Y., Petrovic J. Nanofabricated media with negative permeability at visible frequencies // Nature. — 2005. — v. 438. — pp. 335-338.

[48] Shalaev V. M. Optical negative-index metamaterials // Nature Photon. — 2007. — v. l.-pp. 41-48.

[49] Shalaev V., Cai W., Chettiar U., Yuan H., Saryehev A., Drachev V., Kildi-shev A. Negative index of refraction in optical metamaterials // Opt. Lett.— 2005. - v. 30. - pp. 3356-3358.

[50] Zhang S., Fan W., Malloy K., Brueck S., Panoiu N., Osgood R. Near-infrared double negative metamaterials // Opt. Express. — 2005.— v. 13.— pp. 49224930.

[51] Smith D., Schultz S., Markos P., Soukoulis C. Determination of effective permittivity and permeability of metamaterials from reflection and transmission coefficients // Phys. Rev. B. - 2002. - v. 65. - p. 195104.

[52] Roekstuhl C., Zentgraf T., Pshenay-Severin E.; Petsehulat J., Chipouline A., Kuhl J., Pertsch T., Giessen H., Lederer F. The origin of magnetic polariz-ability in metamaterials at optical frequencies - an electro dynamic approach / / Opt. Express. - 2007. - v. 15. - pp. 8871-8883.

[53] Tang S., Oho D. J., Xu H., Wu W.; Shen Y. R.; Zhou L. Nonlinear responses in optical metamaterials: theory and experiment // Opt. Express. — 2011.— v. 19.-pp. 18283-18293.

[54] Pohl D., Denk W., Lanz M. Optical stethoscopy - image recording with resolution lambda/20 // Appl. Phys. Lett. - 1984. - v. 44. - pp. 651-653.

[55] Veerman J. A., Otter A. M., Kuipers L., van Hulst N. F. High definition aperture probes for near-field optical microscopy fabricated by focused ion beam milling // Appl. Phys. Lett. - 1998. - v. 72. - pp. 3115-3117.

[56] Moerland R. J., van Hulst N. F., Gersen H., Kuipers L. Probing the negative permittivity perfect lens at optical frequencies using near-field optics and single molecule detection // Opt. Express. — 2005. — v. 13. — pp. 1604-1614.

[57] Marti 0., Bielefeldt H., Hecht B., Herminghaus S., Leiderer P., Mlynek J. Near-field optical measurement of the surface plasmon field // Opt. Commun. — 1993. - v. 96. - pp. 225-228.

[58] Balistreri M., Gersen H., Korterik J., Kuipers L., van Hulst N. Tracking femtosecond laser pulses in space and time // Science.— 2001.— v. 294,— pp. 1080-1082.

[59] Gramotnev D. K., Bozhevolnyi S. I. Plasmonics beyond the diffraction limit // Nature Photon. - 2010. - v. 4. — pp. 83-91.

[60] Bozhevolnyi S., Volkov V., Devaux E., Laluet J., Ebbesen T. Channel plasmon subwavelength waveguide components including interferometers and ring resonators // Nature. — 2006. — v. 440. — pp. 508-511.

[61] Bozhevolnyi S., Erland J., Leosson K., Skovgaard P., Hvam J. Waveguiding in surface plasmon polariton band gap structures // Phys. Rev. Lett. — 2001.— v. 86.-pp. 3008-3011.

[62] Ezhov A., Magnitskii S., Maslova N., Muzychenko D., Nikulin A., Panov V. Surface-plasmon vortices in nanostructured metallic films // JETP Letters. — 2005. - v. 82. - pp. 599-602.

[63] Zia R., Brongersma M. L. Surface plasmon polariton analogue to young's double-slit experiment // Nature Nanotech. — 2007. — v. 2,- pp. 426-429.

[64] Celebrano M., Zavelani-Rossi M., Polli D., Cerullo G., Biagioni P., Finazzi M., Duo L., Labardi M., Allegrini M., Grand J., Adam P.-M. Mapping local field enhancements at nanostructured metal surfaces by second-harmonic generation induced in the near field // J. Microsc. — 2008. — v. 229. - pp. 233-239.

[65] Broers A., Hoole A., Ryan M. Electron beam lithography - resolution limits // Microelectron. Eng. - 1996. — v. 32. - pp. 131-142.

[66] Jasperson S. N., Schnatterly S. E. An improved method for high reflectivity ellipsometry based on a new polarization modulation technique // Rev. Sci. lustrum. — 1969. — v. 40. — pp. 761-767.

[67] Jasperson S. N., Schnatterly S. E. Errata // Rev. Sci. Instrum. — 1970. — v. 41.-p. 152.

[68] Fano U. The theory of anomalous diffraction gratings and of quasi-stationary waves on metallic surfaces (Sommerfeld's waves) //J. Opt. Soc. Am. — 1941. — v. 31. — pp. 213-222.

[69] Xiao S., Drachev V. P., Kildishev A. V., Ni X., Chettiar U. K., Yuan H.-K., Shalaev V. M. Loss-free and active optical negative-index metamaterials // Nature. - 2010. - v. 466. - pp. 735-738.

[70] Brif C., Chakrabart R., Rabitz H. Control of quantum phenomena: past, present and future // New J. Phys. - 2010. - v. 12. - p. 075008.

[71] Nuernberger P., Selle R., Langhojer F., Dimler F., Fechner S., Gerber G., Brixner T. Polarization-shaped femtosecond laser pulses in the ultraviolet // J. Opt. A-Pure Appl. Opt. - 2009. - v. 11. - p. 085202.

[72] Paul A., Bolger I., Smirl A., Pellegrino J. Time-resolved measurements of the polarization state of four-wave mixing signals from GaAs multiple quantum wells // J. Opt. Soc. Am. B-Opt. Phys. - 1996. - v. 13. - pp. 1016-1025.

[73] Walecki W. J., Fittinghoff D. N., Smirl A. L., Trebino R. Characterization of the polarization state of weak ultrashort coherent signals by dual-channel spectral interferometry // Opt. Lett. — 1997. — v. 22. — pp. 81-83.

[74] Mandel L., Wolf E. Optical coherence and quantum optics. — Cambridge University Press, 1995.

[75] Sandtke M., Engelen R. J. P., Schoenmaker H., AttemaL, DekkerH., CerjakL, Korterik J. P., Segerink F. B., Kuipers L. Novel instrument for surface plasmon

polariton tracking in space and time // Rev. Sci. Instrum. — 2008. — v. 79. — p. 013704.

[76] Durban C., Shvets I. Polarization effects in reflection-mode scanning near-field optical microscopy // J. Appl. Phys. — 1998. - v. 83. — pp. 1837-1843.

[77] Bashevoy M. V., Ezhov A. A., Magnitskii S. A., Muzyehenko D. A., Panov V. I., Toursynov J. S., V. M. D. SNOM investigaton of the electromagnetic field intensity and polarization distribution in the vicinity of nanos-tructures // Int. J. Nanosei. — 2004. — v. 3. — pp. 105-113.

[78] Betzig E., Trautman J. K., Weiner J. S., Harris T. D., Wolfe R. Polarization contrast in near-feld scanning optical microscopy // Appl. Optics.— 1992. — v. 31.-pp. 4563-4568.

[79] Vaeziravani M., Toledocrow R. Pure linear-polarization imaging in near-feld scanning optical microscopy // Appl. Phys. Lett. — 1939. — v. 63. — p. 138.

[80] Higgms D. A., van den Bout D. A., Kerimo J., Barbara P. F. Polarization-modulation near-feld scanning optical microscopy of mesostructured materials 11 J. Phys. Chem. - 1996. - v. 100. - pp. 13794-13803.

[81] Wei P. K., Fann W. S. The correlation between polarization modulated near-feld optical images and the anisotropy of the probe //J. Micro sc. — 2001.— v. 202. - pp. 148-153.

[82] Wei P. K., Chiu S. Y., Chang W. L. Determination of mesoscale crystallization by collection-mode polarization modulated near-feld optical microscopy // Rev. Sci. Instrum. - 2002. - v. 73. - pp. 2624-2628.

[83] MeDaniel E. B., McClain S. C., Hsu J. W. P. Nanometer scale polarimetry studies using a near-feld scanning optical microscope // Appl. Optics. — 1998. — v. 37. - pp. 84-92.

[84] Fang Z., Peng Q., Song W., Hao F., Wang J., Nordlander P., Zhu X. Plasmonic focusing in symmetry broken nanocorrals // Nano Lett.— 2011.— v. 11,— pp. 893-897. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nll04333n.

[85] Schider G., Krenn JGotschy W., Lamprecht В., Ditlbacher E., Leitner A., Aussenegg F. Optical properties of Ag and Au nanowire gratings //J. Appl. Phys. - 2001. - v. 90. - pp. 3825-3830.

[86] Казанцев Д. В. Предусилитель сигнала пьезоэлектрического датчика вибрации кантилевера атомно-силового микроскопа // ПТЭ. — (2005).— Т. 6.- С. 115-121.

[87] Shurcliff W. A. Polarized light, production and use. — Harvard University, 1962.

[88] Drake A. Polarization modulation - the measurement of linear and circular-dichroism //J. Phys. E: Scientific Instruments. — 1986. — v. 19. — pp. 170181.

[89] Wang F., Shen Y. General properties of local plasmons in metal nanostruc-tures // Phys. Rev. Lett. - 2006. - v. 97. - p. 206806.

[90] Klein M. W., Wegener M., Feth N., Linden S. Experiments on second- and third-harmonic generation from magnetic metamaterials // Opt. Express. —

2007. - v. 15. - pp. 5238-5247.

[91] Kujala S., Canfield В. K., Kauranen M., Svirko Y., Turunen J. Multipolar analysis of second-harmonic radiation from gold nanoparticles // Opt. Express. —

2008.-v. 16.-pp. 17196-17208.

[92] Kujala S., Canfield В., Kauranen M., Svirko Y., Turunen J. Multipole interference in the second-harmonic optical radiation from gold nanoparticles // Phys. Rev. Lett. - 2007. - v. 98. - p. 167403.

[93] Mary A., Rodrigo S. G., Garcia-Vidal F. J., Martin-Moreno L. Theory of negative-refractive-index response of double-fishnet structures // Phys. Rev. Lett. - 2008. - v. 101. - p. 103902.

[94] Petschulat J., Menzel С., Chipouline A., Rockstuhl C., Tunnermann A., Lederer F., Pertsch T. Multipole approach to metamaterials // Phys. Rev. A.— 2008,- v. 78.-p. 043811.

[95] Coutaz J. L., Neviere M., Pic E., Reinisch R. Experimental study of surface-enhanced second-harmonic generation on silver gratings // Phys. Rev. B. —~ 1985. - v. 32. - pp. 2227-2232.

[96] Шен И. P. Принципы нелинейной оптики. — Наука, 1989.

[97] Rudniek J., Stern E. A. Second-harmonic radiation from metal surfaces // Phys. Rev. B. - (1971). - v. 4. - pp. 4274-4290.