Нелинейно-оптическая спектроскопия микрорезонаторов на основе органических материалов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат наук Митетело Николай Викторович

• Митетело Николай Викторович
• кандидат наук
• 2022

Оглавление диссертации кандидат наук Митетело Николай Викторович

§ 2.5 Выводы по главе

Глава 3. Резонансные нелинейно-оптические эффекты в органических микрокристаллах

§ 3.1 Волноводное распространение нелинейно-оптического сигнала в

структурах в виде микростержней

3.1.1 Объект исследования

3.1.2 Описание волноводных свойств микростержней, состоящих

из хиральных молекул

§ 3.2 Исследование нелинейно-оптических эффектов в микрорезонаторах на основе перилена и возбуждение в них резонаторных мод квази-шепчущей галереи

3.2.1 Спектроскопия нелинейно-оптического отклика микроструктур из перилена

3.2.2 Резонансные свойства микроструктур из перилена

§ 3.3 Исследование нелинейно-оптических эффектов в микрорезонаторах на основе иОИ1

3.3.1 Объект исследования

3.3.2 Спектроскопия нелинейно-оптического отклика микрокристаллов из иОИ1

3.3.3 Резонансные свойства микроструктур из иОИ1

§ 3.4 Выводы по главе

Глава 4. Управление параметрами резонаторных мод и свойствами нелинейно-оптического отклика микрорезонаторов

§ 4.1 Влияние кинетики фотовыцветания на нелинейно-оптические

процессы в органических микрорезонаторах

§ 4.2 Расщепление резонаторных мод в связанной системе

§ 4.3 Управление спектральным положением резонаторных мод с помощью внешнего электрического поля

§ 4.4 Выводы по главе

Заключение

Литература

129

Введение

Диссертационная работа посвящена исследованию нелинейно-оптического отклика микроструктур на основе органических материалов и возбуждения в них резонаторных мод в спектрах двух- и трехфотонной люминесценции и второй гармоники.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Нелинейно-оптическая спектроскопия микрорезонаторов на основе органических материалов»

Актуальность

Органические вещества в настоящее время находят широкое применение в оптоэлектронике и фотонике [1, 2] благодаря относительной простоте их синтеза, высокому квантовому выходу люминесценции при комнатной температуре [3], возможности управления шириной запрещенной зоны [4] и показателем преломления, большой энергии связи экситонов [5] и выраженной нелинейности [6]. На базе органических веществ были реализованы многие устройства интегральной фотоники и электроники, такие как органические твердотельные лазеры [7], полевые транзисторы [8], светодиоды [9], фотоэлектрические элементы [10] и проч.

Резонансные микро- и наноструктуры [11] привлекают внимание исследователей в течение длительного времени. Структуры с модами шепчущей галереи или Фабри-Перо [12, 13, 14], а также с плазмонными резонансными свойствами [15, 16] рассматриваются в свете возможностей их использования в качестве миниатюрных лазеров [17], усилителей оптического и нелинейно-оптического отклика [18], сенсоров [19] и других элементов интегральной фотоники [20, 21]. Наблюдается стабильно растущий интерес к исследованию свойств и оптимизации параметров одиночных высокодобротных (с добротностью вплоть до 1011) микрорезонаторов [22, 23, 24] и их упорядоченных массивов - метаповерхностей [25], позволяющих эффективно управлять взаимодействующим с ними излучением.

Для формирования резонаторных структур применяются различные литографические методы, самоорганизация полимеров и органических веществ из раствора [26], методы атомно-силовой микроскопии [27] и другие; это позволило изготовить микроструктуры сферической, прямоугольной,

треугольной, цилиндрической и многоугольной формы, а также их различные комбинации [6]. В структурах различного композиционного состава (кварц, различные полимеры, вещества, относящиеся к классу перов-скитов, и др.) было продемонстрировано возбуждение мод шепчущей галереи (МШГ) и Фабри-Перо, волноводное распространение излучения [28] в микростержнях различного сечения. Для сенсорных применений отлично зарекомендовала себя методика изготовления микрорезонаторов сферической формы с размерами около 100 мкм из плавленого кварца [29], а для лазерных систем на микромасштабах в последнее время часто используются ярко люминесцирующие структуры различной формы из органических красителей, полимеров на их основе и перовскитов [30], позволяющих управлять спектром рассеянного излучения при воздействии на них статических электрического или магнитного полей, а также локального нагрева или фотовыцветания [31]. Для микроструктур достигнуты значения добротности резонаторных мод в спектре люминесценции до 8000, однако такие вопросы как использование двух- и трехфотонных процессов для возбуждения активных микрорезонаторов, а также влияние эффектов локализации электромагнитного поля в микрорезонаторе на их нелинейный отклик практически не обсуждались.

Большой интерес также представляют связанные и гибридные системы из нескольких связанных микрорезонаторов различной формы и композиционного состава, с размерами около 25-50 мкм. В посвященных им работах [32, 33] продемонстрирована возможность эффективного распространения излучения, его пространственная и спектральная фильтрация, а также модификация спектров мод резонаторов в результате их взаимодействия, проявляющаяся в расщеплении и сдвиге. В то же время, существует ограниченное число работ по экспериментальному исследованию связанных активных микрорезонаторов, или структур микрорезонатор + оптический волновод. Что касается изучения в такого рода системах нелинейно-оптических эффектов, включающих нелинейную фотолюминесценцию, генерацию оптических гармоник, нелинейное поглощение и оптическое управление резонансным спектром микрорезонаторов, то их практически не проводилось.

Степень разработанности темы исследования

Область исследования нелинейно-оптических свойств и методов возбуждения резонаторных мод различных типов в спектре рассеянного линейного и нелинейного сигнала для микрорезонаторов на основе полупроводников [34], органических материалов [35] и допированных активным веществом (например красителем или полупроводниковыми квантовыми точками) кварца [36] и фотополимеров [37] является активно развивающимся научным направлением. Однако, имеющиеся в научной литературе данные практически не содержат исследований характеристик и особенностей возбуждения в микроструктурах мод шепчущей галереи, Фабри-Перо и их разновидностей, наблюдаемых за счет многофотонных процессов: двух- и трехфотонной люминесценции и генерации оптических гармоник, а также остается мало изученным усиление нелинейно-оптического отклика в одиночных резонансных микроструктурах и их массивах. В ряде работ была продемонстрирована возможность возбуждения МШГ в спектре двухфо-тонной люминесценции вещества [38, 39] без анализа особенностей использования данного метода. При этом для данных структур и микрорезонаторов с формой отличной от сферической не исследовались возможность использования излучения оптических гармоник для возбуждения резона-торных мод, влияние кинетики фотовыцветания на переход в режим лазерной генерации, а также поляризация рассеянного нелинейного сигнала. Управление параметрами резонансов с помощью внешнего электрического и магнитного поля [40], температуры [41] давления [42] и расщепления мод в связанной резонансной системе [43] было продемонстрирована только для пассивно-возбуждаемых микрорезонаторов.

Цель работы состояла в исследовании нелинейно-оптического отклика микроструктур различной формы на основе органических материалов с характерными размерами до 20 мкм, возбуждения в них резона-торных мод в спектрах излучения двух- и трехфотонной люминесценции и второй гармоники, а также в развитии методов управления резонансным нелинейно-оптическим откликом органических микрорезонаторов.

Задачи работы:

• Экспериментальное изучение возбуждения резонаторных мод (мод

шепчущей галереи и их разновидностей) в спектрах двух- и трех-

фотонной люминесценции одиночных органических микроструктур различной формы;

• Изучение усиления двухфотонной люминесценции и нелинейного поглощения в массивах органических микрорезонаторов;

• Экспериментальное исследование эффекта электрострикции в сегне-тоэлектрических микрокристаллах и его роли в управлении спектром резонаторных мод микроструктур;

• Исследование эффекта фотовыцветания в микрорезонаторах на основе органических материалов.

Обоснованность и достоверность результатов подтверждается хорошей повторяемостью экспериментальных данных, их соответствием результатам численного моделирования резонаторных свойств микрорезонаторов. Сами эксперименты были выполнены на современном экспериментальном оборудовании. Результаты исследований обсуждались на семинарах и докладывались на профильных международных и российских конференциях. Большая часть результатов была опубликована в международных рецензируемых журналах.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

• В спектре многофотонной люминесценции одиночных органических микрострур с характерными размерами до 20 мкм, полученных методом самоорганизации, обнаружены резонансные особенности, соответствующие возбуждению мод шепчущей галереи и их разновидностей;

• Обнаружено и впервые исследовано усиление нелинейно-оптического отклика (двухфотонной люминесценции и нелинейного поглощения) неупорядоченных массивах органических микроструктур в виде сфер и усеченных конусов по сравнению с неструктурированными пленками соответствующих материалов;

• Впервые продемонстрирована генерация и волноводное распространение сигналов двух- и трехфотонной люминесценции и второй гармоники в микростержнях прямоугольного сечения на основе бинола;

• Обнаружено и впервые исследовано возбуждение резонаторных мод в спектре второй гармоники микроструктур на основе сегнетоэлек-трического материала иОН1 под действием как импульсного фемто-секундного, так и непрерывного лазерного излучения;

• Предложена феноменологическая модель, описывающая зависимость сигнала двухфотонной люминесценции от интенсивности излучения накачки микрорезонатора на основе красителя в условиях фотовыцветания;

• Впервые экспериментально реализовано управление характеристиками мод шепчущей галереи сегнетоэлектрических микрокристаллов, возбуждаемых в спектре излучения второй гармоники, с помощью эффекта электрострикции.

Практическая и научная значимость полученных результатов состоит в развитии экспериментальных подходов, основанных на нелинейно-оптической микроскопии многофотонной люминесценции и второй оптической гармоники с разрешением по поляризации как излучения накачки, так и регистрируемого сигнала [44], для оптимального возбуждения и регистрации резонаторных мод в микроструктурах. Обнаруженные эффекты, связанные с высокой степенью локализации электромагнитного поля в микроструктурах в резонансных условиях, перспективны для многих задач интегральной фотоники: от разработки высокочувствительных нелинейно-оптических сенсоров, микролазеров, до создания оптических логических элементов. Продемонстрированное управление спектральными характеристиками резонаторных мод микроструктур на основе сегне-тоэлектрических материалов показывает перспективность данного подхода для перестройки спектров микроструктур.

Объект и предмет исследования

Объектом исследования в диссертационной работе являются ре-зонаторные моды различных типов и нелинейно-оптические эффекты в

органических микроструктурах с резонансными свойствами. Предметом исследования являются методы возбуждения резонаторных мод и управления резонансным откликом микроструктур.

Методология и методы исследования

В данной работе исследовались микрорезонаторы в виде сфер, призм квадратного и ромбовидного сечения, стержней прямоугольного сечения и октаэдров с характерными размерами от 2 до 20 мкм, полученные методом самоорганизации при медленном выпаривании растворителя из смеси с органическим веществом, сублимации вещества "перилен" при постоянном давлении и кристаллического роста. Полученные микроструктуры на стеклянной подложке исследовались методом нелинейно-оптической микроскопии с разрешением по поляризации как зондирующего излучения, так и рассеянного нелинейного сигнала в геометрии "на пропускание" со спектральным разрешением порядка 0.7 нм и пространственным разрешением около 1 мкм, а также возможностью прикладывать внешнее электрическое поле к одиночной структуре и пространственно разделять точки возбуждения и сбора сигнала. Для исследования отклика неупорядоченных массивов микроструктур использовался метод нелинейно-оптической спектроскопии с возможностью угловой селекции сигнала и спектральной селекции с помощью монохроматора. Исследование эффекта самовоздействия проводилось с помощью метода Z-сканирования. Численные расчеты распределения электромагнитного поля проводились с использованием метода конечных разностей во временной области (Finite-difference timedomain, FDTD) в пакете Lumerical FDTD Solutions.

Защищаемые положения:

1. В неупорядоченном массиве микроструктур, поддерживающих возбуждение мод шепчущей галереи, достигается усиление нелинейно-оптического отклика по сравнению с неструктурированной пленкой аналогичного вещества той же массовой толщины.

2. Возбуждение резонаторных мод приводит к появлению резонансных особенностей в спектрах двухфотонной люминесценции и второй гармоники одиночных микрорезонаторов в виде сфер, призм квадратно-

го и ромбовидного сечения, и октаэдров с характерным размером до 20 мкм.

3. В сегнетоэлектрических микрокристаллах под действием непрерывного лазерного излучения возможно возбуждение резонаторных мод в спектре генерации второй гармоники.

4. Эффект электрострикции в микрокристаллах на основе сегнетоэлек-трического материала UOH1 приводит к спектральному сдвигу их резонаторных мод.

5. Эффект фотовыцветания может приводить к пороговому изменению зависимости интенсивности многофотонных процессов от интенсивности лазерного возбуждения.

Личный вклад автора

Все полученные в диссертационной работе экспериментальные результаты и расчеты с помощью метода FDTD являются оригинальными и получены лично автором или при его непосредственном участии в лаборатории нелинейной оптики наноструктур и фотонных кристаллов кафедры квантовой электроники физического факультета Московского Государственного Университета имени М.В. Ломоносова. Образцы из органических веществ для экспериментальных исследований были изготовлены сотрудниками лаборатории проф Р. Чандрасекара университета г. Хайдерабад (Индия).

Публикации в журналах, входящих в базы данных Web of Science, Scopus, RSCI и Перечень изданий МГУ.

Основные результаты данной работы опубликованы в следующих печатных работах:

1. Two-Photon Luminescence and Second-Harmonic Génération in Organic Nonlinear Surface Comprised of Self-Assembled Frustum Shaped Organic Microlasers / D. Venkatakrishnarao, Y. S. Narayana, M. A. Mohaiddon, E. A. Mamonov, N. V. Mitetelo, I. A. Kolmychek, A. I. Maydykovskiy, V. B. Novikov, T. V. Murzina, R. Chandrasekar // Advanced Materials -2017. Vol. 29. no. 15. - P. 1605260-1605266 (IF=30.85). (Личный вклад 40%)

2. Nonlinear optical effects in organic microstructures / V. B Novikov., E. A. Mamonov, D. A. Kopylov, N. V. Mitetelo, D. Venkatakrishnarao, Y. S. L. V. Narayana, R. Chandrasekar, T. V. Murzina // Proceedings of SPIE - 2017. Vol. 10228. - P. 102280J1-102280J8 (IF=0.45).(70%)

3. Chiral organic photonics: self-assembled microresonators for an enhanced circular dichroism effect in the nonlinear optical signal / D. Venkatakrishnarao, C. Sahoo, E. A. Mamonov, V. B. Novikov, N. V. Mitetelo, S. R. G. Naraharisetty, T. V. Murzina, R. Chandrasekar // Journal of Materials Chemistry С - 2017. Vol. 5. no. 47. - P. 12349-12353 (IF=6.63).(50%)

4. Whispering gallery modes in two-photon fluorescence from spherical DCM dye microresonators / E. A. Mamonov, A. I. Maydykovskiy, N. V. Mitetelo, D. Venkatakrishnarao, E. Chandrasekar, T. V. Murzina // Laser Physics Letters - 2018. Vol. 15. no. 3. - P. 035401-035404 (IF=2.02).(50%)

5. Chirality-Controlled Multiphoton Luminescence and Second-Harmonic Generation from Enantiomeric Organic Micro-Optical Waveguides / N. Mitetelo, D. Venkatakrishnarao, J. Ravi, M. Popov, E. Mamonov, T. Murzina, R. Chandrasekar // Advanced Optical Materials - 2019. Vol. 7. no. 11. - P. 1801775-1801781 (IF=9.93).(70%)

6. Laser Intensity-Dependent Nonlinear-Optical Effects in Organic WGM Cavity Microstructures / M. Popov, E. Mamonov, N. Mitetelo, K. Zhdanova, J. Ravi, R. Chandrasekar, T. Murizina // Optics Letters -2020. Vol. 45. no. 16. - P. 4622-4625 (IF=3.78).(50%))

7. Chirality driven effects in multiphoton excited whispering gallery mode microresonators prepared by a self-assembly technique / N. Mitetelo, M. Popov, E. Mamonov, A. Maydykovskiy, D. Venkatakrishnarao, J. Ravi, R. Chandrasekar, T. Murzina // Laser Physics Letters - 2020. Vol. 17. no. 3. - P. 036201-036208 (IF=2.02).(90%)

8. Ambient Pressure Sublimation Technique Provides Polymorph-Selective Perylene Nonlinear Optical Microcavities / V. V. Pradeep, N. Mitetelo, M. Annadhasan, M. Popov, E. Mamonov, T, Murzina, R. Chandrasekar

// Advanced Optical Materials - 2020. Vol. 8. no. 1. - P. 1901317-1901323 (IF=9.93).(50%)

Апробация работы. Результаты данной диссертационной работы были представлены в 10 докладах на российских и международных конференциях:

• The Sixth International Workshop on Nanocarbon Photonics and Optoelectronics (NP02017) 2017 (Сочи, Россия)

• METANAN0-2017 (Владивосток, Россия)

• VII международная конференция по фотонике и информационной оптике 2018 (Москва, Россия)

• 18th International Conference on Laser Optics (ICLO 2018) (Санкт-Петербург, Россия)

• E-MRS Spring Meeting 2018 (Страсбург, Франция)

• METANANO 2018 (Сочи, Россия)

• International Student Conference (Science and Progress-2018 (Санкт-Петербург, Россия)

• VIII Международная конференция по фотонике и информационной оптике 2019 (Москва, Россия)

• Frontiers in Optics 2019 *Вашингтон, США)

• Conference on Lasers and Electro-Optics 2020 (Сан Хосе, США)

Структура диссертационной работы. Данная диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитированной литературы. Работа содержит 143 страницы, 59 иллюстраций и 138 библиографических ссылок.

ГЛАВА 1 Обзор литературы

§ 1.1. Нелинейная поляризация среды

Будем рассматривать электрические и магнитные поля Е(г, Ь) и В(г,Ь) в среде, описываемые системой уравнений Максвелла [45]:

^ * 1 дВ

ух Е = - -дВ

с дЬ

_ * 1 дЕ

ух В = -_- + _ * с дЬ с

У^ Е = 4пр (1.1)

v- В = 0,

где *(г,Ь) и р(г,Ь) - плотности тока и заряда соответственно, связанные уравнением непрерывности (законом сохранения заряда):

_ у'з+1 = 0 (1.2)

При этом к * и р можно применить мультипольное разложение [46]:

- - дР' д

3 = Зо + + с •ух М + - (У Я) + ... (1.3)

р = ро - v • Р'-У • (У Я) + ...,

где Р', М, Я, представляют собой электрическую поляризацию, намагниченность и электрический квадрупольный момент среды.

Таким образом, в качестве источников в уравнениях Максвелла можно использовать * и р, или обобщенную электрическую поляризацию Р:

- - дР

з = зав + --ь, (1.4)

где зЗас - плотность постоянного тока. При этом обычно можно пренебречь магнитодипольным членом и членами мкльтипольного разложения более

высокого порядка. Тогда поляризация Р сводится к обычной электрической дипольной поляризации Р'. Основное различие заключается в том, что Р является нелокальной функцией поля, а Р' - локальной.

С учетом (1.2) и (1.4) система уравнений Максвелла приводится к

виду:

^ Р 1 —В

Ух Р = -"

с дЬ

1 д - - 4п -

Ух В = -—(Е + 4пР) + 4-3ас (1.5)

V • (Е + 4пР) = 4пр

у • В = о.

Так как поляризация Р является в этом случае единственным зависящим от времени источником, то ее видом будет определяться решение данных уравнений. Поляризацию Р можно представить как функцию электрического поля ЕР с помощью материального уравнения, при этом в качестве электрического поля ЕР обычно используется локальное поле в структуре Е/ос, связанное с электрическим полем падающей волны следующим образом:

Е1ос(и) = Ь(ш)Ео(ш), (1.6)

где величина Ь(ш) называется фактором локального поля.

Рассмотрим случай, когда поле в структуре Е много меньше внутриатомного поля Е^ото^с. Также для простоты будет рассматриваться случай монохроматического внешнего поля.

Е (г, г) = 1(Еое-шг+гкгГ + К.С.) (1.7)

2

В этом случае поляризацию в среде можно записать следующим образом

[45]

Р = Е Х-^Е, + Е хй Е3 Ек + (1.8)

где х(п\ восприимчивость порядка п, является тензором ранга (п + 1). Данное разложение не учитывает пространственную дисперсию и нелокальность отклика. При этом первое слагаемое в этом выражении характеризует линейный отклик, остальные - нелинейный. Тогда волновое уравнение

можно переписать в следующем виде [45]:

г, > 1 д2

ух (ух) + С2 ЗГ2

4П д2 ->

Е (Ю = - -¿г ^ (Р1(*,Ь) + РЖт). (1.9)

Наличие нелинейной части приводит к появлению в спектре сигнала компонент с частотами 2ш, 3ш и т.д. Квадратичная по полю компонента нелинейной поляризации Р(2) является источником для таких процессов как генерация второй оптической гармоники (ВГ) Р(2) (2ш = ш + ш), оптическое выпрямление Р(2)(0 = ш - ш) и т.д. При этом интенсивность ВГ пропорциональна квадрату амплитуды нелинейной поляризации:

12Ш а |Р(2ш)12 а |Х(2) : Е(ш)Е(ш)1 (1.10)

1.1.1. Квадратичная нелинейная поляризация

Нелинейная поляризация среды на частоте второй гармоники может быть представлена следующим образом [47]:

Рг(2ш) = хЩ&ш^шЩ (ш)Ек (ш) + хеф(2ш,ш,ш)Е3 (ш)Вк (ш) +

(2ш,ш,шЩ(ш)УкЕ1 (ш), (1.11)

Также нелинейный отклик среды на частоте второй гармоники содержит часть с нелинейной намагниченностью [48]:

Мг(2ш) = хГ3еке(2ш,ш,ш)Ез (ш)Ек (ш) (1.12)

и квадрупольный вклад:

Яц (2ш) = х?/ке1 (2ш,ш,ш)Ек (шЩ (ш). (1.13)

(где по повторяющимся индексам производится суммирование). Верхний индекс е соответствует электрическому дипольному взаимодействию, т магнитному дипольному взаимодействию, Я обозначает электрические квадрупольные взаимодействия. В данной диссертации изучаются эффекты, соответствующие только первому из описанных вкладов 1.11, так как в него входят все компоненты тензора квадратичной восприимчивости. Нелинейная поляризация Р(2ш) действует как источник излучения на частоте второй гармоники. Зависимость между амплитудой поля второй гармоники и Р(2ш) является линейной, так как магнитное поле В(ш) и градиент Уе(ш) линейно зависят от электрического поля Е(ш). Следовательно,

любая компонента амплитуды электрического поля на частоте второй гармоники может быть записана следующим образом [47]:

Ег(2и) = ¡гЕ2р(и) + дгЕ2а(и) + Нг Ер(ш)Еа(ш), (1.14)

где индексы р и в обозначают компоненты поля, относящиеся к соответствующим поляризациям накачки, а коэффициенты /¿, и Ьц индивидуальны для р- и в-поляризованных компонент поля на частоте второй гармоники. Эти коэффициенты линейно зависят от компонент тензора квадратичной восприимчивости, а их конкретный вид определяется порядком мультипольного вклада.

§ 1.2. Генерация второй гармоники в микрорезонаторах

Рассмотрим случай, когда напряженность поля оптической накачки Е много меньше напряженности характерного внутриатомного поля Еат ~ 107 Гс. Тогда поляризацию среды можно разложить в ряд по малому параметру Е/Еат [49]:

Р = х(1) : Е + х(2) : ЕЕ + х(3) : ЁрЁ + ••• == р(1) + р(2) + р(3) +... (1.15)

Здесь х(1) - тензор линейной восприимчивости, х(2), Х(3), ... - тензоры нелинейной восприимчивости вещества (квадратичной, кубичной и так далее). Для восприимчивостей разных порядков выполняется соотношение

[49]:

х(г+1) ^ ^ (1.16)

Еат

Выражение для интенсивности поля второй гармоники (частоты 2ш) на выходе из нелинейного кристалла длиной Ь может быть получено аналитически в приближении неистощимой накачки в случае выполнения фазового синхронизма [45]:

12.(Ь) = 1Ш (0)1апЬ2 [сх (0)1/2ь] (1.17)

где С ~ х(2)^п-1с-1. Как видно из формулы 1.17, эффективность перекачки энергии электромагнитного поля излучения накачки в излучение ВГ

монотонно возрастает с длиной нелинейного кристалла. При этом можно оценить длину кристалла, при которой интенсивность второй гармоники будет сопоставима с интенсивностью исходной волны. В работе [50] было получено, что для нелинейного кристалла МдО : ЫЫЬОз эффективность преобразования излучения неодимового лазера в волну второй гармоники составила 45% для кристалла длиной 12 мм.

В последние десятилетия получило развитие новое направление в оптике - интегральная фотоника. В данном направлении ведутся работы по созданию компактных оптических устройств, которые смогут заменить громоздкие лабораторные установки в задачах сенсорики [51], передачи [52] и обработки информации [53] и др.

Для того, чтобы было возможно использовать нелинейно-оптические элементы в таких устройствах, эффективность нелинейно-оптического преобразования должна быть увеличена без увеличения размеров таких элементов. Кроме того, во избежание термического повреждения данных устройств (либо фотовыцветания в органических структурах) нельзя неограниченно увеличивать интенсивность излучения накачки (в полимерах типичное значение пороговой интенсивности термического повреждения составляет 0.5 - 2 кВт/см2 для непрерывного излучения [6]). Таким образом, необходимо повышать эффективность нелинейно-оптических эффектов другими методами. К настоящему времени данная задача была успешно решена для ряда структур, и усиление генерации второй гармоники более чем на порядок было продемонстрировано в устройствах на основе фотонных кристаллов [54], плазмонных наноструктур [55] и микрорезонаторов [56].

Особенно привлекательным является использование микрорезонаторов для усиления нелинейно-оптических эффектов и преобразования частот в силу того что в них можно достичь большой локализации электромагнитных полей. В работе [56] приведено выражение для интенсивности квадратичного нелинейно-оптического процесса в резонаторе:

Ыа - Х(2)Ь2.Ь.Е(и)4 (1.18)

где Ьш и Ь2ш - факторы локального поля на частотах накачки и второй гармоники, численно характеризующие степень локализации поля, Е(и) -напряженность электрического поля накачки.

В работе [57] дано подробное квантово-механическое описание процесса генерации второй гармоники в микрорезонаторах произвольных размеров и форм. Задачу описания нелинейно-оптического отклика микрорезонатора можно разбить на две подзадачи: классический расчет электромагнитных мод резонатора и последующий квантово-механический расчет эволюции полученных мод поля. Используя результат решения первой части задачи можно получить выражения для плотности состояний электромагнитного поля в резонаторе, которые используются на втором этапе. В микрорезонаторе произвольной геометрии плотность состояний представляет собой серию пиков, спектральное положение которых соответствует собственным частотам резонатора. Каждый из этих пиков может быть приблизительно описан лоренцевой линией, высота которой определяется произведением фактора Парселла и плотности состояний электромагнитного поля в свободном пространстве.

Спектр излучения накачки на частоте шр в первом приближении можно аппроксимировать функцией Гаусса с шириной Яшр:

< \ пр пр(ш) = — ехр

(ш — шр)2 2(Яшр)2

ПЯ -- - ^ ^ (1.19)

где пр - число фотонов в лазерном импульсе. Тогда число фотонов в моде резонатора с частотой шс определяется сверткой формы линии (шириной Яшс) резонатора со спектром импульса накачки:

)2

пс = йш--72е—л—Т2 пр(ш) (1.20)

—оо

(ш — шс)2 + (Яшс)2 р Коэффициент усиления второй гармоники можно определить, как отношение скоростей генерации гармоники внутри резонатора и в свободном пространстве:

р(ш ) - ^(шзнс) „ (пЛ2 (Яш)2 (121)

Р(Ш8НС) = Г^'^НС) ~ пр) (ш, — 2шс)2 + (Яш)2 (121)

здесь шзнс - частота фотонов ВГ, Яш = Яш,+2Яшс, Яш, - ширина линии резонанса ВГ, Ц{ = ^¡Х^/Ап2У, - фактор Парселла на частотах накачки и второй гармоники (г = с, в), Я, и V - добротность и модовый объем г-ой моды резонатора, соответственно. В случае, если резонатор «прозрачен» для

длины волны накачки либо второй гармоники, соответствующий фактор Парселла следует положить равным единице.

Из формулы 1.21 видно, что фактор усиления второй гармоники прямо пропорционален добротности резонатора и обратно пропорционален мо-довому объему. Технологически достижимые значения данных параметров для органических микрорезонаторов на модах шепчущей галереи с диамет-

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Митетело Николай Викторович, 2022 год

Литература

1. Clark J., Lanzani G. Organic photonics for communications // Nature photonics. - 2010. - Vol. 4, no. 7. - P. 438.

2. Ostroverkhova O. Organic optoelectronic materials: mechanisms and applications // Chemical reviews. - 2016.- Vol. 116, no. 22.- Pp. 1327913412.

3. Williams D. J. Organic polymeric and non-polymeric materials with large optical nonlinearities // Angewandte Chemie International Edition in English. - 1984. - Vol. 23, no. 9. - Pp. 690-703.

4. Bhawalkar J., He G., Prasad P. Nonlinear multiphoton processes in organic and polymeric materials // Reports on Progress in Physics. - 1996. — Vol. 59, no. 9.- P. 1041.

5. Knupfer M. Exciton binding energies in organic semiconductors // Applied Physics A. - 2003. - Vol. 77, no. 5. - Pp. 623-626.

6. Venkatakrishnarao D, Mamonov E. A, Murzina T. V., Chandrasekar R. Advanced organic and polymer whispering-gallery-mode microresonators for enhanced nonlinear optical light // Advanced Optical Materials. -2018. - Vol. 6, no. 18. - P. 1800343.

7. Schon J., Kloc C, Dodabalapur A, Batlogg B. An organic solid state injection laser // Science. - 2000. - Vol. 289, no. 5479.- Pp. 599-601.

8. Mas-Torrent M., Rovira C. Role of molecular order and solid-state structure in organic field-effect transistors // Chemical reviews. - 2011. - Vol. 111, no. 8.- Pp. 4833-4856.

9. Tyan Y.-S. Organic light-emitting-diode lighting overview // Journal of Photonics for Energy. - 2011. - Vol. 1, no. 1. - P. 011009.

10. Forrest S. R. The path to ubiquitous and low-cost organic electronic appliances on plastic // Nature. - 2004. - Vol. 428, no. 6986. - Pp. 911-918.

11. Wang X., Feng J., Bai Y, Zhang Q, Yin Y. Synthesis, properties, and applications of hollow micro-/nanostructures // Chemical reviews. — 2016. — Vol. 116, no. 18. — Pp. 10983-11060.

12. Venkatakrishnarao D., Chandrasekar R. Engineering the self-assembly of dcm dyes into whispering-gallery-mode ^-hemispheres and fabry-perot-type ^-rods for visible-nir (600-875 nm) range optical microcavities // Advanced Optical Materials. — 2016. — Vol. 4, no. 1.— Pp. 112-119.

13. Ilchenko V. S., Maleki L. Novel whispering-gallery resonators for lasers, modulators, and sensors // Laser Resonators IV / International Society for Optics and Photonics. — Vol. 4270. — 2001. — Pp. 120-130.

14. Wu X., Wang Y, Chen Q, Chen Y.-C, Li X., Tong L, Fan X. High-q, low-mode-volume microsphere-integrated fabry-perot cavity for optoflu-idic lasing applications // Photonics Research. — 2019. — Vol. 7, no. 1.— Pp. 50-60.

15. Homola J., Yee S. S., Gauglitz G. Surface plasmon resonance sensors // Sensors and actuators B: Chemical. — 1999. — Vol. 54, no. 1-2. — Pp. 315.

16. Derkachova A., Kolwas K. Size dependence of multipolar plasmon resonance frequencies and damping rates in simple metal spherical nanopar-ticles // The European Physical Journal Special Topics. — 2007. — Vol. 144, no. 1. — Pp. 93-99.

17. Wei G.-Q., Wang X.-D., Liao L.-S. Recent advances in organic whispering-gallery mode lasers // Laser & Photonics Reviews. — 2020. — Vol. 14, no. 11. — P. 2000257.

18. Ren M.-L., Liu W., Aspetti C. O., Sun L., Agarwal R. Enhanced second-harmonic generation from metal-integrated semiconductor nanowires via highly confined whispering gallery modes // Nature communications. — 2014. —Vol. 5, no. 1. — Pp. 1-8.

19. Su J. Label-free biological and chemical sensing using whispering gallery mode optical resonators: past, present, and future // Sensors. — 2017.— Vol. 17, no. 3. — P. 540.

20. Ilchenko V. S., Matsko A. B. Optical resonators with whispering-gallery modes-part ii: applications // IEEE Journal of selected topics in quantum electronics. - 2006. - Vol. 12, no. 1.- Pp. 15-32.

21. Matsko A., Savchenkov A., Strekalov D., Ilchenko V., Maleki L. Review of applications of whispering-gallery mode resonators in photonics and nonlinear optics // IPN Progress Report. - 2005.- Vol. 42, no. 162. — Pp. 1-51.

22. Gorodetskii M., Demchenko Y. A., Zaitsev D., Krutikov V., Zolotarevskii Y. M., Lyaskovskii V. High-q factor optical whispering-gallery mode microresonators and their use in precision measurements // Measurement Techniques. - 2015.- Vol. 57, no. 12.- Pp. 1386-1395.

23. Wei C, Liu S.-Y, Zou C.-L, Liu Y, Yao J, Zhao Y. S. Controlled self-assembly of organic composite microdisks for efficient output coupling of whispering-gallery-mode lasers // Journal of the American Chemical Society. - 2015. - Vol. 137, no. 1. - Pp. 62-65.

24. Lin G., Coillet A., Chembo Y. K. Nonlinear photonics with high-q whispering-gallery-mode resonators // Advances in Optics and Photonics. - 2017. - Vol. 9, no. 4. - Pp. 828-890.

25. Optical microresonator arrays of fluorescence-switchable diarylethenes with unreplicable spectral fingerprints / D. Okada, Z.-H. Lin, J.-S. Huang, O. Oki, M. Morimoto, X. Liu, T. Minari, S. Ishii, T. Nagao et al. // Materials Horizons. - 2020. - Vol. 7, no. 7. - Pp. 1801-1808.

26. Whitesides G. M., Grzybowski B. Self-assembly at all scales // Science.-2002.-Vol. 295, no. 5564.- Pp. 2418-2421.

27. Annadhasan M., Agrawal A. R., Bhunia S., Pradeep V. V., Zade S. S., Reddy C. M., Chandrasekar R. Mechanophotonics: Flexible single-crystal organic waveguides and circuits // Angewandte Chemie International Edition. - 2020. - Vol. 59, no. 33. - Pp. 13852-13858.

28. Sun C.-L., Gao Z., Teng K.-X, Niu L.-Y., Chen Y.-Z., Zhao Y. S., Yang Q.-Z. Supramolecular polymer-based fluorescent microfibers for switchable optical waveguides // ACS applied materials & interfaces.-2018.-Vol. 10, no. 31.- Pp. 26526-26532.

29. Ilchenko V. S., Savchenkov A. A., Byrd J., Solomatine I., Matsko A. B., Seidel D., Maleki L. Crystal quartz optical whispering-gallery resonators // Optics letters. — 2008. — Vol. 33, no. 14. — Pp. 1569-1571.

30. Chandrasekar R. Organic photonics: prospective nano/micro scale passive organic optical waveguides obtained from n-conjugated ligand molecules // Physical Chemistry Chemical Physics.— 2014.— Vol. 16, no. 16. — Pp. 7173-7183.

31. Patterson G. H., Piston D. W. Photobleaching in two-photon excitation microscopy // Biophysical journal. — 2000. — Vol. 78, no. 4.— Pp. 21592162.

32. Yan Y., Ye J., Wang K., Yao J., Zhao Y. S. Wavelength division multiplexer based on semiconductor heterostructures constructed via nanoar-chitectonics // Small. — 2018. — Vol. 14, no. 4. — P. 1702698.

33. Zhang W., Yao J., Zhao Y. S. Organic micro/nanoscale lasers // Accounts of chemical research. — 2016. — Vol. 49, no. 9. — Pp. 1691-1700.

34. Wang D., Seo H., Tin C.-C., Bozack M., Williams J., Park M., Tzeng Y. Lasing in whispering gallery mode in zno nanonails // Journal of applied physics. — 2006. — Vol. 99, no. 9. — P. 093112.

35. Lv Y., Xiong X., Liu Y, Yao J., Li Y. J., Zhao Y. S. Controlled outcou-pling of whispering-gallery-mode lasers based on self-assembled organic single-crystalline microrings // Nano letters. — 2019. — Vol. 19, no. 2. — Pp. 1098-1103.

36. Taniguchi H., Fujiwara T., Yamada H., Tanosaki S., Baba M. Whispering-gallery-mode dye lasers in blue, green, and orange regions using dye-doped, solid, small spheres // Applied physics letters. — 1993. — Vol. 62, no. 18. — Pp. 2155-2157.

37. Tomazio N. B., Sciuti L. F., de Almeida G. F., De Boni L., Mendon-ca C. R. Solid-state random microlasers fabricated via femtosecond laser writing // Scientific Reports. — 2018. — Vol. 8, no. 1. — Pp. 1-6.

38. Kozyreff G., Dominguez-Juarez J. L., Martorell J. Nonlinear optics in spheres: from second harmonic scattering to quasi-phase matched genera-

tion in whispering gallery modes // Laser & Photonics Reviews. — 2011. — Vol. 5, no. 6. — Pp. 737-749.

39. Two photon-pumped whispering-gallery mode lasing and dynamic regulation / J. Lu, F. Li, W. Ma, J. Hu, Y. Peng, Z. Yang, Q. Chen, C. Xu, C. Pan, Z. L. Wang // Advanced Science.— 2019.— Vol. 6, no. 22.— P. 1900916.

40. Mur M., Sofi J. A., Kvasic I, Mertelj A., Lisjak D, Niranjan V., Musevic I., Dhara S. Magnetic-field tuning of whispering gallery mode lasing from ferromagnetic nematic liquid crystal microdroplets // Optics express. — 2017. — Vol. 25, no. 2. — Pp. 1073-1083.

41. Guan G., Arnold S., Otugen V. Temperature measurements using a mi-crooptical sensor based on whispering gallery modes // AIAA journal. — 2006. — Vol. 44, no. 10. — Pp. 2385-2389.

42. Ioppolo T., Otugen M. V. Pressure tuning of whispering gallery mode resonators // JOSA B. — 2007. — Vol. 24, no. 10. — Pp. 2721-2726.

43. Naweed A., Farca G., Shopova S. I., Rosenberger A. Induced transparency and absorption in coupled whispering-gallery microresonators // Physical Review A. — 2005. — Vol. 71, no. 4. — P. 043804.

44. Mamonov E. A., Maydykovskiy A. I., Kolmychek I. A., Magnitskiy S. A., Murzina T. V. Polarization-resolved second harmonic generation microscopy of chiral g-shaped metamaterials // Physical Review B. — 2017. — Vol. 96, no. 7. — P. 075408.

45. Shen Y.-R. The principles of nonlinear optics // New York, Wiley-Interscience, 1984, 575 p. — 1984.

46. Jackson J. D. Classical electrodynamics. — 1999.

47. Kauranen M., Verbiest T., Persoons A. Second-order nonlinear optical signatures of surface chirality // Journal of Modern Optics.— 1998.— Vol. 45, no. 2. — Pp. 403-423.

48. Pershan P. S. Nonlinear optical properties of solids: Energy considerations // Phys. Rev. - 1963.-May.-Vol. 130. - Pp. 919-929.

49. Boyd R. W. Nonlinear optics. — Academic press, 2019.

50. Yao J. Q, Shi W. Q, Millerd J. E, Xu G. F, Garmire E, Birnbaum M. Room-temperature 1.06-0.53-^m second-harmonic generation with mgo:linbo3 // Opt. Lett. — 1990. —Dec.— Vol. 15, no. 23.— Pp. 1339-1341.

51. Eltoukhy H., Salama K., Gamal A. E. A 0.18-/spl mu/m cmos bioluminescence detection lab-on-chip // IEEE Journal of Solid-State Circuits. — 2006. — Vol. 41, no. 3. — Pp. 651-662.

52. Runge P., Zhou G., Ganzer F., Seifert S., Mutschall S., Seeger A. Polarisation insensitive coherent receiver pic for 100gbaud communication // Optical Fiber Communication Conference / Optical Society of America. — 2016. — Pp. Tu2D-5.

53. Feldmann J., Youngblood N., Wright C. D., Bhaskaran H., Pernice W. All-optical spiking neurosynaptic networks with self-learning capabilities // Nature. — 2019. — Vol. 569, no. 7755. — Pp. 208-214.

54. Novikov V. B., Nasonov A. A., Maydykovskiy A., Murzina T. V. Enhancement of optical second harmonic generation in hybrid plasmonic-photonic microcavities // JETP Letters. — 2018. — Vol. 108, no. 5. — Pp. 296-301.

55. Simon H. J., Mitchell D. E., Watson J. G. Optical second-harmonic generation with surface plasmons in silver films // Phys. Rev. Lett. — 1974. — Dec. — Vol. 33. — Pp. 1531-1534.

56. Enhanced nonlinear optical effects in organic frustum-shaped microresonators / E. A. Mamonov, V. B. Novikov, K. D. Zhdanova, N. V. Mitetelo, I. A. Kolmychek, D. Venkatakrishnarao, Y. S. Narayana, M. A. Mohid-don, R. Chandrasekar, T. V. Murzina // Laser Physics Letters. — 2017. — Vol. 14, no. 3. — P. 035403.

57. Wu Y., Yang X. Quantum theory for microcavity enhancement of second harmonic generation // Journal of Physics B: Atomic, Molecular and Optical Physics. — 2001. — Vol. 34, no. 11. — P. 2281.

58. Francois A., Riesen N., Ji H., Afshar V S., Monro T. M. Polymer based whispering gallery mode laser for biosensing applications // Applied Physics Letters. - 2015. - Vol. 106, no. 3. - P. 031104.

59. Barron L. D. Molecular Light Scattering and Optical Activity. - Cambridge University Press, 1982.

60. Decker M., Klein M. W., Wegener M., Linden S. Circular dichroism of planar chiral magnetic metamaterials // Opt. Lett. - 2007. - Apr. -Vol. 32, no. 7. - Pp. 856-858.

61. Huttunen M. J., Bautista G., Decker M., Linden S., Wegener M., Kaura-nen M. Nonlinear chiral imaging of subwavelength-sized twisted-cross gold nanodimers // Opt. Mater. Express. - 2011.-May. - Vol. 1, no. 1.-Pp. 46-56.

62. Bloembergen N., Chang R. K., Jha S. S., Lee C. H. Optical second-harmonic generation in reflection from media with inversion symmetry // Phys. Rev. - 1968. - Oct. - Vol. 174. - Pp. 813-822.

63. Valev V. K., Smisdom N., Silhanek A. V., Clercq B. D., Gillijns W., Ameloot M., Moshchalkov V. V., Verbiest T. Plasmonic ratchet wheels: Switching circular dichroism by arranging chiral nanostructures // Nano Letters. - 2009. - Vol. 9, no. 11. - Pp. 3945-3948.

64. Byers J. D., Yee H. I., Petralli-Mallow T., Hicks J. M. Second-harmonic generation circular-dichroism spectroscopy from chiral monolayers // Phys. Rev. B. - 1994. - May. - Vol. 49. - Pp. 14643-14647.

65. Fischer P., Buckingham A. D. Surface second-order nonlinear optical activity // J. Opt. Soc. Am. B. - 1998. - Dec. - Vol. 15, no. 12. - Pp. 29512957.

66. Kriech M. A., , Conboy J. C. Imaging chirality with surface second harmonic generation microscopy // Journal of the American Chemical Society. - 2005. - Vol. 127, no. 9. - Pp. 2834-2835.

67. Zhuo G.-Y., Lee H., Hsu K.-J., Huttunen M., Kauranen M., Lin Y.Y, Chu S.-W. Three-dimensional structural imaging of starch granules by second-harmonic generation circular dichroism // Journal of Microscopy. - 2014. - Vol. 253, no. 3. - Pp. 183-190.

68. Chen X., Raggio C, Campagnola P. J. Second-harmonic generation circular dichroism studies of osteogenesis imperfecta // Opt. Lett. — 2012. — Sep. - Vol. 37, no. 18. — Pp. 3837-3839.

69. Lee H., Huttunen M. J., Hsu K.-J., Partanen M., Zhuo G.-Y., Kaura-nen M., Chu S.-W. Chiral imaging of collagen by second-harmonic generation circular dichroism // Biomed. Opt. Express. — 2013. — Jun. — Vol. 4, no. 6. — Pp. 909-916.

70. Akhmanov S. A., Nikitin S. Y. Physical optics. — Clarendon Press, 1997.

71. Said A., Sheik-Bahae M., Hagan D, Wei T., Wang J., Young J., Stry-land E. V. Determination of bound and free-carrier nonlinearities in ZnSe, GaAs, CdTe, and ZnTe // JOSA B. — 1992. — Vol. 9. — Pp. 405-414.

72. Rangel-Rojo R., S.Yamada, Matsuda H., Kasai H., Nakanishi H., Kar A, Wherrett B. Spectrally resolved third-order nonlinearities in polydiacety-lene microcrystals: influence of particle size // J. Opt. Soc. Am. B. — 1998. —Vol. 15 (12).—Pp. 2937-2944.

73. Boni L. D., Andrade A., Corrêa D., Balogh D., Zilio S., Misoguti L., Mendoca C. Nonlinear absorption spectrum in MEH-PPV/Chloroform solution: a competition between two-photon and saturated absorption processes // J. Phys. Chem. B. — 2004. — Vol. 108 (17).—Pp. 5221-5224.

74. Rangel-Rojo R., Matsuda H., H.Kasai, Nakanishi H. Irradiance dependence of the resonant nonlinearities in an organic material // J. Opt. Soc. Am. B. — 2000. — Vol. 17 (8).—Pp. 1376-1382.

75. Gao Y., Zhang X., Li Y., Liu H., Wang Y., Chang Q., Jiao W., Song Y. Saturable absorption and reverse saturable absorption in platinum nanoparticles // Optics communications. — 2005.— Vol. 251, no. 4-6. — Pp. 429-433.

76. Sheik-Bahae M., Said A. A, Wei T. H., Hagan D. J., Stryland E. W. V. Sensitive measurements of optical nonlinearities using a single beam // J. Quantum Electron. — 1990. — Vol. QE-26. — Pp. 760-769.

77. Ganeev R. A., Ryasnyanskii A. I., Tugushev R. I., Kodirov M. K., Akhmedzhanov F. R., Usmanov T. Effect of higher order nonlinear opti-

cal processes on optical absorption in the photorefractive BSO and BGO crystals // Optics and Spectroscopy. - 2004. - Vol. 96 (4). - Pp. 584-590.

78. Li F., Lu P., Long H., Yang G., Li Y., Zheng Q. Nonlinear absorption in CuPc-doped PMMA thin film in the femtosecond regime: Experimental and theoretical studies // Optics Express. - 2008.- Vol. 16 (19).-Pp. 14571-14581.

79. Born M., Wolf E. Principles of optics: electromagnetic theory of propagation, interference and diffraction of light. - Elsevier, 2013.

80. Kohler A., Bassler H. Electronic processes in organic semiconductors: An introduction. - John Wiley & Sons, 2015.

81. Mandal P. K., Paul A., Samanta A. Excitation wavelength dependent fluorescence behavior of the room temperature ionic liquids and dissolved dipolar solutes // Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry. - 2006. - Vol. 182, no. 2. - Pp. 113-120.

82. Jozefowicz M., Heldt J. R. Excitation-wavelength dependent fluorescence of ethyl 5-(4-aminophenyl)-3-amino-2, 4-dicyanobenzoate // Journal of fluorescence. - 2011. - Vol. 21, no. 1. - Pp. 239-245.

83. Baranowski T., Dreier T., Schulz C., Endres T. Excitation wavelength dependence of the fluorescence lifetime of anisole // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2019. - Vol. 21, no. 27. - Pp. 14562-14570.

84. Mondal P. P., Diaspro A. Fundamentals of fluorescence microscopy: exploring life with light. - Springer Science & Business Media, 2013.

85. Demtreder V. Laser Spectroscopy: Basic Principles and Technique of Experiment [Russian translation]. - Moscow, 1985.

86. Delone N. B. Basics of interaction of laser radiation with matter. - Atlantica Seguier Frontieres, 1993.

87. He G. S., Tan L.-S., Zheng Q., Prasad P. N. Multiphoton absorbing materials: molecular designs, characterizations, and applications // Chemical reviews. - 2008. - Vol. 108, no. 4. - Pp. 1245-1330.

88. Vitha S., Bryant V., Zwa A., Holzenburg A. 3d confocal imaging of pollen // Microscopy and Microanalysis.— 2009.— 07. — Vol. 15.— Pp. 622 - 623.

89. Wang X., Liao Q., Lu X., Li H., Xu Z., Fu H. Shape-engineering of self-assembled organic single microcrystal as optical microresonator for laser applications // Scientific reports. — 2014. — Vol. 4. — P. 7011.

90. Chen R., Sun H. D. et al. Tuning whispering gallery mode lasing from self-assembled polymer droplets // Scientific reports. — 2013. — Vol. 3. — P. 1362.

91. Chiasera A., Dumeige Y., Feron P., Ferrari M., Jestin Y., Nunzi Con-ti G., Pelli S., Soria S., Righini G. C. Spherical whispering-gallery-mode microresonators // Laser & Photonics Reviews. — 2010. — Vol. 4, no. 3. — Pp. 457-482.

92. Grudinin I. S., Ilchenko V. S., Maleki L. Ultrahigh optical q factors of crystalline resonators in the linear regime // Physical Review A. — 2006. — Vol. 74, no. 6. — P. 063806.

93. PTsCTPsPfP/j Z < ,0/ ,0i//... /,0 //.: ".- 2010.

94. Righini G., Dumeige Y., Feron P., Ferrari M., Nunzi Conti G., Ris-tic D., Soria S. Whispering gallery mode microresonators: fundamentals and applications // Rivista del Nuovo Cimento. — 2011. — Vol. 34, no. 7. — Pp. 435-488.

95. Guo W.-H., Huang Y.-Z., Lu Q.-Y., Yu L.-J. Whispering-gallery-like modes in square resonators // IEEE journal of quantum electronics. — 2003. —Vol. 39, no. 9.—Pp. 1106-1110.

96. Guo W.-H., Huang Y.-Z., Lu Q.-Y., Yu L.-J. Modes in square resonators // IEEE journal of quantum electronics. — 2003. — Vol. 39, no. 12. — Pp. 1563-1566.

97. Tabata K., Braam D., Kushida S., Tong L., Kuwabara J., Kanbara T., Beckel A., Lorke A., Yamamoto Y. Self-assembled conjugated polymer spheres as fluorescent microresonators // Scientific reports. — 2014. — Vol. 4. — P. 5902.

98. Ioppolo T., Ayaz U., Otugen M. V. Tuning of whispering gallery modes of spherical resonators using an external electric field // Optics express. -2009.-Vol. 17, no. 19.-Pp. 16465-16479.

99. Smith D. D., Chang H., Fuller K. A. Whispering-gallery mode splitting in coupled microresonators // JOSA B. - 2003. - Vol. 20, no. 9. - Pp. 19671974.

100. Shi L., Zhu T., Huang D., Liu M. Thermo-optic tuning of integrated polymethyl methacrylate sphere whispering gallery mode resonator // IEEE Photonics Journal. - 2016. - Vol. 8, no. 5. - Pp. 1-7.

101. Henze R., Seifert T., Ward J., Benson O. Tuning whispering gallery modes using internal aerostatic pressure // Optics letters. - 2011. -Vol. 36, no. 23. - Pp. 4536-4538.

102. Collot L., Lefevre-Seguin V., Brune M., Raimond J., Haroche S. Very high-q whispering-gallery mode resonances observed on fused silica micro-spheres // EPL (Europhysics Letters). - 1993. - Vol. 23, no. 5. - P. 327.

103. Li Y., Abolmaali F., Allen K. W., Limberopoulos N. I., Urbas A., Rakovich Y., Maslov A. V., Astratov V. N. Whispering gallery mode hybridization in photonic molecules // Laser & Photonics Reviews. -2017.-Vol. 11, no. 2.-P. 1600278.

104. Brinker C. J., Lu Y., Sellinger A., Fan H. et al. Evaporation-induced self-assembly: nanostructures made easy // Advanced materials. - 1999. -Vol. 11, no. 7.-Pp. 579-585.

105. Takazawa K., Kitahama Y., Kimura Y., Kido G. Optical waveguide self-assembled from organic dye molecules in solution // Nano letters. -2005.-Vol. 5, no. 7.-Pp. 1293-1296.

106. Takazawa K., Inoue J.-i., Mitsuishi K., Takamasu T. Micrometer-scale photonic circuit components based on propagation of exciton polaritons in organic dye nanofibers // Advanced Materials. - 2011. - Vol. 23, no. 32. -Pp. 3659-3663.

107. Wang X., Liao Q, Li H, Bai S., Wu Y, Lu X., Hu H, Shi Q, Fu H. Near-infrared lasing from small-molecule organic hemispheres // Journal

of the American Chemical Society. — 2015. — Vol. 137, no. 29. — Pp. 92899295.

108. Vollmer F., Arnold S. Whispering-gallery-mode biosensing: label-free detection down to single molecules // Nature methods. — 2008. — Vol. 5, no. 7. — P. 591.

109. He L., Ozdemir §. K., Yang L. Whispering gallery microcavity lasers // Laser & Photonics Reviews. — 2013. — Vol. 7, no. 1. — Pp. 60-82.

110. Bondarev S., Knyukshto V., Stepuro V., Stupak A., Turban A. Fluorescence and electronic structure of the laser dye dcm in solutions and in polymethylmethacrylate // Journal of Applied Spectroscopy. — 2004. — Vol. 71, no. 2. — Pp. 194-201.

111. Design of organic molecules with large two-photon absorption cross sections / M. Albota, D. Beljonne, J.-L. Bredas, J. E. Ehrlich, J.-Y. Fu, A. A. Heikal, S. E. Hess, T. Kogej, M. D. Levin et al. // Science.— 1998. —Vol. 281, no. 5383. — Pp. 1653-1656.

112. Shao P., Huang Z., Li J., Chen S., Luo J., Qin J., Liu B. Two-photon absorption properties of two (dicyanomethylene)-pyran derivatives // Optical Materials. — 2006. — Vol. 29, no. 2-3. — Pp. 337-341.

113. Zhang C, Zou C.-L, Yan Y, Wei C, Cui J.-M., Sun F.-W., Yao J, Zhao Y. S. Self-assembled organic crystalline microrings as active whispering-gallery-mode optical resonators // Advanced Optical Materials. — 2013. — Vol. 1, no. 5. — Pp. 357-361.

114. Gao M., Wei C., Lin X., Liu Y, Hu F., Zhao Y. S. Controlled assembly of organic whispering-gallery-mode microlasers as highly sensitive chemical vapor sensors // Chemical Communications. — 2017. — Vol. 53, no. 21. — Pp. 3102-3105.

115. Fumaronitrile-based fluorogen: red to near-infrared fluorescence, aggregation-induced emission, solvatochromism, and twisted intramolecular charge transfer / X. Y. Shen, W. Z. Yuan, Y. Liu, Q. Zhao, P. Lu, Y. Ma, I. D. Williams, A. Qin, J. Z. Sun, B. Z. Tang // The Journal of Physical Chemistry C. — 2012. — Vol. 116, no. 19. — Pp. 10541-10547.

116. Pu L. Enantioselective fluorescent sensors: a tale of binol // Accounts of chemical research. - 2012. - Vol. 45, no. 2. - Pp. 150-163.

117. Shibasaki M., Matsunaga S. Design and application of linked-binol chi-ral ligands in bifunctional asymmetric catalysis // Chemical Society Reviews. - 2006. - Vol. 35, no. 3. - Pp. 269-279.

118. Correa D. S., De Boni L., Misoguti L., Cohanoschi I., Hernandez F. E., Mendonga C. R. Z-scan theoretical analysis for three-, four-and five-photon absorption // Optics communications. - 2007. - Vol. 277, no. 2. -Pp. 440-445.

119. He G. S., Qin H.-Y., Zheng Q. Rayleigh, mie, and tyndall scatterings of polystyrene microspheres in water: Wavelength, size, and angle dependences // Journal of Applied Physics. - 2009.- Vol. 105, no. 2.-P. 023110.

120. Taheri B., Liu H., Jassemnejad B., Appling D., Powell R. C., Song J. Intensity scan and two photon absorption and nonlinear refraction of c60 in toluene // Applied physics letters. - 1996. - Vol. 68, no. 10. - Pp. 13171319.

121. Low-lying excited states in crystalline perylene / T. Rangel, A. Rinn, S. Sharifzadeh, H. Felipe, A. Pick, S. G. Louie, G. Witte, L. Kronik, J. B. Neaton, S. Chatterjee // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2018. - Vol. 115, no. 2. - Pp. 284-289.

122. Venkataramudu U., Sahoo C., Leelashree S., Venkatesh M., Ganesh D., Naraharisetty S. R. G., Chaudhary A. K., Srinath S., Chandrasekar R. Terahertz radiation and second-harmonic generation from a single-component polar organic ferroelectric crystal // Journal of Materials Chemistry C. - 2018. - Vol. 6, no. 35. - Pp. 9330-9335.

123. Korthout K., Smet P. F., Poelman D. Whispering gallery modes in micron-sized srs: Eu octahedrons // Applied Physics Letters. - 2009. -Vol. 94, no. 5.- P. 051104.

124. Dong H., Sun L., Sun S., Xie W., Zhou L., Shen X., Chen Z. Indium oxide octahedra optical microcavities // Applied Physics Letters. - 2010. -Vol. 97, no. 22.- P. 223114.

125. Levine B., Bethea C, Thurmond C., Lynch R., Bernstein J. An organic crystal with an exceptionally large optical second-harmonic coefficient: 2-methyl-4-nitroaniline // Journal of Applied Physics. — 1979. — Vol. 50, no. 4. — Pp. 2523-2527.

126. Oudar J. t., Hierle R. An efficient organic crystal for nonlinear optics: methyl-(2, 4-dinitrophenyl)-aminopropanoate // Journal of applied physics. — 1977. — Vol. 48, no. 7. — Pp. 2699-2704.

127. Oster G., Wotherspoon N. Photobleaching and photorecovery of dyes // The Journal of Chemical Physics. — 1954. — Vol. 22, no. 1. — Pp. 157-158.

128. Diaspro A., Chirico G., Usai C, Ramoino P., Dobrucki J. Photobleaching. — 2010. — 08. — Pp. 690-702.

129. Casperson L. W. Threshold characteristics of multimode laser oscillators // Journal of Applied Physics. — 1975. — Vol. 46, no. 12. — Pp. 51945201.

130. Mamonov E. A, Maydykovskiy A. I., Mitetelo N. V., Venkatakrish-narao D., Chandrasekar R., Murzina T. V. Whispering gallery modes in two-photon fluorescence from spherical dcm dye microresonators // Laser Physics Letters. — 2018. — Vol. 15, no. 3. — P. 035401.

131. Berglund A. J. Nonexponential statistics of fluorescence photobleaching // The Journal of Chemical Physics. — 2004. — Vol. 121, no. 7. — Pp. 28992903.

132. Novikov V. B., Mamonov E. A., Kopylov D. A., Mitetelo N. V., Venkatakrishnarao D., Narayana Y., Chandrasekar R., Murzina T. V. Nonlinear optical effects in organic microstructures // Nonlinear Optics and Applications X / International Society for Optics and Photonics. — Vol. 10228.— 2017. —P. 102280J.

133. Two-photon luminescence and second-harmonic generation in organic nonlinear surface comprised of self-assembled frustum shaped organic microlasers / D. Venkatakrishnarao, Y. S. Narayana, M. A. Mohaiddon, E. A. Mamonov, N. Mitetelo, I. A. Kolmychek, A. I. Maydykovskiy, V. B. Novikov, T. V. Murzina, R. Chandrasekar // Advanced Materials. — 2017. —Vol. 29, no. 15. —P. 1605260.

134. Venkatakrishnarao D, Sahoo C, Mamonov E. A., Novikov V. B., Mitetelo N . V., Naraharisetty S. R. G., Murzina T. V., Chandrasekar R. Chiral organic photonics: self-assembled micro-resonators for an enhanced circular dichroism effect in the non-linear optical signal // Journal of Materials Chemistry C. — 2017. - Vol. 5, no. 47. - Pp. 12349-12353.

135. Mitetelo N., Venkatakrishnarao D, Ravi J., Popov M, Mamonov E., Murzina T. V., Chandrasekar R. Chirality-controlled multiphoton luminescence and second-harmonic generation from enantiomeric organic micro-optical waveguides // Advanced Optical Materials. — 2019. — Vol. 7, no. 11. — P. 1801775.

136. Popov M, Mamonov E, Mitetelo N., Zhdanova K., Ravi J., Chandrasekar R., Murizina T. Laser intensity-dependent nonlinear-optical effects in organic whispering gallery mode cavity microstructures // Optics Letters. — 2020. — Vol. 45, no. 16. — Pp. 4622-4625.

137. Mitetelo N. V., Popov M. E., Mamonov E. A., Maydykovskiy A. I., Venkatakrishnarao D., Ravi J., Chandrasekar R., Murzina T. V. Chirality driven effects in multiphoton excited whispering gallery mode microresonators prepared by a self-assembly technique // Laser Physics Letters. — 2020. — Vol. 17, no. 3. — P. 036201.

138. Pradeep V. V., Mitetelo N., Annadhasan M., Popov M., Mamonov E., Murzina T., Chandrasekar R. Ambient pressure sublimation technique provides polymorph-selective perylene nonlinear optical microcavities // Advanced Optical Materials. — 2020. — Vol. 8, no. 1. — P. 1901317.