Резонансные оптические и магнитооптические эффекты в наноструктурах и фотонных кристаллах тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.21, кандидат физико-математических наук Жданов, Александр Григорьевич

• Жданов, Александр Григорьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2011

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Жданов, Александр Григорьевич

Введение

Глава I

Резонансные эффекты и способы их изучения в наноструктурах и фотонных кристаллах

1. Магнитооптические свойства однородной среды.

1.1. Тензор диэлектрической проницаемости прозрачной среды.

1.2. Собственные моды.

1.3. Магнитооптические явления.

2. Резонансные оптические и магнитооптические эффекты, вызванные локальными и поверхностными плазмон-полярито-нами.

2.1. Локальные плазмоны в металлических наночастицах

2.2. Поверхностные плазмон-поляритоны на границе раздела металл-диэлектрик.

2.2.1. Понятие аномалии Вуда.

2.2.2. Экстраординарное оптическое пропускание.

2.3. Усиление магнитооптического эффекта Керра локальными плазмонами.

3. Резонансные оптические и магнитооптические эффекты в тонких пленках и одномерных фотонных кристаллах.

3.1. Оптические эффекты в тонких пленках.

3.1.1. Многолучевая интерференция плоской монохроматической волны в тонкой пленке.

3.1.2. Матричный метод расчета многослойных микроструктур

3.2. Микроструктуры с фотонной запрещенной зоной.

3.2.1. Фотонные кристаллы.

3.2.2. Фотонные микрорезонаторы.

3.2.3. Магнитные фотонные кристаллы и микрорезонаторы

3.3. Сверхбыстрая динамика резонансных оптических и магнитооптических эффектов.

3.3.1. Кросс-корреляционные методики детектирования ультракоротких лазерных импульсов.

3.3.2. Методика накачки-зондирования.

3.3.3. Исследования в области сверхбыстрой магнитооптики.

4. Метод оптического пинцета для изучения мирообъектов. . 53 4.1. Принцип работы оптического пинцета.

4.1.1. Понятие оптического пинцета и принцип его действия.

4.1.2. Принципиальная схема установки оптического пинцета.

4.1.3. Оценка величин сил, действующих на микрочастицу

4.1.4. Последовательная теория сил, действующих на микрочастицу в оптической ловушке.

4.1.5. Особенности калибровки многолучевого оптического пинцета.

4.1.6. Типичные применения оптического пинцета.

Глава II

Локальное усиление оптического поля вблизи одиночных микро- и наночастиц

1. Усиление оптического поля вблизи микро- и наночастиц

1.1. Экспериментальные образцы.

1.2. Описание экспериментальной установки.

1.3. Калибровка экспериментальной установки.

1.3.1. Теоретические основы калибровки установки оптического пинцета.

1.3.2. Результаты калибровки.

1.4. Локальное усиление оптического поля одиночными частицами.

1.4.1. Подбор интенсивности накачки.

1.4.2. Плазмонное усиление оптического поля.

1.4.3. Резонансы Ми в одиночных микрочастицах

1.5. Коллективные эффекты.

2. Силовые эффекты при резонансном усилении оптического поля вблизи наночастиц.

2.1. Описание экспериментальной установки.

2.2. Наблюдение смещения захваченной частицы под действием дополнительного излучения.

2.3. Зависимость смещения захваченной частицы от мощности накачки.

2.4. Корреляции смещения частицы и интенсивности люминесценции красителя.

Глава III

Возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов в магнитоплазмонных наноструктурах

1. Магнитооптические эффекты, вызванные возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов.

2. Усиление магнитооптического меридионального эффекта Керра поверхностными плазмон-поляритонами.

3. Экспериментальных образцы.

3.1. Структуры с одномерным упорядочением.

3.2. Структуры с двумерным упорядочением.

4. Схема экспериментальной установки для оптической и магнитооптической спектроскопии.

5. Оптические резонансные особенности.

5.1. Образцы с одномерным упорядочением.

5.2. Образцы с двумерным упорядочением.

6. Магнитооптические резонансные особенности.

6.1. Образцы с одномерным упорядочением.

6.2. Образцы с двумерным упорядочением.

Глава IV

Резонансное усиление эффекта Фарадея в одномерных магнитофотонных кристаллах

1. Усиление эффекта Фарадея в магнитофотонных кристаллах

1.1. Предварительные расчеты.

1.2. Сравнение с экспериментальными результатами.

1.2.1. Экспериментальные образцы.

1.2.2. Результаты спектроскопии оптических и магнитооптических свойств.

1.2.3. Аппроксимация результатов эксперимента

1.3. Анализ численных результатов.

1.3.1. Локализация поля в магнитных слоях.

1.3.2. Сравнение магнитных фотонных кристаллов и микрорезонаторов.

2. Сверхбыстрая динамика эффекта Фарадея в фотоннокристаллических структурах.

2.1. Предварительные оценки.

2.2. Экспериментальная методика измерения временной зависимости оптического пропускания и эффекта Фарадея

2.2.1. Экспериментальная установка.

2.2.2. Экспериментальная установка для магнитооптических измерений.

2.2.3. Интерпретация результатов кросс-корреляционных измерений.

2.3. Экспериментальные образцы и их характеризация

2.4. Экспериментальные результаты.

2.4.1. Пленка толщиной 11 мкм.

2.4.2. Пленка толщиной 30 мкм.

2.5. Численные расчеты временной зависимости оптического и магнитооптического отклика фотоннокри-сталлических структур.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Резонансные оптические и магнитооптические эффекты в наноструктурах и фотонных кристаллах»

Диссертационная работа посвящена экспериментальному изучению оптических и магнитооптических эффектов в наноструктурах и фотонных кристаллах, вызванных воздействием лазерного излучения. Основной задачей работы является подбор экспериментальных техник и экспериментальное изучение резонансных оптических и магнитооптических эффектов в наноструктурах различной размерности: металлических нано-частицах, периодически напоструктурированных поверхностей металла и многослойных диэлектрических структур (фотонных кристаллов) в видимом, ближнем ИК, ближнем УФ диапазонах.

Резонансное усиление оптических и магнитооптических эффектов в наноструктурах различной размерности обусловлено различными механизмами. В случае нуль-мерных металлических наноструктур (наноча-стицы) усиление оптических эффектов обусловлено возбуждением локальных плазмонов. Оптическое поле вблизи таких частиц многократно усиливается в области пространства сопоставимой с размерами частицы. Оптическая частота резонанса обусловлена размерами частиц, материалом частиц и их окружением. Плазмонный резонанс крайне чувствителен к ближайшему окружению частиц и может применяться, в частности, в различных химических сенсорах для детектирования ультрамалых концентраций веществ. Наиболее яркие плазмонные эффекты наблюдаются на наночастицах благородных металлов: серебра и золота. Для экспериментального наблюдения плазмонного усиления локального поля вблизи одиночных металлических наночастиц неообходимо зафиксировать частицу в пространстве и поместить в область частицы невоз-мущающий зонд. Уникальной экспериментальной методикой, позволяющей работать с одиночными микро- и нанообъектами, является метод лазерного (оптического) пинцета. Кроме того, что этот метод позволяет зафиксировать одиночный микрообъект в пространстве с помощью жестко сфокусированного лазерного пучка, он также позволяет измерять силы порядка нескольких фемтоньютонов. Таким образом, применив данный метод для изучения одиночных наночастиц, можно пронаблюдать также и корреляцию усиления оптического поля с оптической силовой отдачей, обусловленной неоднородностью усиления локального поля. Кроме того, применяя метод фотонно-силовой микроскопии, можно провести прямую спектроскопию плазмонных свойств нано- и микрообъектов по величине силового взаимодействия исследуемого объекта с лазерным излучением калиброванной интенсивности, что невозможно сделать любыми другими методами.

Резонансные оптические эффекты в двумерных металлических наноструктурах, т.е. наноструктурированных поверхностях металлов, обусловлены резонансным возбуждением поверхностных плазмон-поляри-тонов. Резонансное возбуждение происходит при условии фазового синхронизма между тангенциальной составляющей падающей электромагнитной волны, векторов обратной решетки периодической структуры поверхности и волнового вектора поверхностного плазмон-поляритопа. Эти условия выражаются в резонансных особенностях частотно-угловых спектров коэффициента отражения подобных структур. По аналогии с фотонными кристаллами (многослойными диэлектрическими структурами) подобные структуры могут быть названы двумерными плазмон-ными кристаллами. Намагниченность такой наноструктуры приводит также к резонансным особенностям в спектрах магнитооптических эффектов. Как и для наночастиц наиболее удобными материалами являются серебро и золото. С другой стороны, эти материалы не обладают ферро- или ферримагнитным упорядочением, следовательно, не проявляют магнитооптических эффектов. Магнитные материалы, обладают большим поглощением на длине волны оптического диапазона, длина пробега поверхностного плазмона мала, следовательно эффективность резонансного возбуждения поверхностного плазмона на периодически структурированной металлической поверхности мала. Возможным компромиссом между эффективностью резонансного возбуждения поверхностных плазмонов и величиной магнитооптических эффектов является рассмотрение никеля.

Фотонными кристаллами называются одно- двух- или трехмерные периодические структуры с характерным пространственным периодом порядка длины волны электромагнитного излучения видимого, ближнего УФ или ближнего ИК диапазонов. Как правило, такие структуры являются прозрачными для оптического излучения. При наличии ферро- или ферримагнитных компонентов, такие фотонные кристаллы также называют магнитофотонными. В работе рассмотрены одномерные магнитофотонные кристаллы. В таких структурах проявляются оптические резонансы подобные резонансам Фабри-Перо, возникающие благодаря многократному отражению оптической волны в слоях структуры и многолучевой интерференции. Оптические спектры коэффициентов отражения и пропускания могут быть описаны на языке фотонной запрещенной зоны по аналогии с электронной запрещенной зоной для обычных кристаллов в физике твердого тела. Наличие ферро-или ферримагнитого упорядочения в слоях такой структуры приводит к появлению аксиально-симметричных недиагональных компонент тензоров диэлектрической проницаемости соответствующих слоев структуры. Аксиальная симметрия обуславливает нечетность инверсии по времени, что приводит к невзаимным магнитооптическим эффектам, таким как эффект Фарадея. В магнитофотонных кристаллах эффект Фарадея может значительно усиливаться по сравнению с однородной пластиной за счет конструктивной многолучевой интерференции благодаря невзаимной природе эффекта. Резонансные условия усиления эффекта Фарадея в магнитофотонных кристаллах могут быть выражены и в терминах фотонной запрещенной зоны и закона дисперсии. Угол фарадеевского вращения плоскости поляризации благодаря невзаимности эффекта может рассматриваться как часы, отсчитывающие время взаимодействия излучения с веществом. Таким образом, замедление групповой скорости может интерпретироваться как увеличение времени взаимодействия излучения с веществом, с одной стороны, и как увлечение числа проходов в структуре за счет многократных переотражений в слоях структуры, с другой стороны. И то, и другое приводит к частотно-угловому резонансу магнитооптического эффекта Фарадея. Особенности динамики распространения ультракоротких лазерных импульсов и сверхбыстрой динамики эффекта Фарадея служат дополнительным подтверждением подобных механизмов усиления в многослойных фотонных структурах.

Итак, в нуль-мерных наноструктурах (металлические наночастицы) оптические резонансы обусловлены возбуждением локальных плазмо-нов, в двумерных и квазитрехмерных наноструктурах (нанострукту-рированные поверхности металлов) оптические резонансы обусловлены возбуждением поверхностных плазмон-поляритонов. В случае одномерных магнитофотонных кристаллов имеют место резонансы схожие с резонансами Фабри-Перо, вызванные многолучевой интерференцией в слоях структуры. При наличии магнитного материала также возникает усиление магнитооптических эффектов.

Целью диссертационной работы является экспериментальное обнаружение, изучение и систематизация резонансных оптических и магнитооптических эффектов в наноструктурах различной размерности и фотонных кристаллах, вызванных структурной дисперсией образца.

Актуальность работы заключается в фундаментальном интересе к механизмам оптических резонансов и резонансному усилению магнитооптических эффектов в наноструктурах и фотонных кристаллах. Растущий интерес к плазмонным наноструктурам и наночастицам сопровождается большим количеством работ в этой области, однако, малоохва-ченной областью, остается магнитоплазмоника, т.е. изучение резонансов магнитооптических эффектов имеющих плазмонную природу. Что касается плазмон-активных наночастиц, то работ, посвященных изучению одиночных наночастиц сравнительно мало. Фотонные кристаллы, особенно одномерные изучены сравнительно хорошо, однако, детальное объяснение механизмов усиления эффекта Фарадея в магнитофотонных кристаллах, основанное на анализе пространственного распределения оптического поля в структуре и ее дисперсионных свойств, как и анализ сверхбыстрой временной динамики эффекта в литературе отсутствует.

Практическая ценность работы заключается:

• в экспериментальной демонстрации использования метода лазерного пинцета в качестве средства диагностики и прямой силовой спектроскопии плазмонных свойств одиночных объектов размером от сотен нанометров до нескольких микрон;

• в экспериментальной демонстрации возможности возбуждения поверхностных плазмон-поляритонов на наноструктурированной поверхности никеля и возможности управления резонансными особенностями как в оптическом, так и в магнитооптическом отклике меняя угол поворота образца либо угол падения и длину волны используемого излучения;

• в результатах численных расчетов оптимальных с точки зрения усиления эффекта Фарадея магнитофотонных структур и анализа динамики распространения ультракоротких лазерных импульсов в них с учетом динамики плоскости поляризации, т.е. эффекта Фарадея.

Научная новизна работы заключается в следующем:

• Обнаружен парный эффект плазмонного усиления оптического поля между одиночными наночастицами. Методом лазерного пинцета, совмещенного с конфокальной схемой спектроскопии измерена зависимость усиления оптического поля от расстояния между плазмон-активными объектами.

• Обнаружен эффект силовой отдачи, вызванной неоднородным резонансным усилением оптического поля сфокусированного лазерного излучения вблизи захваченного микрообъекта.

• Продемонстрировано возбуждение поверхностных плазмон-поля-ритонов на наноструктурированной поверхности никеля. Измерены серии частотно-угловых спектров экваториального магнитооптического эффекта Фарадея, показано резонансное плазмонно-индуцированное усиление магнитооптического отклика.

• С помощью метода матриц распространения проведен расчет одномерных магнитофотонных структур. Показана связь между дисперсионными свойствами таких структур, пространственным распределении оптического поля в них и резонансным усилением оптических и магнитооптических свойств

• Численно рассчитаны временные зависимости фарадеевского угла для магнитофотонных структур. Показаны временные особенности оптического и магнитооптического откликов на временах порядка нескольких фемтосекунд. На примере однородных пластин феррит-граната экспериментально обнаружена зависимость эффекта Фарадея от времени

Научные положения и результаты, выносимые на защиту:

• В зазоре между двумя одиночными микрочастицами, частично покрытыми металлическими наночастицами и помещенными в раствор красителя, происходит усиление локального оптического поля, приводящее к резонансному усилению люминесценции красителя. Резонансы усиления локального оптического поля обусловлены взаимодействием локальных плазмонов в соседних наночастицах

• При неоднородном резонансном усилении оптического поля лазерного излучения вблизи плазмон-активной микрочастицы, помещенной в краситель, возникает эффект силовой отдачи благодаря плазмонному усилению люминесценции. Величина силы, действующей на микрочастицу составляет порядка 100 фН при мощности лазерной накачки 1600 мкВт

• Резонансное возбуждение поверхностных плазмон-поляритонов на периодически структурированной поверхности никеля при выполнении условий фазового синхронизма между падающим излучением, поверхностным плазмоном и вектором обратной решетки структуры, приводит к появлению резонансных особенностей в спектрах экваториального магнитооптического эффекта Керра

• На длинноволновом краю фотонной запрещенной зоны магни-тофотонного кристалла наблюдается усиление эффекта Фарадея, вызванное многолучевой интерференцией. При этом пучности стоячей электромагнитной волны имеют место в магнитных слоях структуры, имеющих больший коэффициент преломления. При смене контраста структуры, пучности электромагнитной волны локализуются в магнитных слоях при длине волны излучения, соответствующей коротковолновому краю фотонной запрещенной зоны. При этом усиление эффекта Фарадея наблюдается также на коротковолновом краю фотонной запрещенной зоны. Усиление эффекта Фарадея коррелирует с локализацией оптического поля в магнитных слоях структуры и может рассматриваться как магнитооптический аналог эффекта Боррманна

• Угол фарадеевского вращения в одномерных фотонных кристаллах нелинейно зависит от числа слоев структуры благодаря росту добротности резонансов многолучевой интерференции с ростом числа слоев структуры. Это может рассматриваться как нелинейный закон Верде для фотоннокристаллических структур

• Угол фарадеевского вращения при распространении ультракоротких лазерных импульсов через тонкие пленки и фотоннокристаллические структуры зависит от времени. Характер зависимости определяется соотношением длины импульса и толщины структуры, а также спектральным положением несущей частоты лазерного импульса относительно спектральных резонансных особенностей структуры

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, содержащего выводы, списка литературы и 3-х приложений. Основная часть работы имеют следующую структуру:

Заключение диссертации по теме «Лазерная физика», Жданов, Александр Григорьевич

Заключение

Исследования, проведенные в рамках диссертационной работы, посвящены экспериментальному изучению оптических и магнитооптических эффектов в наноструктурах и фотонных кристаллах. Приведены результаты экспериментального обнаружения резонансных особенностей оптического и магнитооптического откликов таких структур, а также результаты численных расчетов.

В рамках диссертационной работы получены следующие основные результаты:

1. Обнаружено усиление локального оптического поля вблизи микрочастиц вЮъ диаметром 2 мкм и 3.44 мкм, частично покрытых наночастицами серебра диаметром 30 нм с относительной долей покрытия ~ 10%. Индикатором усиления локального оптического поля служил сигнал люминесценции водного раствора красителя родамина 6Ж, в который были помещены изучаемые частицы, захваченные с помощью лазерного пинцета. Для частиц диаметром 2 мкм обнаружено усиление люминесценции на 10% по сравнению с фоновым сигналом. Для частиц диаметром 3.44 мкм обнаружен дополнительный механизм усиления люминесценции благодаря резонансам Ми

2. При контролируемом сближении пары микрочастиц диаметром 2 мкм, частично покрытых наночастицами серебра диаметром 30 им, на расстояния порядка 30 нм с помощью двулучевого лазерного пинцета обнаружено усиление люминесценции в 2 раза. Это обусловлено усилением локального оптического поля вблизи металлических наночастиц, покрывающих микрочастицы. Взаимодействие захваченных частиц друг с другом при их сближении приводит к резонансному усилению оптического поля в зазоре между ними, сопровождающемуся вспышками люминесценции в 2.6 раза сильнее фонового значения

3. Методом фотонно-силовой лазерной микроскопии измерена величина силы, действующей на захваченную микрочастицу (с? = 2 мкм), частично покрытую металлическими наночастицами (с1 = 30 нм) и погруженную в водный раствор красителя родамина 6Ж, при облучении захваченной частицы лазерным излучением. Величина такой силы составляет 40 фН при мощности зондирующего лазерного излучения 1 мкВт и длине волны А = 532 нм. При мощности лазерного излучения 1600 мкВт обнаружены силовые флуктуации до 400 фН, коррелирующие с флуктуациями усиления люминесценции. Это может быть интерпретировано, как результат оптической отдачи при плазмонно-усиленной люминесценции вблизи металлических наночастиц, покрывающих захваченную микрочастицу

4. Продемонстрирована возможность возбуждения поверхностных плазмон поляритонов в одномерных и двумерных никелевых структурах при соблюдении условий фазового синхронизма между компонентной падающей объемной волны, волновым вектором поверхностного плазмона и вектором обратной решетки структуры. Обнаружен резонансный провал в спектрах отражения таких структур, соответствующий возбуждению поверхностных плазмо-нов. Характерная спектральная ширина особенности составляет АА ~ 20 нм на длине волны А ~ 600 нм

5. Обнаружены резонансные особенности в спектральных зависимостях экваториального эффекта Керра, коррелирующие со спектральными особенностями коэффициентов отражения в двумерных и одномерных периодических никелевых наноструктурах. Для одномерных структур резонансная особенность в спектральной зависимости магнитооптического эффекта Керра составила 2 • Ю-3, что в 20 раз превышает соответствующее значение эффекта для гладкой поверхности никеля на той же длине волны (А = 620 нм)

6. Методом матриц распространения проведен расчет оптических и магнитооптических свойств одномерных фотонно-кристаллических структур с учетом дисперсионных свойств материалов слоев. Для фотонных кристаллов с 11 слоями показано усиление эффекта Фарадея на длинноволновом краю фотонной запрещенной зоны в 6.5 раз по сравнению с однородной пластиной Ві:УЮ такой же толщины. Проведена аппроксимация результатов экспериментального измерения величины эффекта Фарадея в таких структурах. Рассмотрены механизмы усиления эффекта Фарадея в одномерных фотонных кристаллах и микрорезонаторах, связанные с перераспределением пространственной локализации оптического поля в слоях структур. Показано, что усиление эффекта Фарадея наблюдается при условии максимумов стоячей электромагнитной волны в магнитных слоях структуры, что имеет прямую аналогию с эффектом Боррманна для кристаллов. По результатам численных расчетов также обнаружена нелинейная зависимость фарадеев-ского угла от толщины фотонного кристалла

7. Экспериментально обнаружена зависимость фарадеевского угла от времени при прохождении ультракороткого лазерного импульса длительностью ~ 100 фс через тонкие пленки гадолиний-галлиевого граната с толщинами сі = 11 мкм и сі — 30 мкм. С помощью модифицированного метода матриц распространения показано влияние резонансных спектральных особенностей тонких пленок и фотонно-кристаллических структур на динамику эффекта Фарадея для ультракоротких лазерных импульсов.

Результаты диссертационной работы опубликованы в работах: [64, 65,77,83-86].

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Жданов, Александр Григорьевич, 2011 год

1. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М., Электродинамика сплошных сред. — Москва: Наука, 1982.

2. А.К. Звездин, В.А. Котов, Магнитооптика тонких пленок. -Москва: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1988.

3. Т. Imamura, К. Matsumoto, М. Inoue, М. Gomi, Т. Fujii, Convenient spectrum measurement of magneto-optic Faraday effect utilizing off-crossed polarization//J. Appl. Phys. 1994.- Vol. 33, p. L679.

4. J. M. Pitarke, V. M. Silkin, E. V. Chulkov, P. M. Echenique, Theory of surface plasmons and surface-plasmon polaritons//Rep. Prog. Phys. 2007. - Vol. 70, p. 1-87.

5. H. R. Raether, Surface plasmons on smooth and rough surfaces and on gratings. Berlin: Springer, 1998.

6. R.W.Wood, Anomalous diffraction gratings//Phys. Rev. 1935.- Vol. 48, p. 928-936.

7. S. I. Bozhevolnyi, J. Erland, K. Leosson, P. M. W. Skovgaard, J. M. Hvam, Waveguiding in surface plasmon polariton band gap structures //Phys. Rev. Lett.- 2001.- Vol.86, p. 308.

8. S. I. Bozhevolnyi, V. Coello, Elastic scattering of surface plasmon polaritons: Modeling and experiment//Phys. Rev. B- 1998.- Vol. 58, p. 10 899.

9. S. I. Bozhevolnyi, V. S. Volkov, K. Leosson, A. Boltasseva, Bend loss in surface plasmon polariton band-gap structures// Appl. Phys. Lett.— 2001,- Vol.79, p. 1076.

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

11. J. Bravo-Abad, A. Digiron, F. Przybilla, C. Genet, F. J. Garcia-Vidal, L. Martin-Moreno, T. W. Ebbesen, How light emerges froman illuminated array of subwavelength holes// Nature Physics- 2006.— Vol. 2, p. 120.

12. M. Sarrazin, J. Vigneron, J. Vigoureux, Role of Wood anomalies in-optical properties of thin metallic films with a bidimensional array of subwavelength holes//Phys.Rev.B- 2003.- Vol.67, p. 085415.

13. S. U. Jen, К. C. Chen, Enhancement of polar Kerr effect by forming Au nanoparticles on Ni surface// J. Appl. Phys.- 2005.- Vol.97, p. 10M311.

14. S. Tomita, T. Kato, S. Tsunashima, S. Iwata, M. Fujii, S. Hayashi, Magneto-optical Kerr effects of yttrium-iron garnet thin films incorporating gold nanoparticles//Phys. Rev. Lett.- 2006.- Vol.96, p.167402.

15. C.A. Ахманов, С.Ю. Никитин, Физическая оптика. Москва: Наука, 2004.

16. D.S. Bethune, Optical harmonic generation and mixing in multilayer media: analysis using optical transfer matrix techniques// J. Opt. Soc. Am. B- 1989.- Vol.6, p. 910.

17. H. Kato, T. Matsushita, A. Takayama, M. Egawa, K. Nisimura, M. Inoue, Theoretical analysis of optical and magneto-optical properties of one-dimensional magnetophotonic crystals// J. Appl. Phys. 2003.• Vol. 93, p. 3906.

18. A.G. Zhdanov, A.A. Fedyanin, T.V. Dolgova, A.V. Baryshev, A.B. Khanikaev, H. Uchida, M. Inoue, Wood's anomaly in two-dimensional plasmon-assisted magnetophotonic crystals//Proc. of SPIE- 2007.-Vol. 6728, p. 67282v2-l.

19. A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, K. Nishimura, H. Uchida, M. Inoue, Enhanced Faraday and nonlinear magneto-optical kerr effects in magnetophotonic crystals// J. Magn. Magn. Mater.-2004. Vol. 282, p. 256.

20. S. Kahl, A.M. Grishin, Enhanced Faraday rotation in all-garnet magnetophotonic crystal//Appl. Phys. Lett. 2004.- Vol.84, p. 1438.

21. A.Yariv, P.Yeh, Optical Waves in Crystals. New York: Wiley, 1984.

22. M. Bayer, T. Gutbrod, A. Forchel, T. L. Reinecke, P. A. Knipp, R. Werner, J. P. Reithmayer, Optical demonstration of a crystal band structure formation//Phys. Rev. Lett.- 1999.- Vol. 83, p. 5374.

23. J. A. Armstrong, Measurement of picosecond laser pulse widths//Appl. Phys. Lett.- 1967,- Vol. 16, p. 10.

24. E.J. Akutowicz, On the determination of the phase of a Fourier integral //I. Trans. Amer. Math. Soc.- 1956.- Vol.83, p. 179-192.

25. R. Trebino, Е.К. Gustafson, А.Е. Siegman, Fourth-order partial-coherence effects in the formation of integrated-intensity gratings with pulsed light sources//J. Opt. Soc. Am. B- 1986.- Vol.3, p. 1295.

26. A. V. Kimel, A. Kirilyuk, P. A. Usachev, R. V. Pisarev, A. M. Balbashov, Th. Rasing, Ultrafast non-thermal control of magnetization by instantaneous photomagnetic pulses//Nature 2005.- Vol. 435, p. 03564.

27. L.P. Pitaevskii, Общая теория Ван-дер-Ваальсовых сил // ЖЭТФ — 1961.- Vol. 12, p. 1008.

28. Egberto Munin, Picosecond magneto-optical phenomena in turbid media: toward magneto-optical characterization of highly scattering biological samples//Appl. Opt.- 1997.- Vol.36, p. 2990.

29. S. R. Woodford, A. Bringer, S. Blugel, Interpreting magnetization from Faraday rotation in birefringent, magnetic media// J. Appl. Phys.2007,- Vol. 101, p. 053912.

30. G. P. Zhang, W. Hubner, Georgios Lefkidis, Yihua Bai, Thomas F. George, Paradigm of the time-resolved magneto-optical Kerr effect for femtosecond magnetism//Nature 2009.- Vol. 5, p. 499.

31. A. Ashkin, Acceleration and trapping of particles by radiation pressure //Phys. Rev. Lett.- 1970.- Vol.24, p. 156-159.

32. T.A. Nieminen, V. L. Y. Loke, G. Knoner, M. Branczyk, Toolbox for calculation of optical forces and torques//PIERS Online- 2007. Vol. 3, p. 338-342.

33. T.A. Nieminen, H. Rubinsztein-Dunlop, N.R. Heckenberg, Calculation and optical measurement of laser trapping forces on non-spherical particles//Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer 2001,- Vol. 70, p. 627-637.

34. Tsvi Tlusty, Amit Meller, Roy Bar-Ziv, Optical gradient forces of strongly localized fields//Phys. Rev. Lett.- Aug 1998.- Vol.81, p. 1738-1741.

35. Lukas Novotny, Randy X. Bian, X. Sunney Xie, Theory of nanometric optical tweezers//Phys. Rev. Lett.- Jul 1997.- Vol.79, №4.- p. 645648.

36. G. Romano, L. Sacconi, M. Capitanio, F. S. Pavone, Force and torque measurements using magnetic micro beads for single molecule biophysics//Opt. Comm.- 2002,- Vol.215, p. 323-331.

37. Chun-Cheng Huang, Chia-Fong Wang, Dalip Singh Mehta, Arthur Chiou, Optical tweezers as sub-pico-newton force transducers // Opt. Commun.- 2001,- Vol. 195, №1-4,- p. 41 48.

38. S. P. Smith, S. R. Bhalotra, A. L. Brody, B. L. Brown, E. K. Boyda, M. Prentiss, Inexpensive optical tweezers for undergraduate laboratories //Am. J. Phys.- 1999.- Vol.67, p. 26-35.

39. S. Parkin, G. Knoner, T.A. Nieminen, N.R. Heckenberg, H. Rubinsztein-Dunlop, Measurement of the total optical momentum transfer in optical tweezers//Opt. Express- 2006.- Vol. 14, p. 6963.

40. M. E. J. Friese, J. Enger, H. Rubinsztein-Dunlop, N. R. Heckenberg, Optical angular-momentum transfer to trapped absorbing particles // Phys. Rev. A- Aug 1996,- Vol. 54, №2.- p. 1593-1596.

41. Chi-Kuang Sun, Yin-Chieh Huang, Ping Chin Cheng, Hung-Chi Liu, Bai-Ling Lin, Cell manipulation by use of diamond microparticles ashandles of optical tweezers// J. Opt. Soc. Am. B- 2001.- Vol. 18, p. 1483-1489.

42. A. Ashkin, J. M. Dziedzic, J. E. Bjorkholm, S. Chu, Observation of a single-beam gradient force optical trap for dielectric particles// Opt. Lett.- 1986.- Vol.11, p. 288.

43. Jens-Christian Meiners, Stephen R. Quake, Direct measurement of hydrodynamic cross correlations between two particles in an external potential//Phys. Rev. Lett. Mar 1999. - Vol. 82, №10 - p. 2211-2214.

44. И. А. Квасников, Термодинамика и статистическая физика: теория неравновесных систем. Москва: УРСС, 2003.

45. М. Capitanio, R. Cicchi, F. S. Pavone, Continuous and time-shared multiple optical tweezers for the study of single motor proteins// Optics and Lasers in Engineering- 2007.- Vol.45, p. 450-457.

46. Stephen C. Chapin, Vincent Germain, Eric R. Dufresne, Automated trapping, assembly, and sorting with holographic optical tweezers // Opt.Expr. 2004. - Vol. 14, p. 13095-13100.

47. M. Reicherter, J. Liesener, T. Haist, H. J. Tiziani, Advantages of holographic optical tweezers// Conference Paper : European Conference on Biomedical Optics (ECBO) 2003. - Vol. 5143, p. 76-83.

48. J. Plewa, E. Tanner, D. M. Mueth, D. G. Grier, Processing carbon nanotubes with holographic optical tweezers// Opt. Express- 2004.-Vol. 12, №9.- p. 1978-1981.

49. M. D. Wang, H. Yin, R. Landick, J. Gelles, S. M. Block, Stretching DNA with optical tweezers//Biophys. J. 1997.- Vol. 72, p. 1335-1346.

50. Jens-Christian Meiners, Stephen R. Quake, Femtonewton force spectroscopy of single extended dna molecules//Phys. Rev. Lett. May 2000.- Vol.84, №21- p. 5014-5017.

51. S.M. Block, Kinesin motor mechanics: Binding, stepping, tracking, gating, and limping//Biophys. J.- 1997.- Vol.92, p. 2986-2995.

52. G. Lenormand, S. Henon, A. Richert, J. Simeon, F. Gallet, Direct measurement of the area expansion and shear moduli of the human red blood cell membrane skeleton//Biophys. J.- 2001.- Vol.81, p. 43-56.

53. P. J. H. Bronkhorst, G. J. Streekstra, J. Grimbergen, E. J. Nijhof, J. J. Sixma, G. J. Brakenhoff, A new method to study shape recovery of red blood cells using multiple optical trapping//Biophys. J.- 1995.- Vol. 69, p.1666-1673.

54. W. G. Lee, H. Bang, H. Yun, J. Lee, Junha Park, Jung Kyung Kim, Seok Chung, Keunchang Cho, Chanil Chung, Dong-Chul Han, Jun Keun Chang, On-chip erythrocyte deformability test under optical pressure// Lab Chip- 2007.- Vol. 7, p. 516-519.

55. L. Sacconi, G. Romano, R.Ballerini, M. Capitanio, M. De Pas, Three-dimensional magneto-optical trap for micro-object manipulation// Opt. Lett.- 2001.- Vol.26, p. 1359.

56. L.E. Helseth, Paramagnetic particles in an optical trap// Opt. Comm.- 2007.- Vol.276, p. 277-282.

57. W. Singer, S. Bernet, N. Hecker, M. Ritsch-Marte, Three-dimensional force calibration of optical tweezers//Journ. of Mod. Opt. 2000. - Vol. 47, p. 2921-2931.

58. Miriam W. Allersma, Frederick Gittes, Michael J. deCastro, Russell J. Stewart, Christoph F. Schmidt, Two-dimensional tracking of ncd motility by back focal plane interferometry//Biophys. J. 1998- - Vol. 74, №.- p. 1074 - 1085.

59. Keir C. Neuman, Steven M. Block, Optical trapping//Rev. Sci. Instrum.- 2004.- Vol.75, №9.- p. 2787-2809.

60. G. Volpe, Dmitri Petrov, Torque detection using brownian fluctuations //Phys. Rev. Lett.- 2006.- Vol.97, p. 210603.

61. A.G. Zhdanov, A.A. Fedyanin, O.A. Aktsipetrov, D. Kobayashi, H. Uchida, M. Inoue, Enhancement of Faraday rotation at photonic-band-gap edge in garnet-based magnetophotonic crystals // J. Magn. Magn. Mater. 2006. - Vol. 300, №253.- p. e253-e256.

62. В. E. Кочергин, А. Ю. Топоров, M. В. Валейко, Поляритоиное усиление магнитооптического эффекта Фарадея // Письма в ЖЭТФ -1998,- Vol.68, р. 376.

63. Yakov М. Strelniker, David J. Bergman, Optical transmission through metal films with a subwavelength hole array in the presence of a magnetic field//Phys. Rev. В May 1999. - Vol. 59, p. R12763-R12766.

64. A. A. Zharov, V. V. Kurin, Giant resonant magneto-optic Kerr effect in nanostructured ferromagnetic metamaterials// J. Appl.Phys.- 2007. Vol. 102, p. 123514.

65. V.I. Belotelov, L.L. Doskolovich, V.A. Kotov, A.K. Zvezdin, Magnetooptical properties of perforated metallic films // J.Magn.Magn.Mater. 2006,- Vol. 310, p. e843.

66. V.I. Belotelov, L.L. Doskolovich, V.A. Kotov, E.A. Bezus, D.A. Bykov, A.K. Zvezdin, Magnetooptical effects in the metal-dielectric gratings// Opt. Comm. 2007.- Vol. 278, p. 104.

67. V. I. Belotelov, Z. A. Volkova, L. L. Doskolovich, A. K. Zvezdin, V. A. Kotov, Magnetooptical effects in metal-dielectric plasmonic systems// Известия РАН: Физика- 2007.- Vol. 71, p. 1574.

68. V.I. Belotelov, A.K. Zvezdin, Magnetooptics and extraordinary transmission of the perforated metallic films magnetized in polar geometry// J. Magn.Magn.Mater. 2006.- Vol.300, p. e260.

69. C. Hermann, V. A. Kosobukin, G. Lampel, J. Peretti, V. I. Safarov, P. Bertrand, Surface-enhanced magneto-optics in metallic multilayer films//Phys.Rev.B- 2001.- Vol.64, p. 235422.

70. J. Bremer, V. Vaicikauskas, F. Hansteen, O. Ilunderi, Influence of surface plasmons on the Faraday effect in bismuth-substituted yttrium iron garnet films//J. Appl.Phys- 2001.- Vol. 89, p. 6177.

71. J. B. Kim, Y. H. Lu, M, H. Cho, Y. P. Lee, J. Y. Rhee, J.-H. Lee, K.-M. Ho, Diffracted magneto-optical Kerr effect of a Ni magnetic grating// Journal of Applied Physics- 2009.- Vol. 106, №9.- p. 093103.

72. A. A. Grunin, A. G. Zhdanov, A. A. Ezhov, E. A. Ganshina, A. A. Fedyanin, Surface-plasmon-induced enhancement of magneto-optical Kerr effect in all-nickel subwavelength nanogratings// Appl. Phys. Lett. 2010. - Vol. 97, №261908.- p. 261908.

73. Г.С. Кринчик, В.А. Артемьев, Магнитооптические свойства Fe, Со и Ni в ультрафиолетовой, видимой и инфракрасной областях спектра //ЖЭТФ- 1968,- Vol.26, р. 1080.

74. S. Wittekoek, J.A. Popma, J.M. Robertson, P.F. Bonguers, Magneto-optic spectra and the dielectric tensor elements of bismuth-substituted iron garnets at photon energies between 2.2-5.2 ev//Phys. Rev. B-1975. Vol. 12, p. 2777.

75. В. Г. Беспалов, С. А. Козлов, В. H. Крылов, С. Э. Путилин, Фем-тосекундиая оптика и фемтотехнологии. Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский государственный университет информационных технологий, механики и оптики, 2010.

76. A. Zhdanov, S. Rao, A. Fedyanin, D. Petrov, Experimental analysis of recoil effects induced by fluorescence photons//Phys. Rev. E— 2008.-Vol. 80, №046602.- p. 1-7.

77. A. A. Grunin, A. G. Zhdanov, A. A. Fedyanin, Self-similarity in optical response of fractal photonic quasi-crystals// Proc. of 2007. Vol. 6728, №672837.- p. 672837.