بررسی چرخش اپتیکی القا شده در نانولایه های موجبری AgCl-Ag با تحریک مدهای مرتبه بالاتر در قطبش بیضوی نور فرودی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی کامل

نویسندگان

گروه فیزیک اتمی و مولکولی، دانشکده فیزیک، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

در این مقاله، تاثیر شکل گیری ساختارهای دوره ای خودزا در لایه های نازک حساس به نور کلرید نقره- نقره درحالت برانگیختگی مدهای بالاتر (تحریک همزمان مدهای 〖TE〗_0 و 〖TE〗_1 ) بر روی میزان القای چرخش اپتیکی، تحت تابش با نور قطبیده بیضوی یک لیزر هلیوم نئون بررسی شده است. در لایه های نازک AgCl-Ag، در برهمکنش با نور قطبیده بیضوی نانو ساختارهای خودسامانده پریودیک (SPN ) تشکیل می شوند که حاصل تداخل نور فرودی با مدهای تحریک شده در لایه است. بیضوی بودن قطبش نور فرودی موجب پیچیده تر شدن ساختارها شده و به نمونه ها خاصیت فعالیت اپتیکی القا می کند. در واقع شکل گیری SPN منجر به افزایش ناهمگنی و شکل گیری ساختارهای کایرال متشکل از نانوذرات نقره شده و باعث بروز فعالیت اپتیکی در نمونه ها می شود. از طرفی، افزایش زمان نوردهی و برانگیختگی همزمان دو مد تحت تابش نور قطبیده ی بیضوی موجب تقویت فعالیت نوری القاء شده می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Photo-induced optical rotation by excitation of higher modes in AgCl-Ag nano-layers under elliptically polarized light irradiation

نویسندگان [English]

  • Bentolhoda Assakereh
  • Arashmid Nahal
Atomic and Molecular physics group, Department of Physics, College of Science, University of Tehran, Tehran, Iran
چکیده [English]

In the present work, formation of self-organized periodic nanostructures (SPN) in photosensitive thick (h ~ 270 nm) slab waveguide AgCl films doped by silver nanoparticles is studied. The SPN is formed as a result of interaction of a elliptically polarized light, incident light, with the AgCl-Ag layer. Formation of such nanostructure induces in the film an optical activity, which is due to the induced anisotropy and the chirality of the formed structure. The greater thickness of the layer results in excitation of higher mode TE1 of the slab waveguide which leads to simultaneous formation of two SPN associated with TE0 and TE1 modes, accordingly. It is shown that, irradiation by elliptically polarized light results in more complicated SPN with enhanced chirality, which creates stronger induced optical activity of the samples.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photosensitive
  • nano-layers
  • Ag nanoparticles
  • Chirality
  • Self-organized periodic nanostructures
  • Optical activity
[1] L. Jiang, W. Wang, H. Fuchs, L. Chi, One‐Dimensional Arrangement of Gold Nanoparticles with Tunable Interparticle Distance, Small 5 (2009) 28192822. https://doi.org/10.1002/smll.200900770
[2] E.D. Epstein, L. Singh, S. Sternklar, Y. Gorodetski, The role of plasmonic excitations in the optical activity of periodic structures with  configurational chirality, Applied Physics Letters (2020) 131106. https://doi.org/10.1063/5.0003478
[3] D. Solis Jr, B. Willingham, S.L. Nauert, L.S. Slaughter, J. Olson, P. Swanglap, A. Paul, W.-S. Chang, S. Link, Electromagnetic energy transport in nanoparticle chains via dark plasmon modes, Nano letters 12 (2012) 1349-1353. https://doi.org/10.1021/nl2039327
[4] W. Rechberger, A. Hohenau, A. Leitner, J. Krenn, B. Lamprecht, F. Aussenegg, Optical properties of two interacting gold nanoparticles, Optics communications 220 (2003) 137-141. https://doi.org/10.1016/S00304018(03)01357-9
[5] L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, Photoinduced effects in light-sensitive films, Optical Engineering 34 (1995) 960-973. https://doi.org/10,1117/12,197211
[6] L.A. Ageev, V.K. Miloslavsky, A. Nahal, Study of spontaneous grating formation in photosensitive films by means of small-angle scattering, Journal of Optics A: Pure and Applied Optics 7 (1998) 1-5. DOI:10.1088/0963-9659/7/1/001
[7] A. Nahal, R. Talebi, Ellipticity-dependent laser-induced optical gyrotropy in AgCl thin films doped by silver nanoparticles, Journal of nanoparticle research 16 (2014) 2442. https://link.springer.com/article/10.1007/s11051-014-2442-y
[8] A. Nahal, S. Kashani, Optical chirality in AgCl-Ag thin films through formation of laser-induced planar crossed-chain nanostructures, Journal of Applied Physics  122 (2017) 103103. https://doi.org/10.1063/1.4994138
[9] A. Nahal, B. Asaakareh, M. Miri, Temporal evolution of photoinduced optical chirality in nanostructured light-sensitive waveguide thin films: Simultaneous excitation of TE0 and TE1 modes, Journal of Applied Physics 125 (2019) 123101.  https://doi.org/10.1063/1.5079506
[10] T. Tamir, Integrated optics, Topics in Applied Physics, Springer, Berlin, (1979). https://link.springer.com/book/9783540347170
[11] L.A. Ageev, V.K. Miloslavskii, K.S. Beloshenko, Peculiarities of spontaneous grating generation in light-sensitive waveguide layers during holographic grating formation, Optics and Spectroscopy 6 (2010) 971-977. https://link.springer.com/article/10.1134/S0030400X10120222
[12] A. Mokhberi, A study on generation of spontaneous periodic structures in AgCl-Ag thin films and its application to the measurement of index of refraction of substrates and preforms, Master thesis in Atomic and Molecular physics (2009). https://library.ut.ac.ir/thesis
[13] S. Kashani, A. Nahal, The role of coupled nanoplasmon excitation in growth mechanism of laser-induced self-organized nanostructures in AgCl-Ag waveguide thin films, Plasmonics 12 (2017) 1305-1316. https://doi.org/10.1007/s11468-016-0388-x
[14] M. Varminsky, L. Ageev, V. Miloslavsky, Observing diffraction from photo-induced TE gratings in the process of their formation in thin films, Journal of optics  29 (1998) 253.
DOI: 10.1088/0150-536X/29/4/001
[15] S. Wang, R. Wang, X. Liu, X. Wang, D. Zhang, Y. Guo, X. Qiu, Optical spectroscopy investigation of the structural and electrical evolution of controllably oxidized graphene by a solution method, The Journal of Physical Chemistry C 116 (2012) 10702-10707.    https://doi.org/10.1021/jp212184n.
[16] M. Kuwata-Gonokami, N. Saito, Y. Ino, M. Kauranen, K. Jefimovs, T. Vallius, J. Turunen, Y. Svirko, Giant optical activity in quasi-two-dimensional planar nanostructures, Physical review letters 95 (2005) 227401. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.95.227401
[17] E. Collett, Polarized light fundamentals and applications, CRC (1992). https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/1992plfa.book..C/abstract
[18] L.D. Barron, Molecular Light Scattering and optical Activity, cambridge University, (2004). https://cds.cern.ch/record/803735/files/0521813417_TOC.pdf