Details

В данной работе исследуется нелинейный оптический отклик в сферических мезопористых наночастицах Si/SiO2 на диэлектрической (сапфировой) и металлической подложках. Исследование проводилось как экспериментальными методами, так и с помощью численного моделирования. Оценено влияние подложки и резонансов Ми на эффективность генерации второй гармоники. С помощью численного моделирования были проанализированы системы наночастица в воздухе и наночастица на золотой подложке. Для расчетов была использована прикладная программа COMSOL Multiphysics. Получены карты эффективности генерации второй гармоники для различных механизмов. Определены особенности влияния перекрытия мод резонансов Ми на разных длинах волн, в том числе, антипересечение, деструктивное и конструктивное перекрытие. Экспериментально были получены спектры эффективности генерации второй гармоники для наночастиц различных диаметров, лежащих на золотой подложке. Экспериментальные и модельные спектры хорошо согласуются между собой. Таким образом, была показана возможность эффективной генерации второй гармоники от сферических мезопористых наночастиц Si/SiO2 для их дальнейшего использования в качестве перестраиваемых преобразователей частоты.

In this work, we study the nonlinear optical response from spherical mesoporous Si/SiO2 nanoparticles on dielectric (sapphire) and metallic substrates. The study was conducted both by experimental methods and by numerical simulation. The effect of the substrate and Mie resonances on the efficiency of second harmonic generation is estimated. The nanoparticle in air and nanoparticle on a gold substrate systems were analyzed using numerical simulation. The COMSOL Multiphysics application program was used for calculations. Maps of the efficiency of second harmonic generation for various mechanisms have been obtained. The features of the influence of the overlap of resonance modes at different wavelengths, including anticrossing, destructive and constructive overlap, are determined. The efficiency spectra of second harmonic generation for nanoparticles of various diameters lying on a gold substrate have been experimentally obtained. The experimental and model spectra are in good agreement with each other. Thus, the possibility of efficient generation of the second harmonic from spherical mesoporous Si/SiO2 nanoparticles for their further use as tunable frequency converters was shown.