Ultrafast nonlinear spectroscopy of hybrid plasmonic systems

摘要: In this thesis, the nonlinear optical properties as well ultrafast temporal dynamics of hybrid plasmonic systems are studied. The model system under investigation simultaneously provides localized modes in a metallic nanowire grating and photonic an adjacent dielectric waveguide slab. coupling leads to formation polaritonic eigenstates significant variations linear spectra dephasing dynamics. In first part, on femtosecond timescale studied by autocorrelation technique. response has major influence shape function. By employing harmonic oscillator-based model, times extracted. Due hybridization, significantly prolonged observed. Furthermore, full spectral response, i.e., amplitude phase, is retrieved from experimental data which renders experiments distinctly different purely experiments. The second part concentrates structure. From third generation spectroscopy it found that completely when compared with spectra. carefully varying structure geometry constituent materials, origin nonlinearity can be unambiguously identified observations confirmed several theoretical considerations. In last eigenmodes finally utilized for coherent control experiments. Here, one eigenmode excited ultrashort laser pulse. Subsequently, few tens femtoseconds after excitation, its either turned or off pulse dependent exact time delay between pulses. A necessary resolution whole process. high signal contrast suppressed reexcited case technique suitable switching. Die vorliegende Arbeit behandelt sowohl die nichtlinearen optischen Eigenschaften als auch ultraschnelle zeitliche Dynamik von plasmonischen Hybridstrukturen. Als Modellsystem dienen metallische photonische Kristalle, denen lokalisierte plasmonische Moden einem metallischen Nanogitter Schichtwellenleiter gleichzeitig angeregt werden konnen. Durch Kopplung der kommt es zur Ausbildung polaritonischen Eigenzustanden, zu signifikanten Anderungen linearen und Dephasierungsdynamik fuhren. Im ersten Teil wird auf einer Femtosekunden Zeitskala mithilfe Autokorrelationstechnik untersucht. Das polaritonische Systems hat einen deutlichen Einfluss Form gemessenen Autokorrelationsfunktion. Unter Ausnutzung eines harmonischen Oszillatormodells konnen Dephasierungszeiten aus den Autokorrelationsfunktionen extrahiert werden. Es zeigt sich, dass Hybridisierung Verlangerung fuhrt. Zusatzlich stellt sich heraus, vollstandige spektrale Information Amplitude Phase Daten erhalten kann. Damit liefern Messungen Mehrwert im Vergleich rein Messungen. Der zweite beschaftigt konkret mit Mithilfe Spektroskopiemethoden Spektralbereich dritten Harmonischen Spektren ihrer deutlich unterscheiden. sorgfaltige Variation Strukturgeometrie beteiligten Materialien kann Ursprung des Signals eindeutig bestimmt Verschiedene theoretische Ansatze erhartet diese Beobachtungen. Im letzten verlangerten schlieslich ausgenutzt, um Eigenmoden koharent kontrollieren. Diese dabei durch extrem kurzen Laserpuls angeregt. Je nach exakter Zeitverzogerung zum schaltet ein darauf folgender zweiter koharente Anregung nichtlineare Antwort einigen zehn oder erneut an. ist Auflosung gesamten Kontrollprozesses gegeben. Da Signal ausgepragter Kontrast zwischen An- Ausschalten erzielt kann, eignet Methode ideal fur Anwendungen, ultraschnellem Schalten basieren.