Refuerzo de campo empleando estructuras plasm´onicas para la generación de altos armónicos (HHG) con pulsos ultracortos de luz

F. VIDELA; E. NEYRA; G.A. TORCHIA

San Luis

Conferencia; 100 Reunion Nacional de Fisica Argentina; 2015

En los ´ultimos a?nos ha despertado un gran inter´es el estudio e implementaci´on de la generaci´on de altos arm´onicos (HHG), generados mediante la interacci´on de pulsos ultracortos de luz y gases nobles. Estos constituyen una fuente de radiaci´on coherente en la regi´on espectral de XUV y rayos X blandos, dando lugar a importantes posibilidades de aplicaci´on en distintos campos de investigaci´on cient´ıfica [1]. Con esta radiaci´on en los ´ultimos a?nos se han conseguido pulsos de luz l´aser del orden de los attosegundos ( 10−18s) en forma de r´afaga o de pulso aislado. Asimismo la radiaci´on producida por HHG se localiza en la conocida ventana del agua, localizada entre 2-5 nm, lo que hace posible la realizaci´on de estudios de microscop´ıa en procesos biol´ogicos, mediante elcontraste entre las regiones que contienen ox´ıgeno y carbono. En los ´ultimos a?nos, referidos a la HHG se han publicado numerosos trabajos sobre el aumento en la eficiencia de generaci´on utilizando nano estructuras met´alicas que intensifican el campo el´ectrico (field enhancement) del l´aser que genera los altos arm´onicos [2-3]. En este trabajo presentaremos un estudio te´orico de la HHG llevada a cabo en Arg´on incluyendo para tal caso el efectode amplificaci´on del campo el´ectrico mediante nano-estructuras met´alicas. En particular estudiaremos estructuras de nano tri´angulos enfrentados en distintos materiales (Au, Ag y Ti), excitados con una longitud de onda de 800 nm. Para obtener la distribuci´on de campo en los nano-tri´angulos utilizaremos un programa comercial de la firma RSOFT (USA) en particular emplearemos un componente de la suite: Full Wave. Complementariamente aplicando las ecuaciones de Newton en la aproximaci´on semi-cl´asica, utilizando el conocido modelo de tres pasos y en forma paralela resolviendo la ecuaci´on de Schr¨odinger dependiente del Tiempo (TDSE) en una dimensi´on, se hallar´an valores relevantes de la HHG, como el espectro de los altos arm´onicos y la energ´ıa del cutoff. Se observ´o quelas nano-estructuras de plata presentan un incremento efectivo de varias decenas, que hace posible la obtenci´on de altos arm´onicos aun con la utilizaci´on de sistemas osciladores de femtosegundos. Es decir gracias al efecto de amplificaci´on de campo, para producir HHG solo se requiere 1011 W/cm2 lo que representa disminuir dos ´ordenes de magnitud con respecto a los valores utilizados habitualmente. Finalmente se presentan resultados  preliminares de la HHG obtenidos con nano-estructuras del tipo n´ucleo-cubierta, combinando Titanio y Plata con el prop´osito de elevar el umbral de da?no de estas estructuras de manera de conservar su forma y propiedades para mantenerun importante efecto de amplificaci´on de campo. [1] Winterfeldt C, Spielmann C, Gerber G. Colloquium?Optimal control of high-harmonic generation . Rev Mod Phys. American Physical Society (APS); 2008;80(1):117?40. [2] Kim S, Jin J, Kim Y.J, Park I-Y, Kim Y, Kim S.W. Kim et al. reply. Nature. Nature Publishing Group; 2012 ;485(7397). [3] Sivis M, Duwe M, Abel B, Ropers C. Nanostructure-enhanced atomic line emission. Nature. Nature Publishing Group; 2012 May 9;485(7397).