Misura del campo magnetico di micro-cavità a cristallo fotonico

Il recente sviluppo della fotonica ha permesso di realizzare dispositivi in cui la distribuzione del campo elettromagnetico è controllata su volumi sub-micrometrici; ad esempio è possibile confinare luce in cavità ottiche di dimensioni paragonabili alla lunghezza d''onda della luce stessa. Questi risultati hanno generato un rinnovato interesse nel campo della nano-ottica che permette di ottenere una conoscenza dettagliata della distribuzione spaziale del campo elettromagnetico in sistemi con dimensioni sub-micrometriche. In strutture fotoniche la misura della componente magnetica del campo risulta più difficilmente accessibile di quella elettrica in quanto l''interazione magnetica luce-materia a frequenze ottiche è debole. In questo lavoro abbiamo dimostrato che è possibile aumentare l''interazione con il campo magnetico in una micro-cavità a cristallo fotonico e che sfruttando tale interazione si riesce a mappare la distribuzione spaziale del campo elettromagnetico nella cavità stessa. In particolare, abbiamo misurato la distribuzione dell''intensità del campo magnetico in una microcavità a cristallo fotonico utilizzando un microscopio a scansione a campo vicino con punte dielettriche rivestite di Alluminio. Tale rivestimento in corrispondenza dell''apertura della punta agisce come un anello conduttivo in cui è indotta una corrente elettrica per la legge di Faraday-Newmann. Quest''anello conduttivo crea un momento magnetico indotto opposto a quello di cavità. La perturbazione risultante modifica a sua volta l''ambiente magnetico della struttura fotonica provocando uno spostamento spettrale dei modi di cavità verso alte frequenze, che può essere misurato e utilizzato per mappare con precisione la distribuzione spaziale del campo magnetico normale al piano della micro-cavità stessa. Ricostruendo una mappa spaziale di tale spostamento è possibile ottenere la distribuzione spaziale del campo magnetico normale al piano del micro-cavità con alta risoluzione. I dati sperimentali ottenuti sono in ottimo accordo con le previsioni teoriche. 

Authors: S. Vignolini, F. Intonti, F. Riboli, L. Balet, L. H. Li, M. Francardi, A. Gerardino, A. Fiore, D. S. Wiersma, and M. Gurioli

Title: Magnetic Imaging in Photonic Crystal Microcavities

Journal: Phys. Rev. Lett.

Year: 2010

References: 105 (2010), 123902