Abstract

We study the effective second-harmonic generation (SHG) susceptibility in graded metallic films by invoking the local field effects exactly and further numerically demonstrate that graded metallic films can serve as a novel optical material for producing a broad structure in both the linear and the SHG response and an enhancement in the SHG signal.

© 2005 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
    [CrossRef] [PubMed]
  2. P. M. Hui and D. Stroud, J. Appl. Phys. 82, 4740 (1997).
    [CrossRef]
  3. P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
    [CrossRef]
  4. P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
    [CrossRef]
  5. H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
    [CrossRef]
  6. G. W. Milton, The Theory of Composites (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 2002).
    [CrossRef]
  7. S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
    [CrossRef]
  8. D. Pezzetta, C. Sibilia, M. Bertolotti, R. Ramponi, R. Osellame, M. Marangoni, J. W. Haus, M. Scalora, M. J. Bloemer, and C. M. Bowden, J. Opt. Soc. Am. B 19, 2102 (2002).
    [CrossRef]
  9. G. Purvinis, P. S. Priambodo, M. Pomerantz, M. Zhou, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Opt. Lett. 29, 1108 (2004).
    [CrossRef] [PubMed]
  10. B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
    [CrossRef] [PubMed]
  11. H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).
  12. A. E. Neeves and M. H. Birnboim, J. Opt. Soc. Am. B 6, 787 (1989).
    [CrossRef]

2004 (3)

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
[CrossRef]

G. Purvinis, P. S. Priambodo, M. Pomerantz, M. Zhou, T. A. Maldonado, and R. Magnusson, Opt. Lett. 29, 1108 (2004).
[CrossRef] [PubMed]

2003 (1)

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

2000 (2)

H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

1997 (1)

P. M. Hui and D. Stroud, J. Appl. Phys. 82, 4740 (1997).
[CrossRef]

1995 (1)

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

1994 (1)

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

1989 (1)

Bao, X.

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Berk, N. F.

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

Bertolotti, M.

Birnboim, M. H.

Bloemer, M. J.

Bowden, C. M.

Boyd, R. W.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Chan, H. L. W.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Chiang, H.-P.

H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).

Choy, C. L.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Ertl, G.

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Fischer, G. L.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Gehr, R. J.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Grüll, H.

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

Han, C. C.

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

Haus, J. W.

Hui, P. M.

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui and D. Stroud, J. Appl. Phys. 82, 4740 (1997).
[CrossRef]

Jenekhe, S. A.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Leung, P. T.

H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).

Lu, S. G.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Magnusson, R.

Majkrzak, C. F.

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

Mak, C. L.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Maldonado, T. A.

Marangoni, M.

Milton, G. W.

G. W. Milton, The Theory of Composites (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 2002).
[CrossRef]

Muhler, M.

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Neeves, A. E.

Osaheni, J. A.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Osellame, R.

Pettinger, B.

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Pezzetta, D.

Pomerantz, M.

Priambodo, P. S.

Purvinis, G.

Ramponi, R.

Scalora, M.

Schreyer, A.

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

Sibilia, C.

Sipe, J. E.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Stroud, D.

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui and D. Stroud, J. Appl. Phys. 82, 4740 (1997).
[CrossRef]

Tse, W. S.

H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).

Weller-Brophy, L. A.

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

Wilcock, I. C.

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Wong, K. H.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Xu, C.

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
[CrossRef]

Zhou, M.

Zhu, X. H.

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Appl. Phys. Lett. (1)

S. G. Lu, X. H. Zhu, C. L. Mak, K. H. Wong, H. L. W. Chan, and C. L. Choy, Appl. Phys. Lett. 82, 2877 (2003).
[CrossRef]

Europhys. Lett. (1)

H. Grüll, A. Schreyer, N. F. Berk, C. F. Majkrzak, and C. C. Han, Europhys. Lett. 50, 107 (2000).
[CrossRef]

J. Appl. Phys. (1)

P. M. Hui and D. Stroud, J. Appl. Phys. 82, 4740 (1997).
[CrossRef]

J. Opt. Soc. Am. B (2)

J. Phys. Chem. B (1)

H.-P. Chiang, P. T. Leung, and W. S. Tse, J. Phys. Chem. B 104, 2348 (2000).

Opt. Lett. (1)

Phys. Rev. B (2)

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014202 (2004).
[CrossRef]

P. M. Hui, C. Xu, and D. Stroud, Phys. Rev. B 69, 014203 (2004).
[CrossRef]

Phys. Rev. Lett. (2)

G. L. Fischer, R. W. Boyd, R. J. Gehr, S. A. Jenekhe, J. A. Osaheni, J. E. Sipe, and L. A. Weller-Brophy, Phys. Rev. Lett. 74, 1871 (1995).
[CrossRef] [PubMed]

B. Pettinger, X. Bao, I. C. Wilcock, M. Muhler, and G. Ertl, Phys. Rev. Lett. 72, 1561 (1994).
[CrossRef] [PubMed]

Other (1)

G. W. Milton, The Theory of Composites (Cambridge U. Press, Cambridge, England, 2002).
[CrossRef]

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Re¯ω, (b) Im¯ω (linear optical absorption), (c) Reχ¯2ω/χ1, (d) Imχ¯2ω/χ1, and (e) modulus of χ¯2ω/χ1 versus the normalized incident angular frequency ω/ωp0 for the dielectric function gradation profile [Eq. (1)] with various plasma-frequency gradation profiles [Eq. (4)] and relaxation-rate gradation profiles [Eq. (5)]. Here   denotes the absolute value or modulus. Parameters: γ=0.02ωp0, Cγ=0.0.

Fig. 2
Fig. 2

Same as Fig. 1. Parameters: γ=0.02ωp0, Cω=0.6.

Equations (5)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

z,ω=1-ωp2zωω+iγz,
z,ωEz,ω=¯ωE0ω,
χ¯2ω=1L0Ldzχ2ωz¯2ωz,2ω¯ωz,ω2.
ωpz=ωp01-Cωz
γz=γ+Cγ/z,

Metrics