JETP Letters (Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters)JETP Letters (Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters)Письма в Журнал экспериментальной и теоретической физики0370-274X3034-5766The Russian Academy of Sciences69721210.7868/S3034576625110201ArticlesСтатьиReview ArticleLineynaya i nelineynaya opticheskaya mikroskopiya struktur na osnove ferrita–granata (Miniobzor)Линейная и нелинейная оптическая микроскопия структур на основе феррита–граната (Миниобзор)KolmychekI. AКолмычекИ. А

Физический факультет

irisha@shg.ruNovikovV. BНовиковВ. Б

Физический факультет

MaydykovskiyA. IМайдыковскийА. И

Физический факультет

GusevN. SГусевН. СGusevS. AГусевС. АMurzinaT. VМурзинаТ. В

Физический факультет

МГУ имени М. В. ЛомоносоваИнститут физики микроструктур РАН151120251229-10VOL 122, NO9-10 (2025)ТОМ 122, №9-10 (2025)66668429112025Copyright ©; 2025, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2025, Российская академия наук2025Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0370-274X/article/view/697212

Представлен обзор недавних исследований оптических, магнитологических и нелинейно-оптических эффектов в эпитаксиальных пленках феррита-граната и массивах металлических ферромагнитных наночастиц на их поверхности. Показана возможность визуализации поверхностной доменной структуры граната методом микроскопии второй и третьей оптической гармоники. Проанализирована роль метаповерхностей в формировании квадратичного нелинейно-оптического отклика составной структуры на микро- и макромасштабе. Продемонстрирована возможность шиннига доменных стенок в гранате металлическими ферромагнитными метаповерхностями, нанесенными поверх него, а также визуализация такого шиннига оптическими методами с помощью поляризационной микроскопии и анализа дифракции лазерного излучения на доменах.

Представлен обзор недавних исследований оптических, магнитологических и нелинейно-оптических эффектов в эпитаксиальных пленках феррита-граната и массивах металлических ферромагнитных наночастиц на их поверхности. Показана возможность визуализации поверхностной доменной структуры граната методом микроскопии второй и третьей оптической гармоники. Проанализирована роль метаповерхностей в формировании квадратичного нелинейно-оптического отклика составной структуры на микро- и макромасштабе. Продемонстрирована возможность шиннига доменных стенок в гранате металлическими ферромагнитными метаповерхностями, нанесенными поверх него, а также визуализация такого шиннига оптическими методами с помощью поляризационной микроскопии и анализа дифракции лазерного излучения на доменах.

Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (грант 19-72-20103-П). Эксперименты были выполнены с использованием оборудования, предоставленного по программе развития Московского государственного университета имени М. В. Ломоносова, соглашение # 126 от 01/03/2022.A. Hubert and R. Schafer, Magnetic Domains. The Analysis of Magnetic Microstructures, Springer Berlin/Heidelberg, Germany (1998).K. H. Beno, M. A. Saitneba, Y. 96(1), 141 (1958).A. K. Gaezgun, A. K. Koros, Межиноптическая тонкая пленка, Наука, М. (1988), 192 c.E. Banos-Lopez, F. Sanchez-De Jesus, C. A. Cortes-Escobedo, A. Barba-Pingarron, A. M. Bolarin-Miro, Materials 11, 1652 (2018).Q. B. Jincocki, E. T. Mancherona, M. H. Teunipaesea, A. T. Teunipaesea, Письма в ЖЭТФ 96, 665 (2012).Yu. B. Kudasov and R. V. Kozabaranov, Phys. Solid State 61(9), 1640 (2019).Y. Nakamura, S. B. S. Chauhan, and P. B. Lim, Photonics 11 (10), 931 (2024).Y. Fang, H. Shen, Y. Ma, S. Liao, S. Xia, T. Tian, D. Zhou, Y. Ma, and J. Xu, J. Rare Earths 42, 1110 (2024).D. Scheffler, O. Steuer, S. Zhou, L. Siegl, S. T. B. Goennenwein, and M. Lammel, Phys. Rev. Mater. 7, 094405 (2023).M. S. Hasan, M. I. Khan, S. S. Ali, and A. Brahmia, Ihtisham-ul-Haq, Mater. Sci. Eng. B 301, 117180 (2024).H. Li, D. Zhang, Y. Zhang, J. Yu, I. Syvorotka, F. Wang, S. Yang, Q. Wen, H. Zhang, and Q. Yang, Results Phys. 60, 107625 (2024).Y. Yoshihara, K. Ishiyama, T. Watanabe, P. B. Lim, C. A. Ross, T. Goto, and M. Inoue, Appl. Phys. Lett. 123, 112404 (2023).M. I. Panin, N. E. Kupchinskaya, M. V. Bakhmetiev, R. B. Morgunov, V. N. Berzhansky, V. I. Belotelov, S. N. Polulyakh, and A. I. Chernov, J. Appl. Phys. 137(4), 043904 (2025).S. N. Polulyakh, D. V. Avdeenko, E. Yu. Semuk, P. M. Vetoshko, and V. I. Belotelov, JETP Lett. 121 (2), 149 (2025).L. Jin, K. Jia, Y. He, G. Wang, Zh. Zhong, and H. Zhang, Applied Surface Science 483, 947 (2019).A. C. Kamimcкий, H. B. Macintosh, A. H. Патаков, Физика металлов и металловедение 124(2), 190 (2023).N. Myasnikov, A. Podkletnova, E. Nikolaeva, and A. Pyatakov, J. Magn. Magn. Mater. 595, 171497 (2024).A. A. Kapravena, H. B. Mirrerezo, M. A. Cremano, A. A. Гуськов, A. C. Kamimcкий, A. H. Патаков, Письма в ЖЭТФ 122(2), 103 (2025).N. M. Myasnikov and A. V. Pyatakov, Bull. Russ. Acad. Sci.: Phys. 89(1), 138 (2025).R. M. Vakhitov, A. R. Yumaguzin, and G. T. Gridneva, Phys. Scr. 98, 125988 (2023).H. H. Прибова, B. H. Бержавский, C. H. Полуляк, В. И. Белотелов, Письма в ЖЭТФ 120 (3), 190 (2024).Yu. B. Kudasov, M. V. Logunov, R. V. Kozabaranov, I. V. Makarov, V. V. Platonov, O. M. Surdin, D. A. Maslov, A. S. Korshunov, I. S. Strelkov, A. I. Stognij, V. D. Selemir, and S. A. Nikitov, Appl. Phys. Lett. 120, 122403 (2022).A. Dolgikh, F. Formisano, K. H. Prabhakara, M. V. Logunov, A. K. Zvezdin, P. C. M. Christianen, and A. V. Kimel, Appl. Phys. Lett. 120, 012401 (2022).J. D. Costa, B. Figeya, X. Sun, N. van Hoovels, H. A. Tilmans, F. Ciubotaru, and C. Adelmann, Appl. Phys. Lett. 118, 162406 (2021).T. Aichele, A. Lorenz, R. Hergt, and P. Görnert, Cryst. Res. Technol. 38, 575 (2003).B. Heinz, T. Bracher, M. Schneider, Q. Wang, B. Laagel, A. M. Friedel, D. Breitbach, S. Steinert, T. Meyer, M. Kewenig, C. Dubs, Ph. Pirro, and A. V. Chumak, Nano Lett. 20, 4220 (2020).A. V. Chumak, V. I. Vasyuchka, A. A. Serga, and B. Hillebrands, Nature Phys. 11, 453 (2015).K. O. Nikolaev, S. R. Lake, G. Schmidt, S. O. Demokritov, V. E. Demidov, Nano Lett. 23 (18), 8719 (2023).K. Srinivasan and B. J. H. Stadler, Opt. Mater. Express 12, 697 (2022).T. Kawashima and Sh. Mito, Jpn. J. Appl. Phys. 59, SEEA07 (2020).A. Sharma, Dipesh, Matls. Perf. Charact. 13(1), 1 (2024).V. K. Vlasko-Vlasov, I. M. Dedukh, and V. I. Nikitenko, Sov. Phys. JETP 44, 1208 (1976).G. A. Jones, E. T. M. Lacey, and I. B. Puchalska, J. Appl. Phys. 53, 7867 (1982).W. X. Xia, Y. S. Chun, S. Aizawa, K. Yanagisawa, K. M. Krishnan, D. Shindo, and A. Tonomura, J. Appl. Phys. 108(12), 123919 (2010).F. V. Lisovskii, E. G. Mansvetova, M. P. Temiryazeva, and A. G. Temiryazev, JETP Letters 96, 596 (2013).J. McCord, J. Phys. D Appl. Phys. 48, 333001 (2015).X. Yu, J. P. DeGrave, Y. Hara, T. Hara, S. Jin, and Y. Tokura, Nano Lett. 14, 3755 (2013).T. Zhou, M. Cherukara, and C. Phatak, npj Comput. Mater. 7, 141 (2021).O. Kazakova, R. Puttock, C. Barton, H. Corte-Leon, M. Jaafar, V. Neu, and A. Asenjo, J. Appl. Phys. 125, 060901 (2019).A. G. Temiryazev, M. P. Tikhomirova, and I. Fedorov, J. Magn. Magn. Mater. 258, 580 (2003).N. R. Da Silva, M. Moller, A. Feist, H. Ulrichs, C. Ropers, and S. Schafer, Phys. Rev. X 8, 031052 (2018).Y. E. Vysokikh, A. V. Shelaev, A. R. Prokopov, V. I. Shevyakov, and Yu. S. Krasnoborodko, J. Phys. Conf. Ser. 741, 012190 (2016).H. Enowberger, Нелинейная оптика, Мир, М. (1966).P. Guyot-Sionnest, W. Chen, and Y. R. Shen, Phys. Rev. B 33 (12), 8254 (1986).R.-P. Pan, H.D. Wei, and Y.R. Shen, Phys. Rev. B 39 (2), 1229 (1989).A.V. Petukhov, I.L. Lyubchanskii, and Th. Rasing, Phys. Rev. B 56, 2680 (1997).H.K. Bennemann, J. Magn. Magn. Mater. 200, 679 (1999).K. Sato, A. Kodama, M. Miyamoto, A.V. Petukhov, K. Takanashi, S. Mitani, H. Fujimori, A. Kirilyuk, and T. Rasing, Phys. Rev. B 64, 184427 (2001).A. Kirilyuk, J. Magn. Magn. Mater. 35, R189 (2002).H.A. Konmierer, B.B. Horinova, A.H. Mahtakoskoff, T.B. Mypsima, Beermu: Mokokokoro yumepenrera, Cepur's. Физика. Астрономия 79 (2), 2420401 (2024).V. Kirilyuk, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Appl. Phys. Lett. 70, 2306 (1997).A. Kirilyuk, V. Kirilyuk, and Th. Rasing, J. Magn. Magn. Mater. 198, 620 (1999).V.V. Pavlov, J. Ferre, P. Meyer, G. Tessier, P. Georges, A. Brun, P. Beauvillain, and V. Mathet, J. Phys.: Condens. Matter 13, 9867 (2001).N. Miteeldo, D. Venkatakrishnarao, J. Ravi, M. Popov, E. Mannonov, T.V. Murzina, and R. Chandrasekar, Adv. Opt. Materials 7, 1801775 (2019).E.A. Mannonov, A.I. Maydykovskiy, I.A. Kolmychek, S.A. Magnitskiy, and T.V. Murzina, Phys. Rev. B. 96, 075408 (2017).E.A. Mannonov, I.A. Kolmychek, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, S.A. Gusev, M.P. Temiryazeva, and T.V. Murzina, Laser Phys. Lett. 20, 035403 (2023).J.A. Squier, M. Muller, G.J. Brakenhoff, and K.R. Wilson, Opt. Express 3, 22 (1998).G. Borile, D. Sandrin, A. Filippi, K.I. Anderson, and F. Romanato, Int. J. Mol. Sci. 22, 2657 (2021).E. Gavgiotaki, G. Filippidis, V. Tsafas, S. Bovasianos, G. Kenanakis, V. Georgoulias, M. Tzardi, S. Agelaki, and I. Athanassakis, Sci. Rep. 10, 11055 (2020).J. Deka, K.K. Jha, S. Menon, A.S. Lal Krishna, R. Biswas, and V. Raghunathan, Opt. Lett. 43, 5242 (2018).A. Bogdanov, Low Temp. Phys. 25, 151 (1999).A.C.H. Hurst, J.A. Izaac, F. Altaf, V. Baltz, Vincent, and P.J. Metaxas, Appl. Phys. Lett. 110(18), 182404 (2017).R.L. Novak and L.C. Sampaio, J. Phys. D: Appl. Phys. 50, 265003 (2017).M. Klaui, H. Ehrie, U. Rudiger, T. Kasama, R. Dunin-Borkowski, D. Backes, L. Heyderman, C. Vaz, J. Bland, G. Faini, E. Cambril, and W. Wernsdorfer, Appl. Phys. Lett. 87, 102509 (2005).P. Metaxas, J.P. Jamet, J. Ferre, B. Rodmacq, B. Dieuy, and R. Stamps, J. Magn. Magn. Mater. 320, 2571 (2008).D. McGrouther and J. N. Chapman, Appl. Phys. Lett. 87(2), 022507 (2005).S. Ruiz-Gomez, A. Mandziak, L. Martin-Garcia, J.E. Prieto, P. Prieto, C. Munuera, M. Foerster, A. Quesada, L. Aballe, and J. de la Figuera, Appl. Surf. Sci. 600, 154045 (2022).P. Metaxas, P.-J. Zermatten, R. Novak, S. Rohart, J.-P. Jamet, J. Zermatten, R. Weil, J. Ferr, A. Mougin, R. Stamps, G. Gaudin, V. Baltz, and B. Rodmacq, J. Appl. Phys. 113, 073906 (2013).F. Rodriguez, L.J. Heyderman, F. Nolting, A. Hoffmann, J.E. Pearson, L.M. Doeswijk, M.A.F. van den Boogaart, and J. Brugger, Appl. Phys. Lett. 89(14), 142508 (2006).M.P. Temiryazeva, I.A. Kolmychek, A.G. Temiryazev, V.B. Novikov, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, S.A. Gusev, S.A. Nikitov, K.S. Napolskii, and T.V. Murzina, J. Magn. Magn. Mater. 610 172534 (2024).M. Temiryazeva, E. Mannonov, A. Maydykovskiy, A. Temiryazev, and T. Murzina, Magnetochemistry 8, 180 (2022).I.A. Kolmychek, E.I. Zhaboev, V.B. Novikov, A.I. Maydykovskiy, N.S. Gusev, E.V. Skorokhodov, and T.V. Murzina, Opt. Mater. Express 14(10), 2419 (2024).B. H. Miskurtov, A.A. Colombo, Khatronar электропика 6, 124 (1971).R.V. Pisarev, B.B. Krichevtsov, V.N. Gridnev, V.P. Klin, D. Frohlich, and Ch. Pahlke-Lerch, J. Phys.: Condens. Matter 5, 8621 (1993).O.A. Aktsipetrov, O.V. Braginskii, and D.A. Esikov, Sov. J. Quantum Electron. 20, 259 (1990).G. Petrocelli, S. Martelucci, and M. Richetta, Appl. Phys. Lett. 63, 3402 (1993).P. Kumar, A.I. Maydykovskiy, M. Levy, N.V. Dubrovina, and O.A. Aktsipetrov, Opt. Express 18(2), 1076 (2010).B.B. Kuprenno, B.B. Павлов, P.B. Писарев, Письма в ЖЭТФ 49, 466 (1989).R.R. Birss. Symmetry and Magnetism, North-Holland, Amsterdam (1966), 252 p.A. Maydykovskiy, M.Temiryazeva, A. Temiryazev, and T. Murzina, Appl. Sci. 13, 8828 (2023).A. Maydykovskiy, N.S. Popov, T. Murzina, Laser Phys. Lett. 21, 025401 (2024)V.N. Gridnev, V.V. Pavlov, R.V. Pisarev, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Phys. Rev. B 63, 184407 (2001).H.A. Konmierer, B.B. Horinova, H.C. Tycee, C.A. Tycee, E.B. Cкороходов, T.B. Mypsima, ЖЭТФ 168(3), 304 (2025).R.V. Pisarev, V.V. Pavlov, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Magn. Soc. Jpn. 20(Suppl. SI), 346 (1996).V. V. Pavlov, R. V. Pisarev, A. Kirilyuk, and Th. Rasing, Phys. Rev. Lett. 78, 2004 (1997).I. A. Kolmychek, V. B. Novikov, A. A. Dotsenko, N. S. Gusev, S. A. Gusev, E. V. Skorokhodov, I. A. Fedotov, and T. V. Murzina, Phys. Rev. B 111(21), 214415 (2025).M. Pashkevich, A. Stupakiewicz, A. Kirilyuk, A. Maziewski, A. Stognij, N. Novitskii, A. Kimel, and Th. Rasing, J. Appl. Phys. 111(2), 023913 (2012).V. K. Valev, A. V. Silhanek, N. Smisdom, B. De Clercq, W. Gillijns, O. A. Aktsipetrov, M. Ameloot, V. V. Moshchalkov, and T. Verbiest, Opt. Express 18(8), 8286 (2010).V. K. Valev, A. V. Silhanek, Y. Jeyaram, D. Denkova, B. De Clercq, V. Petkov, X. Zheng, V. Volskiy, W. Gillijns, G. A. E. Vandenbosch, O. A. Aktsipetrov, M. Ameloot, V. V. Moshchalkov, and T. Verbiest, Phys. Rev. Lett. 106, 226803 (2011).I. A. Kolmychek, K. A. Smirnov, E. I. Zhaboev, A. A. Dotsenko, N. S. Gusev, E. V. Skorokhodov, S. A. Gusev, V. B. Novikov, V. I. Panov, A. I. Maydykovskiy, and T. V. Murzina, Laser Phys. Lett. 22(1), 015401 (2024).I. A. Kolmychek, E. A. Mamonov, V. E. Bochenkov, and T. V. Murzina, Opti. Lett. 44 (22), 5473 (2019).