Raman spectroscopy of single crystals using circularly polarized and twisted light

Abstract

Title: Raman Spectroscopy of Single Crystals Using Circularly Polarized and Twisted Light Author: Anastasiia Pylypets Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences: Department of Dielectrics Supervisor: Jiří Hlinka, Department of Dielectrics, Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences Abstract: The use of twisted light in Raman spectroscopy has attracted interest due to its ability to change Raman selection rules. Laser beams with a helical phase carrying orbital angular momentum (OAM) have been used in optical trapping and astronomical imaging, and their structured wavefront offers new possibilities for probing phonon modes that remain inactive under linearly polarized light. Given the simplicity and accessibility of Raman spectrometry, incorporating OAM light could significanly broaden phonon mode analysis in materials. In the thesis, we test a Raman spectrometer setup employing vortex filters and investigate two materials: Bismuth Germanate (BGO) and α-quartz enantiomers. BGO is a cubic crystal with 27 Raman-active modes and a silent A2 mode, is predicted to activate the A2 mode under twisted light. α-quartz is a chiral crystal known to interact with circularly polarized light, was studied using various vortex filter combinations to explore potential interactions between chiral...

Název práce: Ramanova spektroskopie monokrystalů s využitím kruhově polarizovaného a zkrouceného světla Autor: Anastasiia Pylypets Ústav: Fyzikální ústav Akademie věd České republiky, Oddělení dielektrik Školitel: Jiří Hlinka Abstrakt: Využití zkrouceného světla v Ramanově spektroskopii vzbudilo zájem díky jeho schopnosti měnit výběrová pravidla Ramanova rozptylu. Laserové svazky s he- likoidální fází nesoucí orbitální moment hybnosti (OAM) se používají v optickém lapání a astronomickém zobrazování a jejich strukturovaná čelní vlna nabízí nové možnosti pro zkoumání fononových módů, které zůstávají neaktivní při lineární polarizaci světla. Díky jednoduchosti a dostupnosti Ramanovy spektroskopie by začlenění světla s OAM mohlo výrazně rozšířit možnosti analýzy fononových módů v materiálech. V této práci testujeme uspořádání Ramanova spektrometru využívajícího vortexové filtry a zkoumáme dva materiály: germaničitan bismutitý (BGO) a enantiomery α-křemene. BGO, kubický krystal s 27 Ramanovsky aktivními módy a tichým módem A2, je po- dle předpovědí možné aktivovat pomocí zkrouceného světla. α-křemen, chirální krystal známý svou interakcí s kruhově polarizovaným světlem, byl studován...