Risonante eccitazione di un puntino di singolo quantum autoassemblati può essere raggiunto utilizzando una modalità di eccitazione ortogonale per la modalità di raccolta di fluorescenza. Dimostriamo un metodo utilizzando la guida d'onda e la modalità di Fabry-Perot di una microcavità planare che circondano i punti quantici. Il metodo permette una completa libertà nella polarizzazione di rilevazione.
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Articolo metodologico
Fluorescenza di risonanza di un puntino di InGaAs Quantum in una cavità planare usando rilevazione ed eccitazione ortogonale
In questo articolo
Sommario
Abstract
La possibilità di eseguire la rilevazione simultanea di eccitazione e fluorescenza risonante è importante per le misure di ottica quantistica di punti quantici (QD). Risonante eccitazione senza rilevazione di fluorescenza – ad esempio, una misura di trasmissione differenziale – può determinare alcune proprietà del sistema di emissione, ma non consente applicazioni o misurazioni basate sui fotoni emessi. Ad esempio, la misurazione delle correlazioni di fotone, osservazione del tripletto Mollow e realizzazione di tutte le fonti di singolo fotone richiedono insieme della fluorescenza. Eccitazione incoerente con rilevazione della fluorescenza – ad esempio, di sopra della eccitazione band-gap – può essere utilizzato per creare fonti di singolo fotone, ma la dispersione dell'ambiente dovuto alla stimolazione riduce tali dei fotoni. Fonti di singolo fotone basati su QD dovranno essere risonante entusiasti di avere tali fotoni ad alta, e raccolta simultanea dei fotoni sarà necessario fare uso di essi. Dimostriamo un metodo risonante eccitare un singolo QD incorporato in una cavità planare accoppiando il fascio di eccitazione in questa cavità dalla faccia spaccata del campione durante la raccolta la fluorescenza lungo la direzione normale alla superficie del campione. Abbinando con attenzione il fascio di eccitazione per la modalità di guida d'onda della cavità, la luce di eccitazione può coppia nella cavità e interagire con il QD. I fotoni sparsi possono accoppiarsi per la modalità di Fabry-Perot della cavità e fuga nella direzione normale alla superficie. Questo metodo permette una completa libertà nella polarizzazione di rilevazione, ma la polarizzazione di eccitazione è limitata dalla direzione di propagazione del fascio di eccitazione. La fluorescenza dallo strato bagnante fornisce una guida per allineare il percorso della raccolta per quanto riguarda il fascio di eccitazione. L'ortogonalità delle modalità di rilevamento e di eccitazione consente risonante eccitazione di un singolo QD con sfondo di scattering laser trascurabile.
Introduzione
Eccitazione di risonanza di un emettitore di singolo quantum combinato con rilevazione della fluorescenza è stata una sfida sperimentale a lungo termine principalmente a causa dell'incapacità di discriminare spettralmente la fluorescenza debole dalla dispersione forte eccitazione. Questa difficoltà, tuttavia, è stato con successo superata nell'ultimo decennio da due diversi approcci: campo scuro confocale eccitazione basato su polarizzazione discriminazione1,2,3,4 ,5e ortogonali eccitazione-rilevazione bas....
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Protocollo
Attenzione: si prega di essere consapevoli dei possibili pericoli di scattering laser durante l'allineamento. Indossare occhiali di sicurezza adeguate per la protezione. Per facilitare il processo di allineamento, un visore a infrarossi (IR-visualizzatore) è necessario. Una carta fluorescente IR sensibile è anche utile ma non indispensabile.
1. preparazione del campione
- uso un diamante scrivano per rendere un minuscolo graffio sul bordo della superficie superiore del campione a nella posizione desiderata del fendente. Utilizzare due coppie di pinzette estremità piatta per tenere il campione su entrambi i lati del graffio. Applic....
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Risultati
La figura 1 Mostra una realizzazione particolare delle attrezzature necessarie per realizzare risonante eccitazione di un puntino di singolo quantum. Altre realizzazioni sono possibili, ma i componenti critici sono: un percorso di eccitazione da abbinare a guida d'onda; un percorso di raccolta per guidare la fluorescenza per rivelatori; un percorso di eccitazione confocale per eccitare lungo il percorso della raccolta; e un percorso di illuminazione per conse.......
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Discussione
I passaggi critici nel protocollo sono: la modalità di corrispondenza e l'allineamento del fascio di eccitazione per la modalità di guida d'onda; e corretto allineamento e messa a fuoco dell'ottica insieme. Le parti più difficili di questi passaggi sono l'allineamento iniziale; ottimizzare l'accoppiamento di un'installazione già allineata è relativamente semplice. La raccolta e l'eccitazione aree sovrapposte è un passo che è semplice con la capacità di immagine per il campione sulla fotocamera, ma è molto difficile senza.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori desidera ringraziare Glenn S. Solomon per la fornitura del campione. Questo lavoro è stato sostenuto dalla National Science Foundation (DMR-1452840).
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Laser a diodi a cavità esterna sintonizzabile | Toptica Photonics | DL-Pro | |
| Criostato a ciclo chiuso | Montana Instruments | Spettrometro per criostazione | |
| , lunghezza focale 750 mm | Princeton Instruments | SpectraPro 2750 | |
| Dispositivo ad accoppiamento di carica raffreddato termoelettricamente | Princeton Instruments | Pixis 100BR-eXcelon | |
| HeNe laser | JDSU | 1125P | |
| Telecamera sensibile agli infrarossi | Sony | NEX-5TL | Filtro di blocco IR rimosso |
| Misuratore di potenza e rivelatore | Newport | 1918-C, 918D-IR-OD3 | |
| Collimatore in fibra asferica regolabile | Thorlabs | CFC-8X-A | |
| Collimatore doppietto spaziato in aria | Thorlabs | F810APC-842 | |
| Protetto Specchi d'argento x 5 | supporti ribaltabili Thorlabs | PF10-03-P01 | |
| Thorlabs | FM90 | ||
| f = 20 mm; K1 | Thorlabs | ACL2520-B | |
| Lente sferica di migliore forma, f = 50 mm; E2, L1, L2, K2 | Thorlabs | LBF254-050-B | |
| Lente sferica di migliore forma, f = 100 mm; E1, L4, K3, K4 | Thorlabs | LBF254-100-B | |
| Lente sferica di migliore forma, f = 200 mm; Lspec, Lcam | Thorlabs | LBF254-200-B | |
| Lente piano-convessa, f = 400 mm; L3 | Thorlabs | LA1172-B | |
| Lente asferica in vetro stampato, f = 8 mm; Eobj | Thorlabs | C240TME-B | |
| Sfera di precisione, f = 10 mm; Filtri passa-lungo Lobj | Thorlabs | AL1210-B | |
| , 800 nm, x2 | Thorlabs | FEL0800 | |
| Cubo divisore di fascio non polarizzante (NPBS) | Thorlabs | BS029 | |
| Divisore di fascio a pellicola | Thorlabs | BP108 | |
| Polarizzatore | Thorlabs | LPNIRE100-B | |
| Diodo a emissione di luce, 940 nm | Thorlabs | M940D2 |
Riferimenti
- Kuhlmann, A. V., et al. A dark-field microscope for background-free detection of resonance fluorescence from single semiconductor quantum dots operating in a set-and-forget mode. Rev. Sci. Instrum. 84 (7), 073905(2013).
- Vamivakas, N. A., Zhao, Y., Lu, C. -Y., Atatüre, M. Spin-re....
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Ristampe e permessi
