Fluorescência de ressonância de um ponto de InGaAs quântica em uma cavidade Planar usando deteção e excitação ortogonal

Resumo

Excitação ressonante de um ponto único Self montado quântica pode ser conseguida usando um modo de excitação ortogonal para o modo de coleta de fluorescência. Vamos demonstrar um método usando o waveguide e modos de Fabry-Perot de uma microcavidade planar em torno de pontos quânticos. O método permite total liberdade na polarização da deteção.

Resumo

A capacidade de executar detecção simultânea de excitação e fluorescência ressonante é importante para medições de óptica quântica de pontos quânticos (QDs). Ressonante excitação sem detecção de fluorescência – por exemplo, uma medição diferencial transmissão – pode determinar algumas propriedades do sistema de emissão, mas não permite que aplicativos ou medições baseadas os fótons emitidos. Por exemplo, a medição de correlações de fóton, observação do trio Mollow e realização de todas as fontes de cada fóton requerem coleção da fluorescência. Excitação incoerente com deteção de fluorescência – por exemplo, acima da excitação de band-gap – pode ser usada para criar fontes de fóton único, mas a perturbação do ambiente devido a excitação reduz a indistinguibilidade dos fótons. Fontes único fóton baseadas em QDs terá que ser ressonantemente animado para ter indistinguibilidade fóton alta e coleta simultânea dos fótons será necessária fazer uso deles. Vamos demonstrar um método para excitar ressonantemente QD um único incorporado numa cavidade planar por acoplamento o feixe de excitação para esta cavidade da face clivada da amostra ao coletar a fluorescência ao longo da direção de normal superfície da amostra. Combinando cuidadosamente o feixe de excitação para o modo de waveguide da cavidade, a luz de excitação pode acoplar na cavidade e interagir com o QD. Os fótons dispersados podem acoplar ao modo de Fabry-Perot da cavidade e fuga na direção normal de superfície. Este método permite total liberdade na polarização da deteção, mas a polarização de excitação é restrito pela direção de propagação do feixe de excitação. A fluorescência da molhadela camada fornece um guia para alinhar o caminho de coleção em relação ao feixe de excitação. A ortogonalidade dos modos de excitação e deteção permite excitação ressonante de um único QD com fundo de dispersão do laser insignificante.

Introdução

Excitação ressonante de um emissor de quântico único combinado com deteção de fluorescência foi um desafio experimental a longo prazo, principalmente devido à incapacidade de discriminar espectralmente a fraca fluorescência do espalhamento da excitação forte. Essa dificuldade, no entanto, tem sido com sucesso superar na década passada por duas abordagens diferentes: excitação confocal de campo escuro com base na polarização discriminação^{1,2,3,4 ,5}e ortogonal da excitação-detecção baseado no modo espacial d....

Protocolo

atenção: por favor, esteja ciente dos possíveis perigos de dispersão do laser durante o alinhamento. Use óculos de segurança adequado para proteção. Para facilitar o processo de alinhamento, um visualizador de infravermelho (IR-visualizador) é necessário. Uma placa fluorescente sensível IR também é útil, mas não necessário.

1. preparação da amostra

1. uso um diamante escriba tornar um arranhão minúsculo na borda da superfície superior da amostra no local desejado do cleave. Use dois pares de pinças de cerdas chatas para manter a amostra em ambos os lados da risque. Aplique um binário de rotação para fora com a pinça e a amostra ser....

Resultados

A Figura 1 mostra uma realização particular dos equipamentos necessários para realizar a ressonância da excitação de um ponto quântico único. Outras realizações são possíveis, mas são os componentes críticos: um caminho de excitação para o casal para o waveguide; um caminho de coleção para guiar a fluorescência para detectores; um caminho de excitação confocal para excitar ao longo do caminho da coleção; e um caminho de iluminação para permitir imagens da sup.......

Discussão

Os passos críticos no protocolo são: a correspondência de modo e alinhamento do feixe de excitação para o modo de guia de ondas; e alinhamento e foco da ótica coleção. As partes mais difíceis destas etapas são o alinhamento inicial; otimizar o acoplamento de uma instalação já alinhado é relativamente simples. As coleção e excitação áreas sobrepostas é uma etapa que é simples, com a capacidade de imagem a amostra na câmera, mas é muito difícil sem esse recurso. A fim de ter alta qualidade imagem, iluminação de Kohler adeq.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Laser de diodo de cavidade externa sintonizável	Toptica Photonics	DL-Pro
Criostato de ciclo fechado	crioestação		Montana Instruments
, distância focal de 750 mm	Princeton Instruments	SpectraPro 2750
Dispositivo de carga acoplada refrigerado termoeletricamente	Princeton Instruments	Pixis 100BR-eXcelon
HeNe laser	JDSU	1125P
Câmera sensível ao infravermelho	Sony	NEX-5TL	Filtro de bloqueio IR removido
Medidor de energia e detector	Newport	1918-C, 918D-IR-OD3
Colimador de fibra asférica ajustável	Thorlabs	CFC-8X-A
Colimador Doublet Espaçado a Ar	Thorlabs	F810APC-842
Protegido Espelhos prateados x 5	Thorlabs	PF10-03-P01
Suportes flip x 2	Thorlabs	FM90
Lente condensadora asférica, f = 20 mm; K1	Thorlabs	ACL2520-B
Lente esférica de melhor forma, f = 50 mm; E2, L1, L2, K2	Thorlabs	LBF254-050-B
Lente esférica de melhor forma, f = 100 mm; E1, L4, K3, K4	Thorlabs	LBF254-100-B
Lente esférica de melhor forma, f = 200 mm; Lspec, Lcam	Thorlabs	LBF254-200-B
Lente plano-convexa, f = 400 mm; L3	Thorlabs	LA1172-B
Lente asférica de vidro moldado, f = 8 mm; Eobj	Thorlabs	C240TME-B
Asférica de precisão, f = 10 mm; Lobj	Thorlabs	AL1210-B
Filtros Longpass, 800 nm, x2	Thorlabs	FEL0800
Cubo divisor de feixe não polarizador (NPBS)	Thorlabs	BS029
Divisor de feixe de película	Thorlabs	BP108
Polarizador	Thorlabs	LPNIRE100-B
Diodo emissor de luz, 940 nm	Thorlabs	M940D2