Questo lavoro è stato eseguito in parte su scala nanometrica Scienza e della Tecnologia Fondo Cornell University, membro della infrastruttura di rete National Nanotechnology, che è supportato dalla National Science Foundation (Grant ECCS-1.542.081). Riconosciamo il supporto per questo lavoro dalla Air Force Research Lab (AFRL). Questo materiale si basa su lavoro parzialmente supportato dalla National Science Foundation sotto Premio n ECCS14052481.

NOTA: Questo protocollo presuppone che il chip fotonico è già stato fabbricato. Il chip qui descritto (Figura 1A) è stato fabbricato presso l&#39;impianto di Cornell University NanoScale Science &amp; Technology, utilizzando procedimenti standard per dispositivi fotonici al silicio 11. Questi includono l&#39;uso di wafer di silicio su isolante (composto da uno strato di silicio 220 nm di spessore, uno strato 3 um di biossido di silicio, e un substrato di silicio 525 um di spessore), litografia a fascio elettronico per definire le guide d&#39;onda striscia (500 nm-wide), e la deposizione chimica da fase vapore al plasma-enhanced del rivestimento di biossido di silicio (~ 3 um di spessore). I risonatori micro-ring sono stati progettati con un raggio interno di 18,5 um e una guida d&#39;onda gap-to-anello di 150 nm. Figure di merito per questo dispositivo includono perdita, fattore di qualità, gamma spettrale libero, e la dispersione. 1. Photonic Chip Preparazione <ol><li> Mettere una piccola Amount di cera su un supporto di lucidatura cross-sezionamento e riscaldare a ~ 130 ° C. NOTA: La quantità di cera da utilizzare dipende dalla dimensione del campione è montato. Ci deve essere abbastanza cera per mantenere il chip immobile, mentre troppo si tradurrà in cera sui sfaccettature di chip. </li><li> Posizionare il chip fotonico sulla porzione di lucidatura montare con la cera. Assicurarsi che la cera si scioglie completamente in modo che il chip è piatta contro il monte. Utilizzare pinzette di plastica durante la manipolazione del chip per evitare di danneggiare le sfaccettature. </li><li> Lasciare la montatura raffreddare nell&#39;aria ambiente che la cera si solidifica. Raffreddamento più veloce di questo può causare danni al chip. </li><li> Lucidare le sfaccettature di chip. NOTA: È importante scegliere il riquadro lappatura preciso iniziano con un pad che è troppo aggressivo può provocare lucidatura via più del chip di quanto desiderato. <ol><li> Fissare il supporto per lucidatura per la lucidatrice e lucidare solo per pochi secondi. Un pad con una rugosità 3 um ha dimostrato di essereun buon punto di partenza per i chip di silicio con lunghezze faccette di ~ 1 cm. </li><li> Rimuovere il supporto di lucidatura e controllare la sfaccettatura chip per determinare come livello il chip è montato. NOTA: Un microscopio è utile per misurare la distanza tra le estremità delle guide d&#39;onda e l&#39;aspetto del chip. Tali misurazioni consentono l&#39;angolo tra la faccetta e la guida d&#39;onda da determinare. </li><li> Apportare le necessarie modifiche ai micrometri sulla lucidatrice al fine di migliorare il livellamento del chip. </li><li> Ripetere i passaggi 1.4.1-1.4.3 finché la sfaccettatura del chip e le guide d&#39;onda sono a 0,15 ° di essere ortogonali tra loro. </li><li> Lucidare il chip a passi di ~ 50 um, ispezionando il chip tra ogni passaggio per monitorare la distanza rimanente, fino a quando c&#39;è ~ 100 micron lasciato per lucidare. Se in qualsiasi momento il rivestimento sembra essere delaminazione dalla superficie, assicurarsi che il pad è in rotazione in modo da lucidare dalla parte superiore della piastrina verso il basso. NOTA: Esso può anche aiutare ad utilizzare un lubrificante lucidatura al posto dell&#39;acqua. Questo delaminazione è un risultato di stress nel rivestimento ed è un&#39;indicazione che il processo di fabbricazione deve essere ottimizzato. </li><li> Passare a un pad sciabordio 1 micron e lucidare finché c&#39;è ~ 20 um rimanente. </li><li> Cambiare a un pad di 0,5 micron e continuare lucidatura per un altro 15 micron. </li><li> Utilizzare un tampone 0,1 um per la final 5 um a garantire un aspetto liscio. Immagini al microscopio della sfaccettatura di un chip di silicio fotonico prima e dopo la lucidatura sono mostrati nella Figura 2. </li></ol></li><li> Riscaldare il supporto con il chip allegato a ~ 130 ° C per permettere la cera a sciogliersi. </li><li> Una volta che la cera è completamente sciolto, rimuovere il chip dal supporto e lasciarla raffreddare lentamente. </li><li> Pulire qualsiasi della cera rimanente dal chip con acetone, isopropanolo e acqua. </li></ol> 2. Preparazione di fibra Codini <ol><li> Striscia qualsiasi tampone o rivestimento from fine di una fibra monomodale (SMF) codino e da un&#39;estremità di una fibra ultra-alta apertura numerica (Uhna). </li><li> Pulire le estremità nude delle fibre con una miscela di acetone e metanolo. </li><li> Cleave le estremità nude dei due fibre con una mannaia fibra commerciale. </li><li> Giuntura di fusione fine spaccati delle fibre. Una ricetta per la giunzione di SMF alla fibra Uhna è mostrato in Tabella 1. </li><li> Scorrere un manicotto protettivo sulla giunzione e posizionarlo nel forno manicotto per fissare definitivamente alla fibra. </li><li> Ripetere i passaggi 2.1-2.5 per preparare un totale di tre fibre. </li></ol> 3. Configurazione del Setup Testing NOTA: Un diagramma della configurazione di test è mostrato nella Figura 1B. La montatura per il chip è un piedistallo di rame che è in contatto con un dispositivo di raffreddamento termoelettrico (TEC). C&#39;è un microscopio dotato di entrambe le telecamere visibile e dell&#39;infrarosso (IR) per la visualizzazione del chip fotonico. <ol><li> Postouna piccola quantità di cera sul chip montare e applicare tensione al TCE per sciogliere la cera. </li><li> Posizionare il chip sulla cera fusa, assicurando che è seduto piatta sul monte. </li><li> Rimuovere la tensione dal TCE e consentire il montaggio e il chip raffreddare lentamente. </li><li> Collegare ciascuna delle fibre giuntate per una fibra scanalatura a V con nastro poliimmide e montare una singola scanalatura a V per ciascuna delle fasi 3 assi usando il materiale di montaggio fornito dal produttore. </li><li> accoppiamento bordo fibra. <ol><li> Collegare i tre fibre ai rispettivi componenti: uno per l&#39;uscita ottica del laser e gli altri due misuratori di potenza ottica. </li><li> Regolare il microscopio in modo che esso si concentra sul chip in cui le guide d&#39;onda raggiungono il bordo. </li><li> Posizionare le fibre vicine al bordo chip in modo che siano in vista della telecamera visibile e regolare la loro altezza in modo che il nucleo di ciascuna fibra è a fuoco. </li><li> Regolare il posizionamento orizzontale delle fibre con la fase micrometers in modo che siano allineati con le guide d&#39;onda. </li><li> Attivare l&#39;uscita ottica del laser e ottimizzare le posizioni micrometro orizzontali e verticali della fibra d&#39;ingresso finché la luce è l&#39;impiego nella guida d&#39;onda. Questo apparirà sulla telecamera a infrarossi come dispersione lungo la guida d&#39;onda d&#39;ingresso. </li><li> Sintonizzare la lunghezza d&#39;onda del laser ad un punto in cui il risonatore micro-ring è illuminato sulla fotocamera. Ciò indica che la condizione di risonanza sia soddisfatto e che la luce raggiunge le guide d&#39;onda di uscita. </li><li> Regolare le posizioni micrometro orizzontali e verticali delle fibre in uscita finché v&#39;è una quantità misurabile di luce si estende dalle guide d&#39;onda ai misuratori di potenza. </li><li> Massimizzare la potenza di entrambi i rilevatori manipolando le posizioni micrometro orizzontali e verticali delle tre fibre. </li><li> Ulteriormente massimizzare la potenza ai rivelatori da regolare in modo preciso la posizione fibre orizzontali e verticali usando l&#39;controll piezoERS. </li><li> Utilizzare i controllori piezoelettrici per spostare le fibre leggermente più vicino al chip. Assicurarsi di non utilizzare i micrometri per spingere le fibre sul chip, in quanto così facendo si rischia di danneggiare le estremità spaccati delle fibre. </li><li> Ripetere i punti 3.5.9 e 3.5.10 finché le fibre siano saldamente premute contro i lati del chip. NOTA: luce diffusa eccessiva dalle guide d&#39;onda, accoppiato con trasmissione a guida d&#39;onda povero, può essere un&#39;indicazione di difetti guida d&#39;onda. Queste possono includere, ma non sono limitati a, i siti materiale difetto, i confini di cucitura, ed eccessiva rugosità guida d&#39;onda. </li></ol></li><li> Collocare un controllore di polarizzazione a base di fibre tra il laser e il chip. Ciò consente il controllo dello stato di polarizzazione che rende al chip. Le guide d&#39;onda, essendo più larghi che alti, aiuti minimizzata ogni rotazione su chip polarizzazione. </li><li> Caratterizzazione dispersione. <ol><li> Sintonizzare la polarizzazione dell&#39;uscita laser per massimizzare l&#39;accoppiamento<html> il chip. Questo dispositivo è stato progettato per trasversale-elettrico (TE) polarizzazione e, come tale, il (TM) polarizzazione trasversale magnetico ha una perdita molto superiore. </li><li> Scansione di un laser sintonizzabile nell&#39;intervallo di lunghezze d&#39;onda di interesse (1.510 nm a 1.600 nm, in questo caso) e monitorare i misuratori di potenza. Eventuali artefatti nel spettri di trasmissione sono probabilmente dovuti ad una combinazione della componente TM della polarizzazione e etalon effetti dall&#39;interfaccia fibra-chip. </li><li> Individuare le lunghezze d&#39;onda di risonanza nello spettro ed estrarre anche la larghezza di banda di ogni risonanza. Questo particolare chip ha larghezze di banda piccolo come 65 pm, che si traduce in fattori di qualità (Q) fino a 23.000. </li><li> Determinare l&#39;intervallo spettrale libera FSR (), la separazione tra risonanze, per ciascuna coppia adiacente di risonanze. Questo particolare dispositivo ha avuto un FSR di circa 5 nm. </li><li> Calcolare l&#39;indice del gruppo (n g) del modo guidato per ogni valore del FSR utilizzando la seguente equazione: n 5&quot; src = &quot;/ files / ftp_upload / 55257 / 55257eq5.jpg&quot; /&gt; dove λ è la lunghezza d&#39;onda ed r è il raggio del risonatore micro-ring. L&#39;equazione di cui sopra è un&#39;approssimazione del primo ordine dell&#39;indice gruppo. </li><li> Utilizzare la larghezza di banda di ciascun risonanza per determinare una larghezza (AN g) associata a ciascun valore dell&#39;indice gruppo. </li><li> Scegliere le lunghezze d&#39;onda dei due laser di pompa in modo tale da coincidere con risonanze nello spettro e hanno un numero dispari di risonanze tra loro (Figura 1C). </li><li> Determinare la lunghezza d&#39;onda dei fotoni degenerati bi-utilizzando la seguente equazione: <img alt="equazione 6" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq6.jpg" /> dove λ pompa 1 e λ pompa 2 sono le lunghezze d&#39;onda dei fotoni pompa. </li><li> Aggiungere una linea orizzontale sul terreno di indice di gruppo rispetto a lunghezza d&#39;onda che si estende tra le due lunghezze d&#39;onda di pompa (Figura 3). Se è possibile per la line per facente n g ± Δ n g a tutti e tre lunghezze d&#39;onda di interesse simultaneamente, la condizione di fase-matching è soddisfatto e fotoni può essere generato tramite SFWM. Se non è possibile, provare a scegliere le lunghezze d&#39;onda di pompaggio che sono più vicini e prova di nuovo. </li></ol></li><li> Aggiungere una seconda sorgente laser sintonizzabile e controllore di polarizzazione per la configurazione e combinare le uscite ottiche da entrambi i laser con una fibra combinatore 1 x 2. </li><li> Aggiungere una serie di filtri notch a base di fibre (abbastanza di loro raggiungere ~ 120 dB di attenuazione) immediatamente prima del chip. NOTA: I filtri permettono entrambe le lunghezze d&#39;onda della pompa di passare, ma rifiutano la lunghezza d&#39;onda bi-fotone. Essi contribuiscono a rimuovere l&#39;eccesso di rumore (cioè, banda larga scattering Raman nella fibra ottica) prima dell&#39;accoppiamento al chip. Lo spettro del filtro è mostrato nella Figura 1B. </li><li> Aggiungere una serie di filtri passa-banda a base di fibre (abbastanza di loro per ottenere ~ 150 dB di attenuazione)subito dopo il chip. NOTA: I filtri devono essere sufficientemente ampia per consentire ai bi-fotoni di passare, ma abbastanza stretto per respingere i fotoni della pompa. Sono necessarie due serie di questi, una serie per ogni uscita. Lo spettro del filtro è mostrato nella Figura 1B. </li><li> Invia i fotoni rifiutati da ogni set di filtri per separare misuratori di potenza. NOTA: Questi misuratori di potenza vengono utilizzati per monitorare l&#39;accoppiamento ottico al chip e possono anche essere utilizzati per determinare se i laser di pompa sono rimasti in risonanza. </li><li> Collegare l&#39;uscita ottica individuale per ciascun set di filtri in fibra per un singolo rilevatore di fotoni (SPD) e collegare entrambe le uscite elettriche dei segnali dai SPD ad un correlatore coincidenza. </li><li> Si attraversa una coppia di sonde di tungsteno e impostare le punte verso il basso su una delle gambe a spirale (~ 1 mm di lunghezza) della MZI. </li><li> Collegare un alimentatore a due sonde incrociate tale che generano calore quando viene applicata tensione. Questo fungerà sfasatore per donnaegli MZI. Nota: vedere la discussione per una descrizione del metodo più standardizzato per la messa a punto termica di dispositivi fotonici. </li></ol> 4. Misura a due fotoni Interferenza <ol><li> Tune sia dei laser di pompa alle lunghezze d&#39;onda scelte. Utilizzare i misuratori di potenza che controllano i fotoni pompa respinti per garantire che entrambi i laser sono sintonizzati per le risonanze. Quando i laser sono sintonizzata sulla risonanze desiderati, il segnale respinto dai filtri sarà massimizzata. </li><li> Impostare l&#39;uscita di potenza ottica da ogni laser a -3 dBm. NOTA: Questo si tradurrà in &lt;100 uW al chip. E &#39;importante mantenere la potenza della pompa questo basso per minimizzare la perdita (dall&#39;assorbimento multi-photon e carrier-free assorbimento) e mantenere la stabilità (minimizzando derive termiche indotti dalla luce). giunzioni PN possono essere utilizzati per rimuovere i vettori dalla guida d&#39;onda per accogliere meglio potenze superiori pompa. </li><li> Monitorare i conteggi di coincidenza (sincrosingoli nous attraverso due porte), integrando oltre ~ 220 ps circa il picco dei dati. Un tempo di integrazione sufficiente è passato, quando un minimo di 100 conteggi di coincidenza sono stati raccolti. Nota: La finestra di integrazione dovrebbe essere sufficientemente ampia per tenere conto del jitter tempistica degli SPD. </li><li> Impostare l&#39;alimentazione per lo sfasatore alla tensione iniziale (ad esempio, 0 V). </li><li> Scandire uno dei laser sintonizzabili sull&#39;intera gamma di lunghezze d&#39;onda e utilizzare i misuratori di potenza che stanno raccogliendo i fotoni pompa respinti per confermare la posizione delle risonanze di interesse. Impostare i laser di pompa verso le lunghezze d&#39;onda corrispondenti alle risonanze desiderati. Nota: E &#39;importante completare questo passaggio ogni volta che la tensione variatore di fase è cambiato come la messa a punto termica può portare a piccoli spostamenti nelle lunghezze d&#39;onda di risonanza. </li><li> Raccogliere i dati risultanti (i conteggi singoli fotoni, nonché i conteggi coincidenza) dal correlatore coincidenza per l&#39;precedentemente sceltotempo di integrazione. Qui, un tempo di integrazione di 90 s è stato scelto con una risoluzione temporale di 32 ps. </li><li> Aumentare la tensione applicata al sfasatore da 5 mV. </li><li> Ripetere i passaggi 4.4-4.6 finché i dati sono stati raccolti per l&#39;intervallo desiderato di tensioni. NOTA: La tensione massima era limitata a 2,4 V a causa del rapido degrado delle sonde sopra questa tensione. </li><li> Integrare i picchi di coincidenza per ciascuna tensione di alimentazione su ~ 220 ps per determinare il numero totale di coincidenze (Figura 4). </li><li> Integrare oltre 320 ns lontano dal picco coincidenza per ottenere le coincidenze accidentali. Utilizzare questo risultato per calcolare il numero di accidenti nel picco coincidenza. </li><li> Montare le singole conteggi da ciascun rivelatore con la seguente funzione sinusoidale modificata: <img alt="equazione 7" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq7.jpg" /> dove A, B, C, D, E, e F sono i parametri adatti. Questa forma è necessario a causa della RAPPORTI non lineareIP tra la tensione e lo spostamento termico indotto (fase relativa). </li><li> Convertire la variabile indipendente di fase relativa per tutti e tre serie di dati (singoli conta da ciascun rivelatore ei conteggi coincidenza) con la seguente equazione: <img alt="equazione 8" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq8.jpg" /> dove B, C, D ed E sono i parametri adatti dal punto 4.11. Questa conversione è possibile grazie alla ben nota funzione di trasferimento sinusoidale di un MZI 12. </li><li> Adattare i dati di coincidenza (con la fase relativa come variabile indipendente) con la seguente funzione seno: <img alt="equazione 9" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq9.jpg" /> dove A e B sono i parametri in forma. </li><li> Calcolare la visibilità di ogni modello di interferenza con la seguente equazione: <img alt="equazione 10" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq10.jpg" /> dove ƒ (θ) max e ƒ ( <em&gt; θ) min sono i valori massimi e minimi di ƒ (θ), rispettivamente. Una visibilità di 1 corrisponde ad un modello di interferenza perfetto. </li></ol>

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	<li>Silverstone, J. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-chip+quantum+interference+between+silicon+photon-pair+sources.">On-chip quantum interference between silicon photon-pair sources.</a> Nat. Photon. 8 (2), 104-108 (2014).</li><li>Harris, N. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Integrated+Source+of+Spectrally+Filtered+Correlated+Photons+for+Large-Scale+Quantum+Photonic+Systems.">Integrated Source of Spectrally Filtered Correlated Photons for Large-Scale Quantum Photonic Systems.</a> Phys. Rev. X. 041047, 1-10 (2014).</li><li>Grassani, D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Micrometer-scale+integrated+silicon+source+of+time-energy+entangled+photons.">Micrometer-scale integrated silicon source of time-energy entangled photons.</a> Optica. 2 (2), 88 (2015).</li><li>Najafi, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scalable+Integration+of+Single-Photon+Detectors.">Scalable Integration of Single-Photon Detectors.</a> Nat. Commun. 6, 1-8 (2015).</li><li>Dutt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Optical+Squeezing.">On-Chip Optical Squeezing.</a> Phys. Rev. Appl. 3 (4), 1-7 (2015).</li><li>Azzini, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultra-low+power+generation+of+twin+photons+in+a+compact+silicon+ring+resonator.">Ultra-low power generation of twin photons in a compact silicon ring resonator.</a> Opt. Express. 20 (21), 23100-23107 (2012).</li><li>Clemmen, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+wave+photon+pair+generation+in+silicon-on-insulator+waveguides+and+ring+resonators+erratum.">Continuous wave photon pair generation in silicon-on-insulator waveguides and ring resonators erratum.</a> Opt. Express. 17 (19), 16558 (2009).</li><li>Engin, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photon+pair+generation+in+a+silicon+micro-ring+resonator+with+reverse+bias+enhancement.">Photon pair generation in a silicon micro-ring resonator with reverse bias enhancement.</a> Opt. Express. 21 (23), 27826-27834 (2013).</li><li>Steidle, J. a., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High+spectral+purity+silicon+ring+resonator+photon-pair+source.">High spectral purity silicon ring resonator photon-pair source.</a> Proc. of SPIE. 9500, 950015 (2015).</li><li>Preble, S. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On-Chip+Quantum+Interference+from+a+Single+Silicon+Ring-Resonator+Source.">On-Chip Quantum Interference from a Single Silicon Ring-Resonator Source.</a> Phys. Rev. Appl. 4, 021001 (2015).</li><li>Cao, L., Aboketaf, A. A., Preble, S. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CMOS+compatible+micro-oven+heater+for+efficient+thermal+control+of+silicon+photonic+devices.">CMOS compatible micro-oven heater for efficient thermal control of silicon photonic devices.</a> Opt. Commun. 305, 66-70 (2013).</li><li>Chrostowski, L., Hochberg, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Silicon Photonics Design. , (2013).</li></ol>

Non abbiamo nulla da rivelare.

Esistono molteplici sfide per il campo della fotonica integrata da superare per sistemi complessi e scalabili di dispositivi fotonici essere fattibile. Questi includono, ma non sono limitati a: tolleranze di fabbricazione, stretto isolamento da instabilità ambientale e la minimizzazione di tutte le forme di perdita. Ci sono passaggi critici nel protocollo di cui sopra che aiutano a ridurre al minimo la perdita di dispositivi fotonici. Uno dei requisiti più cruciale per minimizzare la perdi...

Silicio mostra grande promessa come piattaforma fotonica per elaborazione quantistica 1, 2, 3, 4, 5. Uno dei componenti vitali di circuiti fotonici quantistica è la sorgente di fotoni. Fonti Photon-pair sono stati sviluppati dal silicio in forma di risonatori micro-anello realizzato tramite un processo non lineare del terzo ordine, spontaneo four-wave mixing (SFWM) 6, 7, 8. Queste fonti sono capaci di produrre coppie di fotoni indistinguibili, ideali per esperimenti fotone entanglement 9. È importante notare che l&#39;anello fonti risonatore possono operare sia in senso orario che antiorario di propagazione, e le due diverse direzioni di propagazione sono generadunare indipendenti l&#39;uno dall&#39;altro. Ciò consente a un singolo anello di funzionare come due fonti. Quando pompato otticamente da entrambe le direzioni, queste fonti generano il seguente stato entangled: <img alt="equazione 1" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq1.jpg" /> dove <img alt="equazione 2" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq2.jpg" /> e <img alt="equazione 3" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq3.jpg" /> sono gli operatori di creazione indipendenti per bi-fotoni clockwise- antiorario-moltiplicazione, rispettivamente. Questa è una forma molto desiderabile di stato di entanglement conosciuto come uno stato N00N (N = 2) 10. Passando questo stato attraverso un on-chip Mach-Zehnder (MZI) si traduce nella condizione: <img alt="equazione 4" src="/files/ftp_upload/55257/55257eq4.jpg" /> Questo stato oscilla tra il massimo e lo zero coincidenza coincidenza al doppiola frequenza di interferenza classica in un MZI, raddoppiando la sensibilità dell&#39;interferometro 10. Qui, presentiamo la procedura utilizzata per verificare una tale fonte di fotoni integrato e dispositivo MZI.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="781">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">3-Axis NanoMax Flexure Stage</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">MAX312D</td>
			<td style="width:167px;">Precision 3-axis stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Three Channel Piezo Controller</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">MDT693B</td>
			<td>Piezo controllers for NanoMax stages</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fiber Polarization Controller</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">FPC562</td>
			<td>3-Paddle fiber-based polarization controller</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Fiber Cleaver</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">XL411</td>
			<td>Fiber cleaver</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Standard V-Groove Fiber Holder</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">HFV001</td>
			<td>standard v-groove mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Tapered V-Groove Fiber Holder</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">HFV002</td>
			<td>tapered v-groove mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Right-Angle Top Plate for NanoMax Stage</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">AMA011</td>
			<td>right-angle bracket</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">50:50 Fiber Optic Coupler</td>
			<td style="width:149px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:127px;">TW1550R5F1</td>
			<td>50/50 combiner</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Optical Fiber Fusion Splicer</td>
			<td style="width:149px;">Fujikura</td>
			<td style="width:127px;">FSM-40S</td>
			<td>Fusion splicer</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">MultiPrep Polishing System - 8&#34;</td>
			<td style="width:149px;">Allied High Tech</td>
			<td style="width:127px;">15-2100</td>
			<td>Chip polisher</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Cross-Sectioning Paddle with Reference Edge</td>
			<td style="width:149px;">Allied High Tech</td>
			<td style="width:127px;">15-1010-RE</td>
			<td>Polishing mount</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Lightwave Measurement System</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">8164B</td>
			<td>Mainframe for tunable laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Tunable Laser Source</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">81606A</td>
			<td>Tunable laser</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Optical Power Sensor</td>
			<td style="width:149px;">Keysight</td>
			<td style="width:127px;">81634B</td>
			<td>Power meter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">NIR Single Photon Detector</td>
			<td style="width:149px;">ID Quantique</td>
			<td style="width:127px;">ID210</td>
			<td>Single photon detectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">NIR Single Photon Detector</td>
			<td style="width:149px;">ID Quantique</td>
			<td style="width:127px;">ID230</td>
			<td>Low noise, free-running single photon detectors</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">PicoHarp</td>
			<td style="width:149px;">PicoQuant</td>
			<td style="width:127px;">PicoHarp 300</td>
			<td>Time-correlated single photon counting</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WiDy SWIR InGaAs Camera</td>
			<td style="width:149px;">NIT</td>
			<td style="width:127px;">640U-S</td>
			<td>IR Camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WDM Bandpass Filter</td>
			<td style="width:149px;">JDS Uniphase</td>
			<td style="width:127px;">30055053-368-2.2</td>
			<td>pump cleanup filters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">WDM Bandpass Filter</td>
			<td style="width:149px;">JDS Uniphase</td>
			<td style="width:127px;">1011787-012</td>
			<td>pump rejection filters</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Ultra-High Numerical Aperture Fiber</td>
			<td style="width:149px;">Nufern</td>
			<td style="width:127px;">UHNA-7</td>
			<td>high index fiber</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:339px;">Ultra Optical Single Mode Fiber</td>
			<td style="width:149px;">Corning</td>
			<td style="width:127px;">SMF-28</td>
			<td>standard single mode fiber</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

measurement of quantum interference in a silicon ring resonator photon source

Silicio chip fotonici hanno il potenziale di realizzare complessi quantistica circuiti integrati di elaborazione dati, comprese le fonti di fotoni, manipolazione qubit, e rivelatori di singoli fotoni integrati. Qui, presentiamo gli aspetti chiave della preparazione e alla verifica un chip di silicio quantum fotonici con una sorgente di fotoni integrato e due fotoni interferometro. L&#39;aspetto più importante di un circuito integrato quantistico è ridurre al minimo la perdita in modo che tutti i fotoni generati vengono rilevati con la massima fedeltà possibile. Qui, descriviamo come eseguire accoppiamento bordo bassa perdita utilizzando un ultra-alta fibra apertura numerica per adattarsi perfettamente alla modalità delle guide d&#39;onda di silicio. Utilizzando una ricetta ottimizzata giunzione a fusione, la fibra Uhna è perfettamente interfacciato con una fibra monomodale standard. Questo accoppiamento a bassa perdita consente la misurazione della produzione di fotoni ad alta fedeltà in un risonatore anello silicio integrata e la successiva interferenza due fotoni del prodotto photons in un interferometro di Mach-Zehnder strettamente integrato. Questo documento descrive le procedure fondamentali per la preparazione e caratterizzazione di elevate prestazioni e circuiti fotonici quantistici silicio scalabili.

Conteggi individuali fotoni da ciascun rivelatore, nonché i conteggi coincidenza, sono stati raccolti come fase relativa tra i due percorsi era sintonizzata. I singoli conteggi (Figura 5A) mostrano la configurazione di interferenza classica da un MZI con visibilità di 94,5 ± 1,6% e 94,9 ± 0,9%. Le misurazioni coincidenza (Figura 5B) mostrano l&#39;interferenza quantistica dello stato di entanglement, come è evidente dalla oscillazione a frequenza do...

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Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

Silicio chip fotonici hanno il potenziale di realizzare sistemi quantistici integrati complessi. Qui presentata è un metodo per preparare e testare un chip fotonico di silicio per misurazioni quantistiche.

Misura di interferenza quantistica in una fonte di silicio Anello Resonator Photon

Silicon photonic chips have the potential to realize complex integrated quantum information processing circuits, including photon sources, qubit ...

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Engineering

8.3K Views.  Rochester Institute of Technology.  Silicio chip fotonici hanno il potenziale di realizzare sistemi quantistici integrati complessi. Qui presentata è un metodo per preparare e testare un chip fotonico di silicio per misurazioni quantistiche. 

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Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

Gradient Echo Quantum Memoria in Warm Atomic Vapor

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

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Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit a strong degradation after annealing due to the occurrence of void formation at the contact/SiO2 interface. This void formation can cause cracking and delamination of the metal film, which can increase the resistance or lead to a complete failure of the NW device. In order to address issues associated with void formation, a technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from the substrates to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN NW devices. This procedure determines the degree of adhesion of the contact films to the substrate and NWs and allows for the characterization of the morphology and composition of the contact interface with the substrate and nanowires. This technique is also useful for assessing the amount of residual contamination that remains from the NW suspension and from photolithographic processes on the NW-SiO2 surface prior to metal deposition. The detailed steps of this procedure are presented for the removal of annealed Ni/Au contacts to Mg-doped GaN NWs on a SiO2 substrate.

A technique was developed that removes Ni/Au contact metal films from their substrate to allow for the examination and characterization of the contact/substrate and contact/NW interfaces of single GaN nanowire devices.

Analisi di contatto Interfacce semplici dispositivi GaN nanowire

Single GaN nanowire (NW) devices fabricated on SiO2 can exhibit  a strong degradation after annealing due to the  occurrence of void formation at the ...

Fabrication of Uniform Nanoscale Cavities via Silicon Direct Wafer Bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned and bonded silicon wafers. Unlike confinements in porous materials often used for these types of experiments3, bonded wafers provide predesigned uniform spaces for confinement. The geometry of each cell is well known, which removes a large source of ambiguity in the interpretation of data.
Exceptionally flat, 5 cm diameter, 375 &#181;m thick Si wafers with about 1 &#181;m variation over the entire wafer can be obtained commercially (from Semiconductor Processing Company, for example). Thermal oxide is grown on the wafers to define the confinement dimension in the z-direction. A pattern is then etched in the oxide using lithographic techniques so as to create a desired enclosure upon bonding. A hole is drilled in one of the wafers (the top) to allow for the introduction of the liquid to be measured. The wafers are cleaned2 in RCA solutions and then put in a microclean chamber where they are rinsed with deionized water4. The wafers are bonded at RT and then annealed at ~1,100 &#176;C. This forms a strong and permanent bond. This process can be used to make uniform enclosures for measuring thermal and hydrodynamic properties of confined liquids from the nanometer to the micrometer scale.

A method for permanently bonding two silicon wafers so as to realize a uniform enclosure is described. This includes wafer preparation, cleaning, RT bonding, and annealing processes. The resulting bonded wafers (cells) have uniformity of enclosure ~1%1,2. The resulting geometry allows for measurements of confined liquids and gasses.

Fabbricazione di cavità uniformi su nanoscala tramite silicon direct wafer bonding

Measurements of the heat capacity and superfluid fraction of confined 4He have been performed near the lambda transition using lithographically patterned ...

Selective Area Modification of Silicon Surface Wettability by Pulsed UV Laser Irradiation in Liquid Environment

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of biosensing devices. We report on a protocol of using KrF and ArF lasers irradiating Si (001) samples immersed in a liquid environment with low number of pulses and operating at moderately low pulse fluences to induce Si wettability modification. Wafers immersed for up to 4 hr in a 0.01% H2O2/H2O solution did not show measurable change in their initial contact angle (CA) ~75&#176;. However, the 500-pulse KrF and ArF lasers irradiation of such wafers in a microchamber filled with 0.01% H2O2/H2O solution at 250 and 65 mJ/cm2, respectively, has decreased the CA to near 15&#176;, indicating the formation of a superhydrophilic surface. The formation of OH-terminated Si (001), with no measurable change of the wafer&#8217;s surface morphology, has been confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy and atomic force microscopy measurements. The selective area irradiated samples were then immersed in a biotin-conjugated fluorescein-stained nanospheres solution for 2 hr, resulting in a successful immobilization of the nanospheres in the non-irradiated area. This illustrates the potential of&#160;the method for selective area biofunctionalization and fabrication of advanced Si-based biosensing architectures. We also describe a similar protocol of irradiation of wafers immersed in methanol (CH3OH) using ArF laser operating at pulse fluence of 65 mJ/cm2 and in situ formation of a strongly hydrophobic surface of Si (001) with the CA of 103&#176;. The XPS results indicate ArF laser induced formation of Si&#8211;(OCH3)x compounds responsible for the observed hydrophobicity. However, no such compounds were found by XPS on the Si surface irradiated by KrF laser in methanol, demonstrating the inability of the KrF laser to photodissociate methanol and create -OCH3 radicals.

We report on a process of in situ alteration of HF treated Si (001) surface into a hydrophilic or hydrophobic state by irradiating samples in microfluidic chambers filled with&#160;H2O2/H2O solution (0.01%-0.5%) or methanol solutions using pulsed UV laser of a relative low pulse fluence.

Area selettiva Modifica della Silicon bagnabilità della superficie da impulsi laser UV irradiazione in ambiente liquido

The wettability of silicon (Si) is one of the important parameters in the technology of surface functionalization of this material and fabrication of ...

Silicon Metal-oxide-semiconductor Quantum Dots for Single-electron Pumping

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by quantum mechanical effects such as tunneling through single dopants, scattering via interface defects, and discrete trap charge states. However, progress in silicon technology has shown that these phenomena can be harnessed and exploited for a new class of quantum-based electronics. Among others, multi-layer-gated silicon metal-oxide-semiconductor (MOS) technology can be used to control single charge or spin confined in electrostatically-defined quantum dots (QD). These QD-based devices are an excellent platform for quantum computing applications and, recently, it has been demonstrated that they can also be used as single-electron pumps, which are accurate sources of quantized current for metrological purposes. Here, we discuss in detail the fabrication protocol for silicon MOS QDs which is relevant to both quantum computing and quantum metrology applications. Moreover, we describe characterization methods to test the integrity of the devices after fabrication. Finally, we give a brief description of the measurement set-up used for charge pumping experiments and show representative results of electric current quantization.

The fabrication process and experimental characterization techniques relevant to single-electron pumps based on silicon metal-oxide-semiconductor quantum dots are discussed.

Silicio metallico-ossido-semiconduttore Quantum Dots per singolo elettrone di pompaggio

As mass-produced silicon transistors have reached the nano-scale, their behavior and performances are increasingly affected, and often deteriorated, by ...

Measurement of X-ray Beam Coherence along Multiple Directions Using 2-D Checkerboard Phase Grating

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is reported. The measurements were demonstrated at the 1-BM bending magnet beamline of the Advanced Photon Source (APS) at Argonne National Laboratory (ANL). By using a 2-D checkerboard &#960;/2 phase-shift grating, transverse coherence lengths were obtained along the vertical and horizontal directions as well as along the 45&#176; and 135&#176; directions to the horizontal direction. Following the technical details specified in this paper, interferograms were measured at different positions downstream of the phase grating along the beam propagation direction. Visibility values of each interferogram were extracted from analyzing harmonic peaks in its Fourier Transformed image. Consequently, the coherence length along each direction can be extracted from the evolution of visibility as a function of the grating-to-detector distance. The simultaneous measurement of coherence lengths in four directions helped identify the elliptical shape of the coherence area of the Gaussian-shaped X-ray source. The reported technique for multiple-direction coherence characterization is important for selecting the appropriate sample size and orientation as well as for correcting the partial coherence effects in coherence scattering experiments. This technique can also be applied for assessing coherence preserving capabilities of X-ray optics.

The measurement protocol and data analysis procedure are given for obtaining transverse coherence of a synchrotron radiation X-ray source along four directions simultaneously using a single 2-D checkerboard phase grating. This simple technique can be applied for complete transverse coherence characterization of X-ray sources and X-ray optics.

Misura di raggi X a fascio coerenza lungo molteplici direzioni Utilizzando 2-D scacchiera reticolo di fase

A procedure for a technique to measure the transverse coherence of synchrotron radiation X-ray sources using a single phase grating interferometer is ...

Optical Trap Loading of Dielectric Microparticles In Air

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly scattered dielectric microparticles adhered to a glass substrate are momentarily detached using ultrasonic vibrations generated by a piezoelectric transducer (PZT). Then, the optical beam focused on a selected particle lifts it up to the optical trap while the vibrationally excited microparticles fall back to the substrate. A particle may be trapped at the nominal focus of the trapping beam or at a position above the focus (referred to here as the levitation position) where gravity provides the restoring force. After the measurement, the trapped particle can be placed at a desired position on the substrate in a controlled manner. 
In this protocol, an experimental procedure for selective optical trap loading in air is outlined. First, the experimental setup is briefly introduced. Second, the design and fabrication of a PZT holder and a sample enclosure are illustrated in detail. The optical trap loading of a selected microparticle is then demonstrated with step-by-step instructions including sample preparation, launching into the trap, and use of electrostatic force to excite particle motion in the trap and measure charge. Finally, we present recorded particle trajectories of Brownian and ballistic motions of a trapped microparticle in air. These trajectories can be used to measure stiffness or to verify optical alignment through time domain and frequency domain analysis. Selective trap loading enables optical tweezers to track a particle and its changes over repeated trap loadings in a reversible manner, thereby enabling studies of particle-surface interaction.

A protocol for launching and stably trapping selected dielectric microparticles in air is presented.

Optical Trappola Caricamento di dielettrico microparticelle in aria

We demonstrate a method to trap a selected dielectric microparticle in air using radiation pressure from a single-beam gradient optical trap. Randomly ...

Standardized Method for Measuring Collection Efficiency from Wipe-sampling of Trace Explosives

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common procedure for collecting traces of explosives, and standardized measurements of collection efficiency are needed to evaluate and optimize sampling protocols. The approach described here is designed to provide this measurement infrastructure, and controls most of the factors known to be relevant to wipe-sampling. Three critical factors (the applied force, travel distance, and travel speed) are controlled using an automated device. Test surfaces are chosen based on similarity to the screening environment, and the wipes can be made from any material considered for use in wipe-sampling. Particle samples of the explosive 1,3,5-trinitroperhydro-1,3,5-triazine (RDX) are applied in a fixed location on the surface using a dry-transfer technique. The particle samples, recently developed to simulate residues made after handling explosives, are produced by inkjet printing of RDX solutions onto polytetrafluoroethylene (PTFE) substrates. Collection efficiency is measured by extracting collected explosive from the wipe, and then related to critical sampling factors and the selection of wipe material and test surface. These measurements are meant to guide the development of sampling protocols at screening venues, where speed and throughput are primary considerations.

Optimized sampling protocols and the development of new wipe materials can be facilitated by standardized measurements of collection efficiency from wipe-sampling. Our approach for sampling trace explosives uses an automated device to control speed, force, and distance during wipe-sampling followed by extraction of collected explosives.

Metodo standardizzato per la misurazione Collection efficienza da Wipe-campionamento di esplosivi traccia

One of the limiting steps to detecting traces of explosives at screening venues is effective collection of the sample. Wipe-sampling is the most common ...

Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, interface precipitation, and mini-emulsion. In all methods, well-defined, micrometer-sized spheres are obtained from a self-assembling process in solution. The vapor diffusion method can result in spheres with the highest sphericity and surface smoothness, yet the types of the polymers able to form these spheres are limited. On the other hand, in the mini-emulsion method, microspheres can be made from various types of polymers, even from highly crystalline polymers with coplanar, &#960;-conjugated backbones. The photoluminescent (PL) properties from single isolated microspheres are unusual: the PL is confined inside the spheres, propagates at the circumference of the spheres via the total internal reflection at the polymer/air interface, and self-interferes to show sharp and periodic resonant PL lines. These resonating modes are so-called "whispering gallery modes" (WGMs). This work demonstrates how to measure WGM PL from single isolated spheres using the micro-photoluminescence (&#181;-PL) technique. In this technique, a focused laser beam irradiates a single microsphere, and the luminescence is detected by a spectrometer. A micromanipulation technique is then used to connect the microspheres one by one and to demonstrate the intersphere PL propagation and color conversion from coupled microspheres upon excitation at the perimeter of one sphere and detection of PL from the other microsphere. These techniques, &#181;-PL and micromanipulation, are useful for experiments on micro-optic application using polymer materials.

Protocols for the synthesis of microspheres from polymers, the manipulation of microspheres, and micro-photoluminescence measurements are presented.

Fabbricazione di microsfere di polimeri per risonatore ottico e applicazioni laser

This paper describes three methods of preparing fluorescent microspheres comprising &#960;-conjugated or non-conjugated polymers: vapor diffusion, ...

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder microdiffraction two-dimensional (2D) maps at beamline 12.3.2 of the Advanced Light Source (ALS), Lawrence Berkeley National Laboratory. Measurements can be performed on any sample that is less than 10 cm x 10 cm x 5 cm, with a flat exposed surface. The experimental geometry is calibrated using standard materials (elemental standards for XRF, and crystalline samples such as Si, quartz, or Al2O3 for diffraction). Samples are aligned to the focal point of the x-ray microbeam, and raster scans are performed, where each pixel of a map corresponds to one measurement, e.g., one XRF spectrum or one diffraction pattern. The data are then processed using the in-house developed software XMAS, which outputs text files, where each row corresponds to a pixel position. Representative data from moissanite and an olive snail shell are presented to demonstrate data quality, collection, and analysis strategies.

We describe a beamline setup meant to carry out rapid two-dimensional x-ray fluorescence and x-ray microdiffraction mapping of single crystal or powder samples using either Laue (polychromatic radiation) or powder (monochromatic radiation) diffraction. The resulting maps give information about strain, orientation, phase distribution, and plastic deformation.