Name: resonance fluorescence of an ingaas quantum dot in a planar cavity using orthogonal excitation and detection
Uploaded: 2017-10-13T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection at JoVE.com

המחברים רוצה להכיר גלן ס שלמה למתן את הדגימה. עבודה זו נתמכה על ידי הקרן הלאומית למדע (DMR-1452840).

שים לב: עליך להיות מודע על סכנות אפשריות של פיזור לייזר במהלך היישור. ללבוש משקפי בטיחות נאותים להגנה. כדי להקל על תהליך יישור, הכרחי הצופה אינפרא-אדום (IR-הצופה). כרטיס פלורסנט רגיש IR הוא גם מועיל, אבל לא הכרחי.
 1. הכנת הדוגמא <ol><li>שימוש יהלום הסופר לעשות שריטה זעיר בקצה המשטח ?...

<ol>
	<li>Kuhlmann, A. V., 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=A+dark-field+microscope+for+background-free+detection+of+resonance+fluorescence+from+single+semiconductor+quantum+dots+operating+in+a+set-and-forget+mode.">A dark-field microscope for background-free detection of resonance fluorescence from single semiconductor quantum dots operating in a set-and-forget mode.</a> Rev. Sci. Instrum. 84 (7), 073905 (2013).</li><li>Vamivakas, N. A., Zhao, Y., Lu, C. -. Y., Atat&#252;re, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spin-resolved+quantum-dot+resonance+fluorescence.">Spin-resolved quantum-dot resonance fluorescence.</a> Nat. Phys. 5 (3), 198-202 (2009).</li><li>Vamivakas, A. N., 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=Observation+of+spin-dependent+quantum+jumps+via+quantum+dot+resonance+fluorescence.">Observation of spin-dependent quantum jumps via quantum dot resonance fluorescence.</a> Nature. 467 (7313), 297-300 (2010).</li><li>Houel, J., 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=Probing+Single-Charge+Fluctuations+at+a+GaAs/AlAs+Interface+Using+Laser+Spectroscopy+on+a+Nearby+InGaAs+Quantum+Dot.">Probing Single-Charge Fluctuations at a GaAs/AlAs Interface Using Laser Spectroscopy on a Nearby InGaAs Quantum Dot.</a> Phys. Rev. Lett. 108 (10), 107401 (2012).</li><li>Gao, W. B., Fallahi, P., Togan, E., Miguel-Sanchez, J., Imamoglu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observation+of+entanglement+between+a+quantum+dot+spin+and+a+single+photon.">Observation of entanglement between a quantum dot spin and a single photon.</a> Nature. 491 (7424), 426-430 (2012).</li><li>Muller, 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=Resonance+Fluorescence+from+a+Coherently+Driven+Semiconductor+Quantum+Dot+in+a+Cavity.">Resonance Fluorescence from a Coherently Driven Semiconductor Quantum Dot in a Cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 99 (18), 187402 (2007).</li><li>Flagg, E. B., 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=Resonantly+driven+coherent+oscillations+in+a+solid-state+quantum+emitter.">Resonantly driven coherent oscillations in a solid-state quantum emitter.</a> Nat. Phys. 5 (3), 203-207 (2009).</li><li>Konthasinghe, K., 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=Coherent+versus+incoherent+light+scattering+from+a+quantum+dot.">Coherent versus incoherent light scattering from a quantum dot.</a> Phys. Rev. B. 85 (23), 235315 (2012).</li><li>Peiris, M., Konthasinghe, K., Yu, Y., Niu, Z. C., Muller, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bichromatic+resonant+light+scattering+from+a+quantum+dot.">Bichromatic resonant light scattering from a quantum dot.</a> Phys. Rev. B. 89 (15), 155305 (2014).</li><li>Chen, D., Lander, G. R., Krowpman, K. S., Solomon, G. S., Flagg, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characterization+of+the+local+charge+environment+of+a+single+quantum+dot+via+resonance+fluorescence.">Characterization of the local charge environment of a single quantum dot via resonance fluorescence.</a> Phys. Rev. B. 93 (11), 115307 (2016).</li><li>Chen, D., Lander, G. R., Solomon, G. S., Flagg, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Polarization-Dependent+Interference+of+Coherent+Scattering+from+Orthogonal+Dipole+Moments+of+a+Resonantly+Excited+Quantum+Dot.">Polarization-Dependent Interference of Coherent Scattering from Orthogonal Dipole Moments of a Resonantly Excited Quantum Dot.</a> Phys. Rev. Lett. 118 (3), 037401 (2017).</li><li>Ge, R. -. 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=Mollow+quintuplets+from+coherently+excited+quantum+dots.">Mollow quintuplets from coherently excited quantum dots.</a> Opt. Lett. 38 (10), 1691 (2013).</li><li>Proux, R., Maragkou, M., Baudin, E., Voisin, C., Roussignol, P., Diederichs, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+the+Photon+Coalescence+Time+Window+in+the+Continuous-Wave+Regime+for+Resonantly+Driven+Semiconductor+Quantum+Dots.">Measuring the Photon Coalescence Time Window in the Continuous-Wave Regime for Resonantly Driven Semiconductor Quantum Dots.</a> Phys. Rev. Lett. 114 (6), 067401 (2015).</li><li>Robertson, J., 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=Polarization-resolved+resonant+fluorescence+of+a+single+semiconductor+quantum+dot.">Polarization-resolved resonant fluorescence of a single semiconductor quantum dot.</a> Appl. Phys. Lett. 101 (25), 251118 (2012).</li><li>De Greve, K., 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=Quantum-dot+spin-photon+entanglement+via+frequency+downconversion+to+telecom+wavelength.">Quantum-dot spin-photon entanglement via frequency downconversion to telecom wavelength.</a> Nature. 491 (7424), 421-425 (2012).</li><li>Schaibley, J. R., 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=Demonstration+of+Quantum+Entanglement+between+a+Single+Electron+Spin+Confined+to+an+InAs+Quantum+Dot+and+a+Photon.">Demonstration of Quantum Entanglement between a Single Electron Spin Confined to an InAs Quantum Dot and a Photon.</a> Phys. Rev. Lett. 110 (16), 167401 (2013).</li><li>Gerardot, B. 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=Dressed+excitonic+states+and+quantum+interference+in+a+three-level+quantum+dot+ladder+system.">Dressed excitonic states and quantum interference in a three-level quantum dot ladder system.</a> New J. Phys. 11 (1), 013028 (2009).</li><li>Hargart, 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=Cavity-enhanced+simultaneous+dressing+of+quantum+dot+exciton+and+biexciton+states.">Cavity-enhanced simultaneous dressing of quantum dot exciton and biexciton states.</a> Phys. Rev. B. 93 (11), 115308 (2016).</li><li>Kim, H., Shen, T. C., Roy-Choudhury, K., Solomon, G. S., Waks, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resonant+Interactions+between+a+Mollow+Triplet+Sideband+and+a+Strongly+Coupled+Cavity.">Resonant Interactions between a Mollow Triplet Sideband and a Strongly Coupled Cavity.</a> Phys. Rev. Lett. 113 (2), 027403 (2014).</li><li>Unsleber, 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=Observation+of+resonance+fluorescence+and+the+Mollow+triplet+from+a+coherently+driven+site-controlled+quantum+dot.">Observation of resonance fluorescence and the Mollow triplet from a coherently driven site-controlled quantum dot.</a> Optica. 2 (12), 1072 (2015).</li><li>Xu, X., 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=Coherent+Optical+Spectroscopy+of+a+Strongly+Driven+Quantum+Dot.">Coherent Optical Spectroscopy of a Strongly Driven Quantum Dot.</a> Science. 317 (5840), 929-932 (2007).</li><li>Muller, A., Fang, W., Lawall, J., Solomon, G. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Emission+Spectrum+of+a+Dressed+Exciton-Biexciton+Complex+in+a+Semiconductor+Quantum+Dot.">Emission Spectrum of a Dressed Exciton-Biexciton Complex in a Semiconductor Quantum Dot.</a> Phys. Rev. Lett. 101 (2), 027401 (2008).</li><li>Roy-Choudhury, K., Hughes, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+theory+of+the+emission+spectrum+from+quantum+dots+coupled+to+structured+photonic+reservoirs+and+acoustic+phonons.">Quantum theory of the emission spectrum from quantum dots coupled to structured photonic reservoirs and acoustic phonons.</a> Phys. Rev. B. 92 (20), 205406 (2015).</li><li>Ulhaq, A., Weiler, S., Ulrich, S. M., Ro&#223;bach, R., Jetter, M., Michler, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cascaded+single-photon+emission+from+the+Mollow+triplet+sidebands+of+a+quantum+dot.">Cascaded single-photon emission from the Mollow triplet sidebands of a quantum dot.</a> Nat. Photonics. 6 (4), 238-242 (2012).</li><li>Ulrich, S. M., 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=Dephasing+of+Triplet-Sideband+Optical+Emission+of+a+Resonantly+Driven+InAs/GaAs+Quantum+Dot+inside+a+Microcavity.">Dephasing of Triplet-Sideband Optical Emission of a Resonantly Driven InAs/GaAs Quantum Dot inside a Microcavity.</a> Phys. Rev. Lett. 106 (24), 247402 (2011).</li><li>Atature, M., Dreiser, J., Badolato, A., Hogele, A., Karrai, K., Imamoglu, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum-dot+spin-state+preparation+with+near-unity+fidelity.">Quantum-dot spin-state preparation with near-unity fidelity.</a> Science. 312 (5773), 551-553 (2006).</li><li>Kroner, M., 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=Resonant+two-color+high-resolution+spectroscopy+of+a+negatively+charged+exciton+in+a+self-assembled+quantum+dot.">Resonant two-color high-resolution spectroscopy of a negatively charged exciton in a self-assembled quantum dot.</a> Phys. Rev. B. 78 (7), 075429 (2008).</li><li>Press, D., Ladd, T. D., Zhang, B., Yamamoto, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Complete+quantum+control+of+a+single+quantum+dot+spin+using+ultrafast+optical+pulses.">Complete quantum control of a single quantum dot spin using ultrafast optical pulses.</a> Nature. 456 (7219), 218-221 (2008).</li><li>Sun, S., Waks, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single-shot+optical+readout+of+a+quantum+bit+using+cavity+quantum+electrodynamics.">Single-shot optical readout of a quantum bit using cavity quantum electrodynamics.</a> Physical Review A. 94 (1), 012307 (2016).</li><li>Metcalfe, M., Solomon, G. S., Lawall, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heterodyne+measurement+of+resonant+elastic+scattering+from+epitaxial+quantum+dots.">Heterodyne measurement of resonant elastic scattering from epitaxial quantum dots.</a> Appl. Phys. Lett. 102 (23), 231114 (2013).</li><li>Nguyen, H. 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=Optically+Gated+Resonant+Emission+of+Single+Quantum+Dots.">Optically Gated Resonant Emission of Single Quantum Dots.</a> Phys. Rev. Lett. 108 (5), 057401 (2012).</li><li>Benisty, H., De Neve, H., Weisbuch, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+planar+microcavity+effects+on+light+extraction-Part+I:+basic+concepts+and+analytical+trends.">Impact of planar microcavity effects on light extraction-Part I: basic concepts and analytical trends.</a> IEEE J. Quantum Elect. 34 (9), 1612-1631 (1998).</li><li>K&#246;hler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ein+neues+Beleuchtungsverfahren+f&#252;r+mikrophotographische+Zwecke.">Ein neues Beleuchtungsverfahren f&#252;r mikrophotographische Zwecke.</a> Zeitschrift f&#252;r wissenschaftliche Mikroskopie und f&#252;r Mikroskopische Technik. 10 (4), 433-440 (1893).</li><li>K&#246;hler, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+method+of+illumination+for+photomicrographical+purposes.">New method of illumination for photomicrographical purposes.</a> Journal Royal Microscopical Society (Great Britain). 14, 261-262 (1894).</li><li>He, Y. -. M., 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-demand+semiconductor+single-photon+source+with+near-unity+indistinguishability.">On-demand semiconductor single-photon source with near-unity indistinguishability.</a> Nat. Nanotechnol. 8 (3), 213-217 (2013).</li></ol>

השלבים הקריטיים בפרוטוקול הם: התאמת מצב ויישור של הקורה עירור למצב גלבו; יישור תקין, תוך התמקדות של אופטיקה האוסף. החלקים הקשים ביותר השלבים האלה הם היישור הראשוני; אופטימיזציה של צימוד של התקנה כבר מיושר היא פשוטה יחסית. חופפים את אזורי איסוף של עירור היא צעד זה פשוט עם היכולת תמונה המדגם ?...

עירור התהודה של פולט קוונטית בודדת בשילוב עם פלורסצנטיות זיהוי היה אתגר ניסיוני לטווח ארוך בעיקר בשל חוסר היכולת spectrally להפלות את קרינה פלואורסצנטית חלש של פיזור עירור חזק. התסבוכת הזו, עם זאת, יש כבר בהצלחה להתגבר בעשור האחרון על ידי שתי גישות שונות: עירור קונאפוקלית כהה-שדה בהתבסס על קיטוב אפליה1,2,3,4 ,5וזיהוי עירור אורתוגונלית בהתבסס על מצב מרחבי אפליה6,7,8,9,10,11, 12,13,14. שתי הגישות להפגין יכולת חזקה לדכא באופן משמעותי את פיזור לייזר, ובכך הם אימצו אותו באופן נרחב בניסויים שונים, לדוגמה, התבוננות ספין-פוטון שזירה5,15, 16, הפגנה של הברית לבוש2,7,12,17,18,19,20,21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26, מניפולציה קוהרנטי של ספינים מוגבלת3,27,28,29,30. גם הגישה יכול להיות מיושם אוניברסלית במצב; כל מוגבל יש תנאים מסוימים. הטכניקה כהה-שדה מנצל את החופש של תואר קיטוב של הפוטונים לדכא עירור לייזר הפיזור. טכניקה זו יש מספר יתרונות. לדוגמה, יש ללא דרישה עבור מצב גלבו מוגדרים היטב, המאפשרת יישום קונאפוקלית בלבד. יישום קונאפוקלית מאפשר עירור מקוטב באופן מעגלי המוקד יכול להיות הדוק יותר של הקורה עירור על פולט קוונטית, וכתוצאה מכך בעוצמה עירור גבוהה יותר. עם זאת, שיטה זו בררני-קיטוב מגבילה את קיטוב זיהוי להיות אורתוגונלית כדי קיטוב עירור, וכך מונע אפיון המלאה של המאפיינים קיטוב של זריחה. לשם השוואה, מצב מרחבי אפליה משמר את חופש מוחלט של קיטוב זיהוי על-ידי ניצול של אורתוגונליות בין דרכי הפצת קורות עירור וזיהוי לדכא את פיזור לייזר4. האילוצים של שיטה זו הינם בצורך של מבנה גלבו במדגם לספק מצב עירור אורתוגונלית למצב גילוי, ההגבלה על קיטוב עירור להיות בניצב לכיוון התפשטות של קרן .
. הנה, נדגים פרוטוקול עבור בניית התקנה חינם-שטח מבוססי אורתוגונלית עירור לזיהוי לניסויים פלורסצנטיות תהודה. לעומת העבודה החלוצית על אפליה מצב מרחבי שם סיב אופטי שימשה כמה אור לתוך חלל6, פרוטוקול זה מספק פתרון בחלל חינם, ואין צורך קינטי רכיבים כדי לטעון גם את הדגימה או סיבים cryostat. שליטה טובה של ההוראות של קרן עירור ואת הנתיב זיהוי הם המניפולציה אופטיקה חיצוניים ל cryostat, בעוד עדשות גופיה אספריים לשמש מיקוד מטרות בתוך האזור הקר של cryostat. אנו מספקים להחליפן בתמונות של שלבים יישור מפתח בתהליך השגת עירור תהודה וזיהוי של זריחה של נקודה קוונטית בודדת.
המדגם המשמש לצורך ההדגמה הוא גדל על ידי קרן מולקולרית epitaxy (בין). נקודות קוונטיות InGaAs (QDs) נעוצים כרווח GaAs הנקשר באמצעות שני מבוזרת בראג מחזירי אור (DBRs), כפי שמוצג התצוגה זום-אין של הדוגמה באיור1. מרווח GaAs בין DBRs פועל גלבו, איפה קרן עירור מוגבל על ידי החזרה גמורה. DBRs משמשים גם מראות גבוהה-השתקפות wavevectors כי הם כמעט נורמלי למטוס מדגם. זה יוצר מצב פאברי-פרו שאליו QDs הזוג כאשר פולטות קרינה פלואורסצנטית. מצב פאברי-פרו בטח הניזונה מאוטוביוגרפיה ומהדהדת פליטת גל λ של QDs, המחייב את מרווח GaAs להיות שלם כפולה של λ/n, כאשר n הוא אינדקס השבירה של GaAs. לצורך ההדגמה, עובי מרווח GaAs נבחר להיות 4λ/n, אשר הוא כ 1 מיקרומטר, כדי להיות קרוב עקיפה מוגבל לגודל ספוט קרן עירור התקרית. ליעילות נמוכה צימוד של הקורה עירור למצב גלבו כתוצאה כרווח צר יותר.
הגדרת הניסוי מוצג באיור1. כדי למקסם את היעילות צימוד, יחיד-עדשה אספריים המטרה Eobj עם מפתח נומרי NA = 0.5, אורך מוקד של 8 מ"מ נבחר למקד את הקרן עירור על הפנים cleaved המדגם. הפונקציה של הטלסקופ Keplerian (מורכבת זוג עדשות E1, E2) בנתיב עירור היא כפולה: (1) כדי למלא את הצמצם של המטרה E עירורobj אז קרן עירור בחוזקה ממוקד עבור יותר התאמת מצב גלבו (ב זה מימוש קרן מקבילות הקוטר הוא 2.5 מ מ), ו- (2) כדי לספק שלוש דרגות חופש תמרון נקודת המוקד של קרן עירור את פני cleaved המדגם. עדשה E1 הוא רכוב על הר של translational X-Y המספק את שתי דרגות חופש לנוע במקום עירור בחופשיות בתוך המטוס מדגם cleaved הפנים. עדשה E2, מותקן על זום לא מסתובב הדיור אשר מספק את החופש לבחור את עומק נקודת המוקד במדגם. אלה שלוש דרגות חופש מאפשרים לנו לייעל את עירור התהודה של QD יחיד ללא צורך התנועה של הדגימה עצמה.
בנתיב אוסף פלורסצנטיות, תצורה עדשות דומות (Lobj, L1, L2) משמש כדי לאפשר זיהוי של קרינה פלואורסצנטית מחלקים שונים של המדגם. . האור מדגם ממוקד על ידי אחד שתי עדשות צינור אל או רגיש IR מצלמת (Lקאם) או בכניסה חריץ של ספקטרומטר (Lspec). תנועה של L1 לאורך ציר z מתאימה את המיקוד של התמונה, וגורם תרגום לרוחב של L2 התמונה לסריקה על פני המטוס של המדגם. אורכי מוקד של L1, L2 שווים אז ההגדלה שלהם הוא האחדות. זה נעשה כדי להגדיל את טווח שיכול להיות מתורגם L2 לפני פינות כהות מתרחשת.
כדי להקל על היישור ומיקום QD, המאייר בנוי הבית מבוסס על קולר תאורה הוא שולב חלק מהתכנית, כפי שמוצג באיור1. מטרת קולר תאורה היא לספק תאורה אחידה לדגימת, להבטיח כי חיהקוסם מקור האור תאורה אינה מוצגת בתמונה. התצורות עדשה של המאיר והן את הנתיב אוסף מתוכננים בקפידה כדי להפריד את המטוסים תרכיב תמונה של המדגם, מקור האור. כל עדשה בנתיב אוסף מופרד שכנותיה בסכום של אורכי מוקד שלהם. הדבר מבטיח היכן התמונה לדוגמה נמצא בפוקוס – כגון-החיישן של המצלמה – תמונת מקור האור לחלוטין defocused. באופן דומה, תמונת מקור אור איפה מתמקדים-כמו על המטוס חזרה מוקד של המטרה – התמונה לדוגמה הוא defocused לגמרי. מקור האור הוא אור מסחרי פולטות נורית led פולט-940 ננומטר. הסרעפת הצמצם מאפשרת התאמת עוצמת תאורה, וקובעת הסרעפת שדה שדה הראייה כדי להיות מואר. המפתחות להגשמת תאורה אחידה נמצאים כדי להגדיר את המרחק בין העדשה K4, L2 ולהיות סכום אורכי המוקד של שתי עדשות, כדי להבטיח את הצמצם של Lobj הוא לא יתר על המידה על-ידי ההארה. ב פרוטוקול זה, ההארה משמש גם כדי לייעל את המרחק בין Lobj המדגם.
את המטרה Lobj ולעדשה צינור גם מספק את ההגדלה של 20 x את המצלמה או את ספקטרומטר. זוג עדשות L3 ו L4 בין Lobj Lspec טפסים טלסקופ Keplerian אחר המספק של תוספת 4 x הגדלה של התמונה על תשלום מצמידים מכשיר (CCD) של ספקטרומטר. התוספת של עדשות L3 ו L4 בתוצאות ההגדלה סך של 80 x, אשר יש צורך במרחב הבחנה קרינה פלואורסצנטית מן הסמוך QDs. L3 L4 הם רכובים על היפוך טעינות כדי להקל על המעבר של ההגדלה מאחר 20 x הגדלה מספק תצוגה של שדה גדולה על הדגימה.
לחפוף את שדה הראיה של הנתיב אוסף בנתיב של קרן עירור דרך גלבו הפליטה של הרצף של הנקודה הקוונטית להרטיב שכבה שימושי. ניתן לקבוע את אורך הגל של פליטה של השכבה הרטבה על ידי מדידת ספקטרום הפליטה של הדגימה תחת מעל עירור תזמורת-gap. למדגם שלנו, להרטיב שכבה פליטה מתרחשת כ 880 ננומטר-4.2 K... על ידי צימוד קרן לייזר cw -880 ננומטר לתוך גלבו המדגם, אחד יכול לצפות דפוס פס הנוצרת על-ידי השחקן מהשכבה הרטבה, אשר מוצג בסרטון המלווה. הרצף השלילי חושף את הנתיב הפצת האור עירור כבר זיווג לתוך גלבו. הנוכחות של פסים בשילוב עם היכולת תמונה השטח של המדגם עושה יישור פשוטה.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Tunable external cavity diode laser</td>
			<td>Toptica Photonics</td>
			<td>DL-Pro</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Closed-cycle cryostat</td>
			<td>Montana Instruments</td>
			<td>Cryostation</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectrometer, 750 mm focal length</td>
			<td>Princeton Instruments</td>
			<td>SpectraPro 2750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Thermoelectrically cooled charge-coupled device</td>
			<td>Princeton Instruments</td>
			<td>Pixis 100BR-eXcelon</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HeNe laser</td>
			<td>JDSU</td>
			<td>1125P</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared sensitive camera</td>
			<td>Sony</td>
			<td>NEX-5TL</td>
			<td>IR blocking filter removed</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power meter and detector</td>
			<td>Newport</td>
			<td>1918-C, 918D-IR-OD3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adjustable aspheric fiber collimator</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>CFC-8X-A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Air-Spaced Doublet Collimator</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>F810APC-842</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Protected Silver Mirrors x 5</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PF10-03-P01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flip mounts x 2</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FM90</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Aspheric condenser lens, f = 20 mm; K1</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>ACL2520-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Best form spherical lens, f = 50 mm; E2, L1, L2, K2</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LBF254-050-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Best form spherical lens, f = 100 mm; E1, L4, K3, K4</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LBF254-100-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Best form spherical lens, f = 200 mm; Lspec, Lcam</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LBF254-200-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plano-convex lens, f = 400 mm; L3</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LA1172-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Molded glass aspheric lens, f = 8 mm; Eobj</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>C240TME-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Precision asphere, f = 10 mm; Lobj</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>AL1210-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Longpass Filters, 800 nm, x2</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>FEL0800</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Non-polarizing beam splitter cube (NPBS)</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BS029</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pellicle beam splitter</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>BP108</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Polarizer</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>LPNIRE100-B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light emitting diode, 940 nm</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>M940D2</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

resonance fluorescence of an ingaas quantum dot in a planar cavity using orthogonal excitation and detection

היכולת לבצע בו זמנית תהודה זיהוי עירור, קרינה פלואורסצנטית חשוב קוונטית אופטי מדידות של נקודות קוונטיות (QDs). עירור תהודה ללא קרינה פלואורסצנטית גילוי – לדוגמה, מדידה שידור דיפרנציאלית – ניתן לקבוע מאפיינים מסוימים של מערכת פולטות, אך אינו מאפשר ליישומים או במדידות המבוססות על חלקיקי האור הנפלט. למשל, מדידת מתאמים פוטון, התבוננות שלישיה ופרחים לבנים, בצל, מימוש כל פוטון יחיד מקורות דורשים אוסף זריחה. עירור מבולבלת עם פלורסצנטיות זיהוי – לדוגמה, מעל עירור תזמורת-gap – יכול לשמש כדי ליצור מקורות פוטון יחיד, אך ההפרעה של הסביבה עירור מקטין את indistinguishability של חלקיקי האור. מקורות פוטון יחיד המבוססת על QDs יהיה חייב להיות resonantly נרגשים לקבל פוטון גבוהות indistinguishability, אוסף בו-זמני של חלקיקי האור יהיה צורך לעשות בהם שימוש. נדגים שיטה לגרות resonantly QD יחיד מוטבע בתוך חלל מישורי על ידי צימוד קרן עירור לתוך חלל זה מעל פני cleaved הדגימה תוך איסוף על ידי קרינה פלואורסצנטית לאורך כיוון נורמלי משטח של המדגם. על ידי התאמת בקפידה את קרן עירור למצב גלבו של החלל, האור עירור יכול הזוג לתוך החלל ולקיים אינטראקציה עם QD. פוטונים מפוזר יכול הזוג למצב פאברי-פרו של חלל, לברוח לכיוון משטח רגיל. שיטה זו מאפשרת חופש מוחלט קיטוב זיהוי, אך קיטוב עירור מוגבלת על ידי כיוון התפשטות של הקורה עירור. ידי קרינה פלואורסצנטית מהשכבה הרטבה מספק מדריך כדי ליישר את הנתיב אוסף לגבי הקורה עירור. אורתוגונליות עירור וזיהוי מצבי מאפשר עירור התהודה של QD יחיד עם רקע פיזור לייזר זניח.

איור 1 מציג את מימוש מסוים אחד כל הציוד הדרוש כדי להשיג תהודה עירור של נקודה קוונטית בודדת. מימושים אחרים אפשריים, אך המרכיבים הקריטיים: נתיב עירור זוג גלבו; נתיב אוסף להנחות פלורסצנטיות גלאי; נתיב עירור קונאפוקלית כדי לרגש לאורך השביל אוסף; ונתיב תאורה כד?...

Watch this Scientific Journal Video about Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection at JoVE.com

Resonance Fluorescence of an InGaAs Quantum Dot in a Planar Cavity Using Orthogonal Excitation and Detection

עירור התהודה של נקודה קוונטית עצמית שהורכב יחיד יכולה להיות מושגת באמצעות מצב עירור אורתוגונלית למצב אוסף זריחה. נדגים שיטה באמצעות גלבו מצבי פאברי-פרו microcavity מישורי המקיפים את הנקודות קוונטית. השיטה מאפשרת חופש מוחלט קיטוב זיהוי.

קרינה פלואורסצנטית תהודה של נקודה InGaAs קוונטית בחלל מישורי באמצעות עירור אורתוגונלית וזיהוי

The ability to perform simultaneous resonant excitation and fluorescence detection is important for quantum optical measurements of quantum dots (QDs). ...

Research

JoVE Journal

Engineering

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient Echo קוונטית זיכרון בחם אטומי החמקן

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

Analysis of Contact Interfaces for Single GaN Nanowire Devices

ניתוח של ממשקי מגע עבור יחיד התקני Nanowire גן

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

Construction and Characterization of External Cavity Diode Lasers for Atomic Physics

בנייה ואפיון חיצוני לייזרי חלל דיודה לפיסיקה אטומית

Since their development in the late 1980s, cheap, reliable external cavity diode lasers (ECDLs) have replaced complex and expensive traditional dye and ...

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

פינת שינוי סלקטיבית של יכולת רטיבות משטח סיליקון על ידי פעמו UV לייזר הקרנה בסביבה נוזלית

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

Detection and Recovery of Palladium, Gold and Cobalt Metals from the Urban Mine Using Novel Sensors/Adsorbents Designated with Nanoscale Wagon-wheel-shaped Pores

איתור והשחזור של פלדיום, מתכות זהב וקובלט ממכרה העירונית באמצעות חיישנים / Adsorbents רומן יעודיים עם נקבוביות-בצורת גלגל עגלה ננומטריים

Developing low-cost, efficient processes for recovering and recycling palladium, gold and cobalt metals from urban mine remains a significant challenge in ...

High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

ספקטרוסקופיה פלואורסצנטי Quasi-תהודה רזולוציה גבוהה בסיוע Phonon

High resolution optical spectroscopy methods are demanding in terms of either technology, equipment, complexity, time or a combination of these. Here we ...

Frequency Mixing Magnetic Detection Scanner for Imaging Magnetic Particles in Planar Samples

תדירות ערבוב סורק זיהוי מגנטי הדמית חלקיקים מגנטיים בדגימות מישורים

The setup of a planar Frequency Mixing Magnetic Detection (p-FMMD) scanner for performing Magnetic Particles Imaging (MPI) of flat samples is presented. ...

Fabrication of 1-D Photonic Crystal Cavity on a Nanofiber Using Femtosecond Laser-induced Ablation

המצאה של 1-D פוטוניים Crystal חלל על nanofiber שימוש Femtosecond אבלציה לייזר המושרה

We present a protocol for fabricating 1-D Photonic Crystal (PhC) cavities on subwavelength-diameter tapered optical fibers, optical nanofibers, using ...

Measurement of Quantum Interference in a Silicon Ring Resonator Photon Source

מדידה של Quantum הפרעות מקור פוטון מהוד טבעת הסיליקון

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

Enhanced Electron Injection and Exciton Confinement for Pure Blue Quantum-Dot Light-Emitting Diodes by Introducing Partially Oxidized Aluminum Cathode

הזרקה משופרת אלקטרון וכליאתם אקסיטון עבור טהור קוונטית-נקודה כחולה דיודות פולטות אור על ידי החדרת חלקית תחמוצת אלומיניום קטודה

Stable and efficient red (R), green (G), and blue (B) light sources based on solution-processed quantum dots (QDs) play important roles in next-generation ...