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

Авторы хотели бы признать Гленн S. Соломона для предоставления образца. Эта работа была поддержана Национальный научный фонд (DMR-1452840).

Предупреждение: Будьте осведомлены о возможных опасностях рассеяния лазерного во время выравнивания. Носите надлежащие защитные очки для защиты. Чтобы облегчить процесс выравнивания, инфракрасный просмотра (IR-просмотра) является необходимым. ИК чувствительных флуоресцентные карта ?...

<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>

Важнейшие шаги в протоколе являются: режим сопоставления и луча возбуждения волновода режим; и надлежащее выравнивание и акцентом коллекции оптики. Наиболее сложной части эти шаги являются первоначального выравнивания; Оптимизация сцепления уже выровнены установки относительно про?...

Резонансного возбуждения один квантовый излучатель, в сочетании с флуоресцентным обнаружением был долгосрочный экспериментальной вызов главным образом из-за неспособности спектрально дискриминации слабых флуоресценции от сильного возбуждения рассеяния. Эта трудность, однако, успешно преодолен в последнее десятилетие, два различных подхода: темно поле конфокальный возбуждения основе поляризации дискриминации1,2,3,4 ,5и ортогональных возбуждения обнаружение, основанное на пространственный режим дискриминации6,,78,9,10,11, 12,,1314. Оба подхода продемонстрировать сильную способность значительно подавить лазерного рассеяния и таким образом широко принят в различных экспериментах, например, наблюдение за спин Фотон запутанности5,15, 16, демонстрация одет государств2,7,12,,1718,19,20,21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26и последовательной манипуляции замкнутых спины3,27,28,29,30. Ни один из подходов может быть применена к любой ситуации; Каждый ограничен некоторых конкретных условий. Темно поле техника использует поляризации степень свободы фотонов подавить рассеяния лазерного возбуждения. Этот метод имеет несколько преимуществ. Например отсутствует требование для четко определенных волновода режим, который позволяет только конфокальный осуществления. Конфокальный реализации позволяет циркулярно поляризованных возбуждения и возможно более жесткий фокус пучка возбуждения в квантовый излучатель, что приводит к более высокой интенсивности возбуждения. Однако эта поляризация выборочный метод ограничивает обнаружения поляризации быть ортогональной поляризации возбуждения и таким образом предотвращает полную характеристику свойств поляризации флуоресценции. В сравнении пространственный режим дискриминации сохраняет полную свободу обнаружения поляризации, используя ортогональность между режимы распространения возбуждения и Обнаружение балок для подавления лазерного рассеяния4. Ограничения этой техники являются необходимость волновода структуры в образце для обеспечения возбуждения режима ортогональных в режим обнаружения и ограничение возбуждения поляризации перпендикулярно к направлению распространения луча .
Здесь мы демонстрируем протокол для построения свободного пространства на основе-ортогональных возбуждения обнаружение установки для резонансной флюоресценции экспериментов. По сравнению с новаторскую работу в пространственном режиме дискриминации, когда оптическое волокно используется для пара свет в полость6, этот протокол обеспечивает решение в свободном пространстве и не требуют кинетическая компонентов смонтировать либо образца или волокна в криостата. Точный контроль направления луча возбуждения и обнаружения пути манипулируют Оптика, внешними по отношению к криостат, то время как синглет асферические линзы упором целей внутри области холодной криостата. Мы обеспечиваем представитель изображения выравнивание ключевых шагов в процессе достижения резонансного возбуждения и обнаружения флуоресценции от одного Квантовая точка.
Образца, используемого для этой демонстрации выращивают эпитаксия молекулярного луча (MBE). InGaAs квантовых точек (QDs) встраиваются в GaAs прокладку, которая граничит с двумя распределенных отражателей Брэгг (РБО), как показано в масштабирования в представлении образца на рисунке 1. GaAs спейсера между РБО выступает в качестве волновода, где возбуждение луча ограничивается полного внутреннего отражения. РБО также выступать в качестве высокой отражательной зеркала для wavevectors, которые почти перпендикулярно плоскости образца. Это формирует Фабри-Перо режим, к которому QDs пара при выпуске флуоресценции. Фабри-Перо режим должен быть резонансным с выбросов длиной волны λ QDs, который требует GaAs распорку быть целым кратным λ/n, где n — это показатель преломления GaAs. Для этой демонстрации толщина GaAs распорку выбирается 4λ/n, который находится около 1 мкм, с тем чтобы быть рядом дифракции ограниченное пятно размер луча инцидента возбуждения. Узкий spacer приведет к более низкой эффективности сцепления возбуждения луча в режим волновода.
Экспериментальная установка показана на рисунке 1. Для обеспечения максимальной эффективности сцепления, цели асферические одиночн объектива Eobj с числовой апертуры NA = 0,5 и фокусное расстояние 8 мм выбирается сосредоточиться возбуждения пучка на рассеченного лицо образца. Функцию кеплеровской телескопа (состоит из пары объектив E1 и E2) в пути возбуждения два раза: (1), чтобы заполнить отверстие возбуждения цели Еobj , чтобы луч возбуждения плотно сосредоточены для лучшего соответствия режим в волновод (в Эта реализация коллимированном пучке диаметр составляет 2,5 мм) и (2) предоставлять три степени свободы для маневра координационным центром возбуждения луча на рассеченного лицо образца. E1 объектив установлен на X-Y трансляционная горе, которая обеспечивает две степени свободы перенести место возбуждения свободно в плоскости лица рассеченного образца. E2 объектив установлен на проворота зум, жилье, которое обеспечивает свободу выбора глубины координационным центром в образце. Эти три степени свободы позволяют нам оптимизировать резонансного возбуждения один QD без необходимости перемещения образца самой.
В коллекции пути флуоресценции аналогичной конфигурации объектив (Lobj, L1 и L2) используется для разрешить обнаружение флуоресценции из разных частей образца. Свет от образца ориентирован одним из двух линз трубки на либо ИК чувствительных камеры (кулачокL) или вход щели спектрометр (Lспецификации). Движение L1 вдоль оси z регулирует фокус изображения, и боковые перевод L2 вызывает изображение для проверки по всей плоскости образца. Фокусные L1 и L2 равны, так что их увеличение единство. Это делается для максимального диапазона L2 может быть переведены до Виньетирование возникает.
Чтобы облегчить выравнивание и расположение QD, дом построен осветитель, основанные на освещение Колер включен в установку, как показано на рисунке 1. Колер освещения призвана обеспечить равномерное освещение в пример и обеспечить, чтобы яМаг источника света освещение не видна в образца изображения. Объектив конфигураций просветителя и путь коллекции тщательно предназначены для разделения плоскости сопряженное изображение образца и источника света. Каждый объектив в коллекции пути отделена от своих соседей по сумме их фокусных. Это гарантирует, что там, где на примере изображения в фокусе – такие, как на датчик камеры – источник света изображение полностью расфокусированным. Аналогично, где источник света изображение находится в фокусе – такие, как в обратно фокальной плоскости цели – полностью расфокусированные изображения образца. Источником света является коммерческим Светоиспускающий диод (LED), излучающих в 940 нм. Диафрагмы диафрагмы позволяет регулировка интенсивности освещения, и полевой диафрагмы определяет поле зрения освещаемой. Ключи для реализации равномерное освещение, чтобы задать расстояние между объектив K4 и L2 сумма фокусных двух линз, и обеспечить, чтобы отверстие Lobj не переполнен, освещение. В этом протоколе освещение также используется для оптимизации расстояние между Lobj и образца.
Цель Lobj и либо трубка объектива обеспечивает увеличение 20 x на камеру или спектрометр. Пара линзы L3 и L4 между Lobj и Lспецификации формы другой кеплеровской телескоп, который обеспечивает дополнительные 4 кратном к изображению на зарядовой (связью ПЗС) спектрометра. Добавление линзы L3 и L4 результаты в общее увеличение 80 x, которая необходима для пространственно отличить флуоресценции от близлежащих QDs. L3 и L4 монтируются на листать крепления для облегчения переключения масштаба потому что увеличение 20 x обеспечивает больше поле зрения на образце.
Перекрывать поле зрения коллекции пути с путь луча возбуждения через волновод, выбросы от континуум Квантовая точка, смачивание слой является полезным. Длина волны излучения смачивания слоя можно определить путем измерения выбросов спектр образца под выше зазор полосы возбуждения. Для нашего примера, смачивание слой выбросов происходит примерно 880 Нм в 4.2 K. Путем соединения cw лазерный луч на 880 Нм в волновод образца, можно наблюдать шаблон полоса формируется пл от смачивания слоя, который показан в сопровождающих видео. Полоска показывает путь распространения возбуждения света, который был в сочетании в волновод. Присутствие этой полосы, в сочетании с возможностью изображения поверхности образца делает выравнивание простой.

<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

Способность выполнять одновременное резонансного возбуждения и флуоресценции обнаружения имеет важное значение для оптических измерений квантовой квантовых точек (QDs). Резонансного возбуждения без флуоресценции обнаружения – например, дифференциальной передачи измерения – можно определить некоторые свойства, излучающие системы, но не позволяет приложениям или измерения, основанные на излучаемых фотонов. Например измерение корреляции фотонов, наблюдение за Mollow триплета и реализации все источники одиночных фотонов требуют сбора флуоресценции. Бессвязно возбуждения с флуоресцентным обнаружением – например, выше зазор полосы возбуждения – может использоваться для создания источники одиночных фотонов, но нарушения окружающей среды за счет возбуждения уменьшает неразличимости фотонов. Источники одиночных фотонов, основанный на QDs должны быть резонансно рады, чтобы иметь высокий Фотон неразличимости, и одновременного сбора фотонов будет необходимо сделать их использовать. Мы демонстрируем, что метод резонансно возбудить единый QD встроенных в плоские полости, связывая луч возбуждения в эту полость от сколотого лица образца при сборе флуоресценции вдоль поверхности нормального направления образца. Тщательно сопоставив луч возбуждения волновода режим полости, возбуждения свет может пара в полость и взаимодействовать с QD. Фабри-Перо режим полости и бежать в направлении поверхности нормальной может пару рассеянных фотонов. Этот метод позволяет полную свободу в поляризации обнаружения, но возбуждения поляризации ограничивается направлением распространения возбуждения луча. Флуоресценции от смачивания слой обеспечивает руководство для выравнивания коллекции путь в отношении возбуждения луча. Ортогональность режимах возбуждения и обнаружения позволяет резонансного возбуждения один QD с незначительным лазерного рассеяния фоном.

Рисунок 1 показывает одной конкретной реализации необходимого оборудования для выполнения резонансного возбуждения точки одного такта. Возможны другие реализации, но являются важнейшими компонентами: возбуждения путь к пара волновода; коллекции пут...

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

Резонансное возбуждение одного собственн-собранные Квантовая точка может быть достигнуто режиме возбуждения, ортогональный режим сбора флуоресценции. Мы демонстрируем метода с помощью волноводов и Фабри-Перо режимы плоские microcavity окружающих квантовых точек. Метод позволяет полную свободу в поляризации обнаружения.

Резонансной флюоресценции InGaAs Квантовая точка в плоские полости с использованием ортогональных возбуждения и обнаружения

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

Градиент Эхо Квантовая память в теплый атомный пар

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

Анализ контактных интерфейсов для одиноких GaN нанопроволоки устройств

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

Строительство и характеристика внешнего резонатора диодных лазеров для атомной физики

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

Селективный Площадь Модификация поверхности кремния смачиваемости импульсным УФ лазерного облучения в жидкой среде

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

Обнаружение и восстановление палладия, золота и кобальта металлов из рудника городской использующие новые Датчики / адсорбенты Места с наноразмерных Wagon колеса в форме порах

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

High Resolution фононами квазирезонанса флуоресцентной спектроскопии

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

Частота Смешивание Магнитный сканер обнаружения для визуализации магнитных частиц в планарных образцах

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

Изготовление 1-D фотонного кристалла резонатором на нановолокна Использование фемтосекундного лазера абляции

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

Измерение квантовой интерференции в источнике кремния Кольцо Резонатор Photon

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

Расширение электронного впрыска и экситонных родов для чисто синий квантовых точках светоизлучающие диоды, вводя частично окисленного алюминия катод

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 ...