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

Los autores desean reconocer la Glenn S. Solomon para proporcionar la muestra. Este trabajo fue financiado por la National Science Foundation (DMR-1452840).

PRECAUCIÓN: por favor, ser conscientes de los posibles peligros de dispersión láser durante la alineación. Use anteojos de seguridad apropiados para la protección. Para facilitar el proceso de alineación, es necesario un visor de infrarrojos (IR-espectador). Una tarjeta fluorescente de infrarrojos sensibles también es útil pero no necesario.
 1. preparación de la muestra <ol><li>uso un diamante Escribano para hacer un rasguño minúsculo en el borde de la superficie de la muestra e...

<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>

Los pasos críticos en el protocolo son: el modo de coincidencia y alineación del haz de excitación al modo de guía de onda. y la alineación apropiada y enfoque de la óptica de la colección. Las partes más difíciles de estos pasos son la alineación inicial; optimizar el acoplamiento de una configuración ya alineado es relativamente sencilla. Superposición de las áreas de la colección y la excitación es un paso que con la capacidad de la muestra en la cámara de la imagen es sencillo, pero es muy difícil si...

La excitación resonante de un emisor único cuántica combinada con detección de fluorescencia fue un desafío experimental a largo plazo debido principalmente a la incapacidad para discriminar espectralmente la fluorescencia débil de la dispersión de excitación fuerte. Esta dificultad, sin embargo, ha sido superada en la última década por dos enfoques diferentes: excitación confocal campo oscuro basado en polarización discriminación1,2,3,4 ,5y excitación ortogonal-detección basada en el modo espacial discriminación6,7,8,9,10,11, 12,13,14. Ambos enfoques demuestran una fuerte capacidad para inhibir significativamente la dispersión láser y así se adoptó ampliamente en varios experimentos, por ejemplo, observación de spin-fotón enredo5,15, 16, demostración de Estados con2,7,12,17,18,19,20,21 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26y manipulación coherente de giros cerrados3,27,28,29,30. Ni enfoque puede aplicarse universalmente a todas las situaciones; cada uno se limita a algunas condiciones específicas. La técnica de campo oscuro utiliza el grado de libertad de polarización de los fotones para suprimir la dispersión láser de excitación. Esta técnica tiene varias ventajas. Por ejemplo, no hay ningún requisito para un modo de guía de onda bien definida, que permite la implementación sólo confocal. La aplicación confocal permite la excitación polarizada circularmente y posiblemente un enfoque del haz de excitación en el emisor de la cuántica, dando por resultado la mayor intensidad de excitación. Sin embargo, este método selectivo de polarización restringe la polarización detección para ser ortogonal a la polarización de excitación y así evita una caracterización completa de las propiedades de polarización de la fluorescencia. En comparación, la discriminación espacial de modo conserva la libertad completa de polarización detección utilizando la ortogonalidad entre los modos de propagación de la excitación y detección de vigas para suprimir la dispersión de láser4. Las limitaciones de esta técnica son la necesidad de una estructura de guía de onda en la muestra para proporcionar un modo de la excitación ortogonal al modo de detección y la restricción de la polarización de excitación al ser perpendicular a la dirección de propagación de la viga .
Aquí, demostramos un protocolo para la construcción de una instalación libre de espacio-ortogonal excitación-detección basada para experimentos de fluorescencia de resonancia. Comparado con el trabajo pionero sobre la discriminación de modo espacial donde una fibra óptica fue utilizada para acoplar la luz en la cavidad6, este protocolo proporciona una solución en el espacio y no requiere componentes cinéticos para montar bien la muestra o el fibra en criostato. Control fino de las direcciones de la viga de la excitación y la trayectoria de detección son manipulados por óptica externa al criostato, mientras que las lentes asféricas camiseta actúan como enfoque objetivos dentro de la región fría de criostato. Proporcionamos imágenes representativas de los pasos clave de la alineación en el proceso de lograr excitación resonante y detección de la fluorescencia de un punto cuántico único.
La muestra utilizada para esta demostración es cultivada por epitaxia de haces moleculares (MBE). Los puntos cuánticos de InGaAs (QDs) están integrados en un espaciador de GaAs que está delimitado por dos reflectores Bragg distribuidos (DBRs), como se muestra en la vista de zoom de la muestra en la figura 1. El GaAs el espaciador entre el DBRs actúa como una guía de onda, donde se confina el haz de excitación por reflexión interna total. Los DBRs también actúan como espejos de alta reflectividad para wavevectors que son casi normales al plano de muestra. Esto forma un modo de Fabry-Perot que el QDs pareja cuando emiten fluorescencia. El modo de Fabry-Perot debe ser resonancia con la longitud de onda λ de emisión de los QDs, que requiere el distanciador de GaAs a ser un número entero múltiplo de λ/n, donde n es el índice de refracción del GaAs. Para esta demostración, el espesor del espaciador de GaAs es escogido para ser 4λ/n, que es aproximadamente de 1 μm, con el fin de estar cerca del tamaño de punto de difracción limitada de la viga de incidente de la excitación. Un espaciador más estrecho resultaría en una baja eficiencia de acoplamiento del haz de excitación en el modo de guía de onda.
El montaje experimental se muestra en la figura 1. Para maximizar la eficiencia de acoplamiento, un objetivo de lente asférico Eobj con apertura numérica NA = 0,5 y longitud focal de 8 mm se elige para enfocar el haz de excitación sobre el cara cortada de la muestra. La función del telescopio de Keplerian (compuesto por par de lentes E1 y E2) en el camino de la excitación es doble: (1) para llenar la apertura de la excitación objetivo Eobj para el haz de excitación se centra firmemente para mejor modo-adecuación a la guía de onda (en Esta realización el diámetro del haz colimado es 2,5 mm) y (2) para proporcionar tres grados de libertad para maniobrar el punto focal del haz de excitación en la cara cortada de la muestra. E1 objetivo se monta en una montura traslacional de X-Y que proporciona los dos grados de libertad para cambiar el punto de excitación libremente en el plano de la cara cortada de la muestra. E2 de la lente está montada sobre un zoom sin rotación de vivienda que ofrece la libertad de escoger la profundidad del punto focal de la muestra. Estos tres grados de libertad nos permite optimizar la excitación resonante de un QD sola sin necesidad de movimiento de la muestra sí mismo.
En el camino de la colección de fluorescencia, una configuración similar de la lente (Lobj, L1 y L2) se utiliza para permitir la detección de la fluorescencia de diferentes partes de la muestra. La luz de la muestra se centra en uno de dos tubos en ya sea un IR-sensible a la cámara (Lcam) o la ranura de entrada del espectrómetro (L.spec). Movimiento de L1 a lo largo del eje z ajusta el enfoque de la imagen y traducción lateral de L2 hace que la imagen a escanear en el plano de la muestra. Las longitudes focales de L1 y L2 son iguales, por lo que su aumento es unidad. Esto se hace para maximizar la gama que L2 puede ser traducido antes de que produce viñeteado.
Para facilitar la alineación y la ubicación de un QD, un iluminador de fabricación casera basado en la iluminación de Kohler se incorpora en la configuración, como se muestra en la figura 1. El propósito de la iluminación de Kohler es proporcionar una iluminación uniforme a la muestra y asegurar que una iMago de la fuente de iluminación de luz no es visible en la imagen de muestra. Las configuraciones de la lente de la luz y el camino de la colección están diseñadas cuidadosamente para separar los planos de imagen conjugada de la muestra y la fuente de luz. Cada lente en el camino de la colección es separada de sus vecinos por la suma de sus distancias focales. Esto asegura que siempre que la imagen muestra en foco – como en el sensor de la cámara, la imagen de la fuente de luz es totalmente desenfocada. Del mismo modo, donde la imagen de la fuente de luz está en foco – como en el plano focal detrás del objetivo – la imagen de muestra es completamente defocused. La fuente de luz es una luz comercial emisión de diodo (LED) emiten a 940 nm. El diafragma de la abertura permite el ajuste de la intensidad de la iluminación y el diafragma de campo determina el campo de visión que se iluminará. Son las claves para la realización de una iluminación uniforme establecer la distancia entre la lente K4 y L2 para la suma de las longitudes focales de las dos lentes, y para asegurarse de que la apertura de Lobj no se llena por la iluminación. En el presente Protocolo, la iluminación sirve también para optimizar la distancia entre Lobj y la muestra.
El objetivo Lobj y cualquier lente de tubo proporciona un aumento de x 20 sobre la cámara o el espectrómetro. El par de lente L3 y L4 entre Lobj y LEspecificaciones forma otro telescopio de Keplerian que proporciona un aumento extra de 4 x a la imagen en el dispositivo de carga acoplada (CCD) del espectrómetro. La adición de lentes L3 y L4 resultado en un aumento total de x 80, que es necesario distinguir espacialmente fluorescencia de cerca QDs. L3 y L4 es montado sobre soportes para facilitar el cambio de la ampliación porque los bancos aumento 20 x proporciona un mayor campo de visión en la muestra.
Para superponer el campo de visión de la trayectoria de la colección con la trayectoria del haz de excitación a través de la guía de onda, la emisión de la serie continua del punto de quantum mojando la capa es útil. Uno puede determinar la longitud de onda de emisión de la capa de adherencia de soldadura midiendo el espectro de emisión de la muestra bajo sobre excitación del boquete de la venda. Para nuestro ejemplo, emisión de la capa de adherencia de soldadura se produce en aproximadamente 880 nm a 4,2 K. Por acoplamiento de un rayo de láser cw a 880 nm en la guía de onda de la muestra, se puede observar un patrón de rayado formado por el PL de la capa de adherencia de soldadura, que se muestra en el video que lo acompaña. La racha revela la trayectoria de la propagación de la luz de excitación que se han unido en la guía de onda. La presencia de esta veta combinada con la capacidad de la superficie de la muestra de la imagen hace alineación sencilla.

<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

La capacidad para realizar la detección simultánea de excitación y la fluorescencia resonante es importante para la medición óptica cuántica de puntos cuánticos (QDs). La excitación resonante sin detección de fluorescencia – por ejemplo, una medición de transmisión diferencial, puede determinar algunas propiedades del sistema de emisión, pero no permite aplicaciones o medidas basadas en los fotones emitidos. Por ejemplo, la medida de correlación de fotones, observación del trío Mollow y realización de fuentes de fotones individuales todos requieren de colección de la fluorescencia. Incoherente excitación con detección de fluorescencia – por ejemplo, sobre excitación del boquete de la venda, se puede utilizar para crear fuentes de fotones individuales, pero la perturbación del medio ambiente debido a la excitación reduce la indistinción de los fotones. Fuentes de fotones individuales basadas en QDs tendrá que ser resonantly emocionados de tener la indistinguibilidad de fotones alta y colección simultánea de los fotones será necesario hacer uso de ellos. Demostrar un método resonantly excitar un QD sola incrustado en una cavidad plana por el haz de excitación de acoplamiento en esta cavidad de la cara cortada de la muestra durante la percepción de la fluorescencia en la dirección normal superficial de la muestra. Combinando cuidadosamente el haz de excitación para el modo de guía de onda de la cavidad, la luz de excitación puede acoplar en la cavidad e interactuar con el QD. Los fotones dispersados pueden acoplar al modo de Fabry-Perot de la cavidad y escape en la dirección normal de superficie. Este método permite total libertad en la polarización de la detección, pero la polarización de excitación está restringida por la dirección de propagación del haz de excitación. La fluorescencia de la capa de adherencia de soldadura proporciona una guía para alinear la ruta de la colección con respecto al haz de excitación. La ortogonalidad de los modos de excitación y detección permite excitación resonante de un QD solo con fondo de dispersión láser insignificante.

La figura 1 muestra una realización particular de los equipos necesarios para lograr la excitación resonante de un punto cuántico único. Otras realizaciones son posibles, pero los componentes críticos son: un camino de excitación a la pareja a la guía de onda; un camino de colección a la guía de fluorescencia detectores; un camino de confocal excitación excitar a lo largo de la trayectoria de la colección; y un camino de iluminación para permitir ...

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

Se logra excitación resonante de un punto cuántico uno mismo-montado único modo ortogonal a la modalidad de colección de fluorescencia de excitación. Demostrar un método utilizando la guía de onda y modos de Fabry-Perot de una microcavidad planar que rodea los puntos cuánticos. El método permite total libertad en la polarización de la detección.

Fluorescencia de resonancia de un punto cuántico de InGaAs en una cavidad plana usando detección y excitación ortogonal

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

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