صدى الأسفار نقطة الكم إينجاس في تجويف مستو متعامد الإثارة والكشف عنها باستخدام

الإثارة مدوية من باعث الكم واحد جنبا إلى جنب مع كشفها الأسفار كان تحديا تجريبية طويلة الأجل أساسا بسبب عدم القدرة على تميز طيفيا fluorescence ضعيفة من بعثرة الإثارة قوية. هذه الصعوبة، ومع ذلك، قد تم التغلب بنجاح على في العقد الماضي بنهجين مختلفين: الإثارة [كنفوكل] الظلام-الحقل استناداً إلى الاستقطاب التمييز^1،2،،من^{34 ،5}، والإثارة-كشف متعامد استناداً إلى الوضع المكاني التمييز^6،،من^{78،9،10،11، 13،،}من ¹²¹⁴. كلا النهجين تثبت قدرة قوية على قمع كبير نثر ليزر وهكذا هي اعتمدت على نطاق واسع في مختلف التجارب، على سبيل المثال، من المراقبة تدور-فوتون تشابك^{5،15، 16}، مظاهرة للدول يرتدي^{7،2،12،18،17،19،،}من^{2021 , 22 , 23 , 24 , 25 , 26}، والتلاعب متماسكة يدور المحصورة^{3،27،28،،}من²⁹³⁰. أيا من النهجين يمكن تطبيقها عالمياً لكل حالة؛ كل يقتصر على بعض الشروط المحددة. تستخدم تقنية الحقل الظلام درجة الاستقطاب الحرية للفوتونات لقمع بعثرة الليزر الإثارة. هذا الأسلوب له مزايا عدة. على سبيل المثال، لا يوجد أي شرط لوضع دليل موجي محددة تحديداً جيدا، والتي تتيح تنفيذ [كنفوكل] فقط. يسمح التنفيذ [كنفوكل] للإثارة دائري الاستقطاب وربما أشد تركيز شعاع الإثارة في باعث الكم، أدى إلى ارتفاع حدة الإثارة. بيد أن هذا الأسلوب الانتقائي الاستقطاب يقيد الاستقطاب الكشف عن أن يكون متعامد إلى الإثارة والاستقطاب ومما يحول دون وصف كامل لخصائص الاستقطاب الأسفار. وبالمقارنة، يحفظ التمييز المكاني وضع حرية كاملة للكشف عن الاستقطاب عن طريق استخدام تعامد بين وسائط النشر من عوارض الإثارة والكشف لمنع تشتت الليزر⁴. القيود التي تفرضها هذه التقنية هي ضرورة بنية الدليل الموجي في العينة لتوفير أسلوب إثارة متعامد إلى الكشف عن النمط، وتقييد الاستقطاب الإثارة أن يكون عمودياً على اتجاه انتشار شعاع .

هنا، علينا أن نظهر على بروتوكول لإنشاء إعداد مجاناً-الفضائية متعامد إثارة-كشف لتجارب الرنين الأسفار. مقارنة بالعمل الرائد على التمييز وضع المكانية التي تستخدم فيها ألياف الضوئية لزوجين الضوء في تجويف⁶، هذا البروتوكول يوفر حلاً في مساحة حرة، ولا تتطلب مكونات الحركية جبل أما العينة أو الألياف في كريوستات. غرامة السيطرة على اتجاهات شعاع الإثارة، والكشف عن مسار يتم التلاعب بالبصريات الخارجية إلى كريوستات، بينما العدسات اللاصقة القميص بمثابة تركز على أهداف داخل المنطقة الباردة من كريوستات. نحن نقدم صور الممثل الخطوات المحاذاة الرئيسية عملية تحقيق الإثارة مدوية والكشف عن الأسفار من نقطة واحدة من كم.

ويزرع العينة المستخدمة لهذه المظاهرة تنضيد الحزمة الجزيئية (MBE). النقاط الكم InGaAs (قدس) المضمنة في فاصل GaAs التي تحدها اثنين الموزعة براج عاكسات (دبرس)، كما هو موضح في طريقة عرض تكبير/تصغير في العينة في الشكل 1. بمثابة فاصل GaAs بين دبرس الدليل موجي، حيث يقتصر شعاع الإثارة بالانعكاس الداخلي الكلي. دبرس أيضا بمثابة مرايا انعكاسية عالية وافيفيكتورس التي طبيعية تقريبا إلى الطائرة عينة. ويشكل هذا وضع فابري-بيرو التي زوجين قدس عند انبعاث الأسفار. يجب أن يكون الوضع فابري-بيرو الرنانة مع الانبعاث λ الطول الموجي لقدس، الأمر الذي يتطلب فاصل GaAs يكون عددا صحيحاً متعددة من λ/n, حيث n هو مؤشر الانكسار من GaAs. لهذه التظاهرة، سمك مباعدة GaAs يتم اختياره ليكون 4λ/n, وهو تقريبا 1 ميكرومتر، كي يكون بالقرب من حجم البقعة حيود محدودة لشعاع الإثارة الحادثة. سيؤدي فاصل أضيق انخفاض كفاءة اقتران شعاع الإثارة إلى وضع دليل موجي.

ويرد في الشكل 1الإعداد التجريبية. لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة اقتران، هدف أحادية العدسة اللاصقة ه_obj مع الفتحة العددية نا = 0.5 وهو اختيار البعد البؤري من 8 مم تركيز شعاع الإثارة على وجه ملصوق العينة. وظيفة المقراب كيبليريان (التي تتألف من زوج عدسة E1 و E2) في مسار الإثارة ذو شقين: (1) لملء الفتحة ل هدف ه الإثارة_obj حيث يتركز شعاع الإثارة محكم لمطابقة أفضل وضع للدليل الموجي (في وإدراك هذا القطر شعاع وتحديدالمنطقه 2.5 ملم)، و (2) لتوفير ثلاث درجات من الحرية للمناورة الوصل لشعاع الإثارة في وجه ملصوق من العينة. هي التي شنت عدسة E1 جبل متعدية الجنسيات س ص يوفر اثنان درجات الحرية إزاحة الفور الإثارة بحرية في طائرة الوجه عينة ملصوق. هي التي شنت E2 عدسة تكبير غير الدورية الإسكان التي تنص على حرية اختيار عمق الوصل في العينة. هذه الثلاث درجات من الحرية تسمح لنا بتحسين الإثارة مدوية من QD واحدة دون الحاجة إلى تنقل العينة نفسها.

في مسار جمع الأسفار، يستخدم تكوين عدسة مماثلة (L_obj، المستوى 1 والمستوى 2) للسماح بالكشف عن الأسفار من أجزاء مختلفة من النموذج. وتركز الضوء من العينة بواحد من اثنين من العدسات الأنبوبة على أما حساسة للأشعة تحت الحمراء كاميرا (ل_كام) أو فتحه المدخل من المطياف (L_{المواصفات}). يضبط الحركة من المستوى 1 على طول محور ع تركيز الصورة، والترجمة الأفقي من L2 الأسباب الصورة للمسح الضوئي عبر طائرة العينة. الأطوال من المستوى 1 والمستوى 2 على قدم المساواة حتى التكبير هو الوحدة. ويتم ذلك لتعظيم نطاق L2 يمكن ترجمتها قبل التظليل يحدث.

لتسهيل محاذاة وموقعه QD، أدمجت إضاءة الصنع استناداً إلى الإضاءة كولر في الإعداد، كما هو مبين في الشكل 1. غرض الإضاءة كولر هو توفير الإضاءة موحدة للعينة والتأكد من أن أناماجي لمصدر الإضاءة الخفيفة غير مرئية في الصورة عينة. تكوينات العدسة إضاءة وطريق جمع مصممة بعناية لفصل الطائرات الصورة المتقارنة العينة ومصدر الضوء. كل عدسة في مسار جمع يفصلها عن جيرانها مجموع أطوال الاتصال بهم. هذا يضمن أن أينما عينة الصورة في التركيز–مثل في استشعار الكاميرا – امتبائر الصورة مصدر الضوء تماما. وبالمثل، حيث الصورة مصدر الضوء في التركيز – مثل في المستوى البؤري مرة أخرى الهدف – صورة عينة الأبعاد تماما. مصدر الضوء ضوء تجارية التي تنبعث منها انبعاث صمام ثنائي (LED) في 940 نانومتر. غشاء الفتحة يمكن تعديل شدة الإضاءة، والحجاب الحاجز حقل يحدد مجال الرؤية تكون مضيئة. مفاتيح لتحقيق الإضاءة موحدة لتعيين المسافة بين عدسة K4 و L2 يكون مجموع الأطوال من اثنين من العدسات، والتأكد من أن فتحه ل_obj لا مملوء بالإضاءة. في هذا البروتوكول، كما يستخدم الإضاءة لتحسين المسافة بين ل_obj والعينة.

الهدف ل_obj وأما عدسة أنبوب يوفر تكبير من 20 x على الكاميرا أو المطياف. زوج عدسة L3 و L4 بين ل_obj ول_{المواصفات} أشكال تلسكوب كيبليريان آخر يوفر تكبير x 4 إضافية للصورة على جهاز اقتران (CCD) المطياف. إضافة العدسات النتائج L3 و L4 في تكبير الكلي من x 80، هو أمر ضروري لتمييز الأسفار مكانياً عن قريب قدس. L3 و L4 هي التي شنت على التقليب يتصاعد لتسهيل التحول من التكبير لتكبير 20 x ويوفر مجال رؤية أكبر في العينة.

لتداخل مجال الرؤية من طريق جمع مع مسار شعاع الإثارة من خلال الدليل الموجي، مفيد انبعاث دوت الكم ترطيب طبقة من الاستمرارية. أحد تحديد الطول الموجي انبعاث طبقة التبول عن طريق قياس الطيف الانبعاث من العينة تحت أعلاه الإثارة الفرقة الفجوة. لدينا عينة، ترطيب طبقة الانبعاثات تحدث في ما يقرب من 880 نانومتر في 4.2 ك. باقتران شعاع ليزر الأسلحة الكيميائية في 880 نانومتر إلى الدليل الموجي للعينة، يستطيع المرء أن يلاحظ نمط الانتصارات التي شكلتها رر من طبقة التبول، الذي يظهر في شريط الفيديو المصاحبة لها. الانتصارات يكشف مسار نشر الضوء الإثارة الذي اقترن في الدليل الموجي. أن وجود هذه الانتصارات جنبا إلى جنب مع القدرة على صورة سطح العينة يجعل المحاذاة مباشرة.