Gli autori vorrebbero riconoscere Allan Bracker e Daniel Gammon presso il Naval Research Laboratory di fornire i campioni in fase di studio. Questo lavoro è stato sostenuto (in parte) dal Threat Reduction Agency Difesa, Premio Ricerca di Base # HDTRA1-15-1-0011, alla University of California-Merced.

Nota: La metodologia descritta è specifico per un particolare software, anche se altri pacchetti software possono essere utilizzati al posto. 1. Preparazione del campione e Cool Down <ol><li> Realizzare il campione. <ol><li> Crescere il campione, utilizzando il metodo di crescita Stranski-Krastanov tramite epitassia a fascio molecolare creando due verticalmente sovrapposti InAs / GaAs QD auto-assemblati che sono separati da una barriera tunnel di 4 nm come descritto in precedenza. 16 Incorpora le QDs in una struttura ad effetto di campo elettrico (cioè diodo Schottky) consentendo un campo elettrico da applicare ai QDMs. 17 Nota: L&#39;uso di QDMs non è un requisito per il metodo. Inoltre, i semiconduttori InAs / GaAs non sono necessari, la tecnica funziona per QDMs o QD base di qualsiasi combinazione di semiconduttori. </li><li> Realizzare i campioni in modo che i singoli QD possono essere affrontate otticamente. A tale scopo, sia aggiungendo una maschera apertura sulla parte superiore del campione o making un campione a bassa densità con 10 8 QD / cm 2 o meno a seconda della dimensione del punto focale. 18 </li></ol></li><li> Montare il campione nell&#39;intestazione chip. <ol><li> Applicare una lega costituito da 50% di bismuto, 26,7% di piombo, 13,3% di stagno e 10% di cadmio nell&#39;intestazione chip di ceramica. Riscaldare il chip usando una piastra calda fino a quando la lega liquefa. Posizionare il fondo del campione sulla lega liquefatto fissandolo alla intestazione chip. Nota: La parte inferiore del campione è uno degli elettrodi del diodo Schottky e il punto di saldatura al collettore di chip è collegato ad un perno. Un&#39;altra alternativa per il fissaggio del campione è conduttivo epossidica argento. </li></ol></li><li> Adesione 40 G filo d&#39;oro da un punto (angolo superiore) del campione ad un perno sul chip. <ol><li> Mettere una goccia di resina epossidica argento all&#39;angolo superiore del campione ed una goccia su una delle pastiglie pin sul chip. </li><li> Adagiare il filo d&#39;oro nelle due gocce. Nota: La parte superiore di tlui campione è l&#39;altro elettrodo del diodo Schottky che consente l&#39;applicazione di un campo elettrico. </li></ol></li><li> Montare il chip e campione nel criostato ed assicurare il campione ha un buon contatto termico con il supporto del campione di rame. <ol><li> Applicare un foglio di indio tra il chip e il dito freddo del criostato. </li><li> montare il chip di pressione al dito freddo. Usare due viti con rondelle e stringere con decisione per garantire un buon contatto termico con il rame dito freddo del criostato. </li></ol></li><li> Attaccare fili dai perni di chip che sono collegati ad entrambi gli elettrodi superiore e inferiore sul campione. Eseguire questi fili attraverso criostato al misuratore fonte. Nota: Il misuratore di origine applica una polarizzazione agli elettrodi del campione, esponendo i QD ad un campo elettrico esterno. </li><li> Evacuare e portare la camera criostato e di esempio per il vuoto. Avviare la pompa turbo, l&#39;evacuazione di circa 10 -6 Torr in preparazione per il raffreddamento del sampio. Nota: raffreddamento e controllo della temperatura per l&#39;esperimento avviene mediante il criostato che è composto di un frigorifero ciclo chiusa ed una camera del campione microscopia allegata. </li><li> Avviare il compressore del criostato. Lasciare criostato raffreddare il sistema fino al raggiungimento della temperatura desiderata. Nota: Per i risultati presentati la temperatura era di circa 18 K. Quando il campione viene raffreddato, l&#39;installazione è pronta per l&#39;installazione delle ottiche che permettano la misurazione ottica da adottare. </li></ol> Setup 2. Ottica Nota: Per tutti istituito procedure, eseguire il laser, metro fonte, spettrometro e CCD o utilizzando il software fornito dal produttore o altro programma personalizzato. <ol><li> Per la raccolta PL, posizionare una lunga distanza di lavoro 50X microscopio lente obiettivo e collimazione in linea con la lente che focalizza il segnale PL sul spettrometro. Raccogliere lo spettro attraverso un 0,75 millimetrionochromator dove il segnale viene dispersa da un 1.100 millimetri -1 reticolo e rilevato utilizzando azoto liquido raffreddato 1.340 x 100 pixel camera CCD. </li><li> Utilizzando una sorgente di luce bianca, illuminare il campione. <ol><li> Fuoco l&#39;immagine del campione attraverso una fotocamera esterna e lo spettrometro allineando correttamente i tutte le ottiche sul lato rilevamento (cioè, collimazione e focalizzazione lenti) e alla lunghezza d&#39;onda di zero ottenere un&#39;immagine pulita mirata del campione sul CCD spettrometro. Nota: E &#39;utile avere un&#39;altra fotocamera per immagini esterne per aiutare con l&#39;allineamento e ottenere un&#39;immagine nitida del campione. </li></ol></li><li> Dopo il lato rilevamento è impostato, focalizzare il laser sul campione. Mettere a fuoco il punto del fascio per la dimensione più piccola possibile sul campione utilizzando una lente. Utilizzare un diodo laser sintonizzabile con una gamma di eccitazione che contiene le energie di transizione stato fondamentale. Impostare l&#39;incidente laser per il campione ad un angolo obliquo. Un vantaggio di incidenza obliqua èche aiuta a sbarazzarsi di una grande parte della luce laser diffusa. </li><li> Eccitare il campione ad una più alta energia non risonante. In modo ottimale, farlo emozionante in una energia sotto lo strato bagnante. Per i QDMs InAs / GaAs in questo studio ciò corrisponde a 75 MeV o più al di sopra delle transizioni di stato a terra. </li><li> Eseguire il software di acquisizione dello spettro in modalità di messa a fuoco. Eseguire la scansione del campione attraverso il punto laser utilizzando una fase di traduzione XY che è attaccato al corpo del campione microscopio criostato. Fate questo fino a quando il CCD spettrometro cattura le linee discrete delle transizioni terra statali. Centro il rilevamento su una delle QDMs. Nota: Una volta che un QDM viene trovato, la configurazione ottica è stata completata. Per i campioni utilizzati le energie stato fondamentale sono circa 1.300 MeV. </li><li> Generare una mappa bias. <ol><li> Applicare un potenziale tramite il misuratore di origine (passo 1.5) collegato agli elettrodi sul campione; questo applica una polarizzazione di tutti gli elettrodi a sua volta genera un campo elettrico al QDMS. Nota: Il campo di polarizzazione applicata al campione è 0-2 V attraverso la struttura di diodo Schottky. Questo è quando il dispositivo è in polarizzazione inversa, e il campo elettrico limita la quantità di spese nella QDM consentendo ai singoli stati di carica per essere visibile. </li><li> Dai spettri individuale a differenti valori di tensione incrementati, a seconda della risoluzione desiderata questo varia normalmente da centesimi di millesimi di volt. Unire questi singoli spettri insieme utilizzando un programma personalizzato (ad esempio, LabView). Nota: Il programma può essere facilmente codificato utilizzando una vasta gamma di programmi diversi per combinare le colonne vettore dei singoli spettri in una matrice, nell&#39;esperimento presentato questo è stato aggiunto cucire insieme i dati in tempo reale. <ol><li> Fare clic sul pulsante Esegui per prendere una mappa bias. Questo richiede spettri ad una polarizzazione insieme e ne fanno un vettore colonna, poi aggiunge ogni spettri pregiudizi incrementato come un&#39;altra colonna. Nota: Questo genera un matri datix dove i valori di intensità corrispondono all&#39;intensità PL, righe rappresenta l&#39;energia / lunghezza d&#39;onda, e colonne corrispondono alla tensione. La mappa polarizzazione deve essere visibile mentre viene eseguito, permettendo così un feedback diretta sulla qualità dei dati. Nota: Una mappa pregiudizi aiuta a identificare diverse configurazioni di carica e fornisce le informazioni adeguate per completare la configurazione sia del eccitazione e di percorsi di rilevazione. </li></ol></li></ol></li><li> Identificare la transizione che sarà eccitato. Nota l&#39;energia della transizione e l&#39;intervallo di polarizzazione di interesse. <ol><li> A questo punto decidere come l&#39;eccitazione laser sarà sintonizzata attraverso la transizione. Ci sono tre diverse opzioni per ottenere il laser per eccitare nella transizione di stato fondamentale: <ol><li> Tune l&#39;energia di transizione dalla temperatura. 18 </li><li> Utilizzare lo spostamento Stark della transizione per ottenere risonanza con l&#39;energia laser. 19 Nota: Una bella caratteristica dei due metodi di cui sopra is che una sorgente laser sintonizzabile non è necessaria, in quanto le transizioni QDM sono sintonizzati attraverso una energia laser fissa. </li><li> In alternativa, utilizzare una sorgente laser sintonizzabile, passo le energie laser attraverso la transizione. Un segnale di rilevamento sarà presente quando il laser è risonante con la transizione, questo dà la misura la sua risoluzione spettrale limitata laser. Questo sarà il punto di riferimento per il resto del protocollo. </li></ol></li></ol></li><li> Con il passaggio identificato ed i parametri sperimentali impostato, selezionare entrambi energie di eccitazione e rilevamento per la misurazione. <ol><li> Scegliere l&#39;energia di eccitazione come quella di transizione. Scegliere il rilevamento come l&#39;energia del transitorio eccitato meno l&#39;energia della ottica (LO) fonone longitudinale associata con la lega semiconduttori. L&#39;utilizzo di questi valori, scegliere i filtri adeguati passa bordo per la misurazione; devono avere tagli in mezzo di eccitazione e rilevamento energie. Nota: Per la sperimRisultati ental presentati, la transizione guidato era neutro eccitone stato fondamentale mostrato in figura 3, osservato a 1,301.7 meV e -1 emissioni fononi LO si trova a 1.266 meV, corrispondente a 952.5 nm e 979,3 nm, rispettivamente. Abbiamo quindi utilizzato un filtro nm 960 passaggio corto per l&#39;eccitazione e un filtro passaggio lungo 960 nm per la rilevazione. filtri cut-off di interferenza sono ideali per questo scopo in quanto possono essere sintonizzate regolando l&#39;angolo. </li></ol></li><li> Impostare il laser per eccitare all&#39;energia di transizione di interesse, che avviene semplicemente inserendo il valore di lunghezza d&#39;onda del laser desiderato nel campo di impostazione corrispondente sul pannello frontale del software di controllo laser. </li><li> Impostare la lunghezza d&#39;onda centrale al valore predeterminato per monitorare il -1 LO emissione di fotoni inserendo il valore centrale lunghezza d&#39;onda desiderata nel campo di impostazione corrispondente sul pannello frontale del software di controllo dello spettrometro. Nota: La -1 LO emissione di fotoni per InAs / GaAs è approximately 36 meV sotto la transizione eccitone che sarà eccitato. </li><li> Utilizzando il software della fotocamera, avviare la raccolta con il CCD eseguendo il software di acquisizione dello spettro in modalità continua facendo clic sul pulsante modalità di messa a fuoco. Un segnale deve essere visibile o potrebbe essere ancora nascosto dalla dispersione laser. </li><li> Massimizzare il segnale. PUNTO CRITICO: Tune il filtro di passaggio corto di eccitazione, leggermente regolando il suo angolo in modo che abbia la giusta soglia di lunghezza d&#39;onda. Nota: L&#39;angolo ottimale viene stabilita monitorando il segnale mentre si regola l&#39;inclinazione del filtro passa breve. Cambiando l&#39;angolo del filtro questo cambia la lunghezza d&#39;onda di taglio. La chiave è assicurarsi che la luce laser per quanto possibile viene soppressa dalla raccolta. </li></ol> Configurazione di misura 3. Quasi-risonanza <ol><li> Impostare i parametri sperimentali sui controlli del computer utilizzando schermata principale del software personalizzato. Per fare ciò, avviare il programma di raccolta e fare clic su The Passo polarizzazione, Temp, o scheda WL. Questo imposta tutti i valori sperimentali e una volta run, raccoglie i dati attraverso i vari parametri. Nota: Per i dati del nostro esperimento prendendo tutti i controlli computer sono stati personalizzati programmati. La chiave è di avere un software o programmare in grado di impostare la lunghezza d&#39;onda centrale dello spettrometro, controllare il misuratore CCD e la sorgente, e passo l&#39;energia laser attraverso la transizione raccogliendo una serie di spettri a diverse polarizzazioni. <ol><li> Inserire l&#39;intervallo di energia del laser stabilito che il laser esegue la scansione attraverso: da circa 50 μeV sopra l&#39;energia eccitone di transizione neutra di 1,301.7 meV, a 50 μeV sotto. Impostare la lunghezza d&#39;onda iniziale per avviare la scansione utilizzando il &quot;WL (nm) desiderato&quot; campo. Impostare l&#39;intervallo fine del laser per la scansione su ( &quot;Unità dell&#39;estremità del motore&quot;). </li><li> Impostare l&#39;intervallo di pregiudizio che il misuratore fonte esegue la scansione attraverso facendo clic sulla scheda &quot;Impostazioni di tensione&quot;. Impostare la partenza pregiudizi value ( &quot;tensione di avvio (V)&quot;), il valore finale polarizzazione &quot;Tensione End (V)&quot; e il bias ampiezza del passo &quot;Tensione Step (V)&quot;. Qui, la gamma di pregiudizi digitalizzata era 1,68-1,82 V. </li><li> Ingresso tempo l&#39;integrazione scelto facendo clic sulla scheda &quot;Impostazioni fotocamera&quot;. Impostare il tempo di integrazione per il CCD in &quot;esposizione (s)&quot; (Fare riferimento al punto 3.3). Selezionare un tempo di integrazione ragionevole per il CCD. Esperimento con il tempo di integrazione per ottenere un buon segnale. Maggiore è il tempo di integrazione del segnale migliore media che è ottenibile. 20 Nota: i tempi di integrazione utilizzati per l&#39;esperimento erano 10 sec. Ma, tempi di integrazione possono essere a partire da 0,5 sec, a seconda della forza del segnale PL. A volte non è nemmeno necessario vedere il segnale in singole scansioni, quando cucitura spettri insieme la somma dei dati più la capacità dell&#39;occhio di interpolare rivelerà le transizioni nella mappa fotoluminescenza eccitazione (PLE). </li&gt; </ol></li></ol> 4. Acquisizione dati <ol><li> Una volta che i parametri sperimentali sono stabiliti iniziare l&#39;esperimento. Inizia la raccolta facendo clic sul pulsante Esegui. Nota: Ad ogni energia laser del software varia la polarizzazione prendendo uno spettro e spettro di sfondo. Questo viene fatto per ogni passo polarizzazione. Poi l&#39;energia laser è vario e il processo continua fino a quando l&#39;intera gamma scelto è completa. </li><li> Post-elaborare i dati. <ol><li> Prendere le scansioni in background aggiuntivi che vengono prese alla fine di ogni mappa polarizzazione e sottrarre la media da ciascuna delle colonne di polarizzazione. Utilizzare un programma di sottrazione del fondo, o scrivere un programma che prende le colonne di sfondo, li medie insieme e sottrarre questo media sfondo spettri da ogni colonna pregiudizi nella matrice di dati. Nota: Vedere file di codice supplementare per il programma utilizzato nel nostro laboratorio. Nota: Questo rimuove altri segnali spuri causati da qualsiasi luce laser dispersa rimanente, molto imdimostrando la mappa bias. </li></ol></li><li> Analizzare i dati. <ol><li> Ad esempio, per estrarre i parametri caratteristici della riga spettrale utilizzano un software di adattamento matematica per eseguire una Lorentzian sagomata ad ogni fetta di polarizzazione della mappa PL. 21 Una volta che la procedura di montaggio è stato completato tutte le informazioni saranno nei coefficienti di tale raccordo l&#39;intensità massima, la posizione spettrale e FWHM. </li></ol></li></ol>

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Gli autori non hanno nulla da rivelare.

The above instructions demonstrate the phonon-assisted quasi-resonance spectroscopy method. By exciting into a QD discrete state, one can monitor the phonon emission line, achieving high resolutions. In the example provided, by using phonons it is even possible to resolve the lifetime-limited linewidth of the neutral exciton visible in experiments. The method is easy to incorporate into existing PL spectroscopy setups. As mentioned, once the energy of the desired transition line is identified via non-resonant spectroscop...

Ad alta risoluzione è la chiave per sbloccare nuove conoscenze. Con questa conoscenza, le nuove tecnologie possono essere sviluppate come i sensori migliori, strumenti di produzione più precisi e dispositivi di calcolo più efficienti. Generazione di questa chiave, tuttavia, spesso viene ad un costo elevato di risorse, tempo o entrambi. Questo problema è onnipresente in tutte le scale dalla fisica atomica per risolvere le degenerazioni alzato di elettrone gira all&#39;astronomia dove un piccolo spostamento spettrale può portare alla individuazione di pianeti accanto a stelle lontane. 1,2,3 L&#39;obiettivo di questo lavoro è di utilizzare una configurazione standard di spettrometro e mostrando come può risolvere caratteristiche spettrali di sotto del suo limite di risoluzione, soprattutto per quanto riguarda il campo dell&#39;ottica semiconduttori. L&#39;esempio presentato è quello di anisotropo elettrone-lacuna (eh) splitting scambio in InAs / GaAs punti quantici (QD), che è dell&#39;ordine di pochi μeV. 4 Il limite di risoluzione dello spettrometro cun essere superato mediante la combinazione di tecniche standard PL e spettroscopia laser. Questo metodo di quasi-risonanza di fluorescenza ha il vantaggio di conseguire risoluzione limitata laser utilizzando uno spettrometro monostadio comune. Un sistema di spettroscopia ottica standard per singola spettroscopia QD PL è costituito da un singolo stadio 0,3-0,75 m monocromatore e una carica coupled device (CCD) rilevatore insieme con una sorgente laser di eccitazione e ottica. Tale sistema è al massimo grado di risolvere 50 μeV nello spettro vicino infrarosso circa 950 nm. Anche con l&#39;impiego di tecniche statistiche e deconvoluzione, una tale configurazione singola monocromatore non è in grado di risolvere meno di 20 μeV in misure di PL. 5 Questa risoluzione può essere migliorata usando uno spettrometro tripla, in modalità tripla additivo, quando lo spettro è successivamente disperso dalle tre griglie. Lo spettrometro tripla ha il vantaggio di una maggiore risoluzione, in grado di risolverecirca 10 μeV. In una configurazione alternativa, modalità sottrattiva triple, i primi due reticoli comportano come un filtro passa banda, dando la caratteristica di essere in grado di separare l&#39;eccitazione e rilevamento di meno di 0,5 MeV. Lo svantaggio dello spettrometro tripla è che si tratta di un sistema costoso. Prima di presentare il metodo di interesse, abbiamo brevemente discutere altri approcci sperimentali che, con la complessità, raggiungono una migliore risoluzione spettrale e sono in grado di risolvere la struttura fine dei singoli QD. Elementi di questi metodi sono rilevanti per il metodo presentato. Uno di questi metodi è l&#39;aggiunta di un interferometro di Fabry-Perot (FPI) nel percorso rilevamento di una singola configurazione spettrometro. 6 Usando questo metodo la risoluzione è impostata dalla finezza del FPI. Così, la risoluzione del spettrometro è migliorato per 1 μeV, a costo di complessità e l&#39;intensità del segnale. 7 Il metodo interferometro cambia anche il operati generalesu spettrometro con la camera CCD, diventando effettivamente un rivelatore singolo punto, e la sintonizzazione mediante varie energie si ottiene regolando la cavità FPI stesso. Resonance spettroscopia di fluorescenza (RF), un altro metodo in cui una singola transizione ottica è sia eccitato e monitorato anche offre la promessa di spettroscopia ad alta risoluzione. La risoluzione spettrale è limitato solo dalla larghezza di riga laser e mantiene il CCD come rivelatore multicanale, in cui non solo sensore rileva il segnale ma un numero di pixel del CCD. Questo rilevamento multicanale è vantaggiosa in termini di media del segnale. La sfida in spettroscopia RF è separare il segnale PL dal più grande sfondo della luce laser diffusa, soprattutto quando si misura a livello QD singolo. Un certo numero di tecniche possono essere utilizzate per ridurre il rapporto del segnale di luce laser diffusa, che coinvolgono sia la polarizzazione 8, 9 spaziale o temporale separazione 10dell&#39;eccitazione e rilevamento. La prima è quella di utilizzare polarizzatori elevati estinzione per sopprimere la luce diffusa, ma questo metodo ha esito di perdere informazioni polarizzazione dal PL. 8 Un altro metodo possibile per ottenere la risonanza di fluorescenza è di progettare sistemi di semiconduttori che sono accoppiati alla cavità ottiche dove percorsi di eccitazione e rilevamento sono spazialmente separate. Ciò elimina il problema di dover risolvere il segnale di PL dal grande sfondo laser. Tuttavia, questo metodo è limitato alla fabbricazione di esempio intricato che è in risorsa generale intensiva. 9 Un&#39;altra classe di metodi che è anche in grado di risolvere differenze di energia minuto è quello di spettroscopia laser pura, come la trasmissione differenziale, che ha il vantaggio di ottenere risoluzione laser limitate informazioni complete polarizzazione. Questo metodo richiede tipicamente lock-in di rilevamento per osservare i cambiamenti minuscoli in transsegnale di missione rispetto a quella della grande sfondo laser. 11 Ultimamente, i progressi nella nanofabbricazione hanno portato a un aumento della frazione di luce laser che interagisce con il QD (s) a valori fino al 20%, sia usando index-matched solido lenti immersione o incorporare i punti di guide d&#39;onda a cristallo fotonico. 12 Anche se questi metodi sono in grado di raggiungere elevata risoluzione energetica, vengono a costo di costose attrezzature, fabbricazione campione complesso e la perdita di informazioni. Il metodo in questo lavoro combina elementi provenienti da questi tre metodi senza aggiungere complessità nella strumentazione o la fabbricazione di esempio per un normale configurazione PL. Studi recenti hanno dimostrato che con un sistema spettrometro tripla in modo sottrattivo, è possibile visualizzare la struttura fine singoletto-tripletto nello spettro di transizione due fotoni di una molecola quantum dot (QDM). 13 La scissione energia coinvolta sull&#39;ordinedi un paio di decine di μeV sono stati risolti utilizzando una modalità sottrattiva tripla, che ha permesso di eccitare le transizioni risonante e rilevare in meno di un MeV. L&#39;informazione spettrale è stato estratto attraverso il monitoraggio di sotto della transizione utilizzando fononi acustici e altre transizioni eccitoni basso-mentendo. Questo metodo può essere applicato anche per risolvere il anisotropo eh splitting scambio e anche la larghezza di riga durata limitata della transizione eccitone 8 μeV e 4 μeV, rispettivamente, come si vede in figura 1. Simile a questo risultato, questo documento si focalizzerà su un semplice installazione spettrometro che incorporerà molti dei vantaggi che altri metodi ad alta risoluzione possiedono. Inoltre il CCD rimarrà come rivelatore multicanale. L&#39;apparato sperimentale può anche essere mantenuto relativamente piuttosto economico ad altri metodi di spettroscopia ad alta risoluzione e ha il vantaggio di essere facilmente modificato per ottenere misurazioni unico punto di correlazione. A differenza del risultato using fononi acustici e uno spettrometro tripla, la chiave sottostante è di utilizzare il satellite LO-fonone associato ai semiconduttori e loro leghe che compongono campioni semiconduttori. La separazione energia tra satellite LO-fonone e la linea di zero-fonone (ZPL) è dell&#39;ordine di decine di MeV per tali campioni, permettendo l&#39;uso di uno spettrometro a singolo stadio. 14 Questa separazione energia permette l&#39;uso del quasi proposto metodo della spettroscopia -resonance da risonante guidando una transizione e monitoraggio sotto l&#39;eccitazione da una energia pari ad un fonone lO. Questa tecnica è analoga a quella di PL eccitazione dove si eccita in una transizione eccitato e controlla la transizione stato fondamentale. 15 La separazione tra la transizione viene eccitato e quella del satellite LO-fonone consente l&#39;uso di filtri passa bordo di sopprimere la elasticamente luce diffusa. Questo metodo per utilizzare il satellite fonone consente di larghezza di riga laser risoluzione limitata, Poiché risonante eccitante la transizione è tipicamente l&#39;unica volta che l&#39;emissione LO-fonone satellite diventa visibile.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1542">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Tunable Diode Laser DL pro</td>
			<td style="width:399px;">Toptica Photonics</td>
			<td style="width:459px;">DL Pro</td>
			<td style="width:167px;"></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Closed Cycle Cryogen Free Refrigerator System for Microscopy</td>
			<td style="width:399px;">Cryo Industries of America Inc.</td>
			<td style="width:459px;">Cryocool G2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Sourcemeter</td>
			<td style="width:399px;">Keithley&#160;</td>
			<td style="width:459px;">2611a</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">50x Mitutoyo Plan Apo NIR Infinity-Corrected Objective</td>
			<td style="width:399px;">Mitutoyo America Corporation</td>
			<td style="width:459px;">378-825-5</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Turbo pump</td>
			<td style="width:399px;">Pfeiffer Vacuum</td>
			<td style="width:459px;">HiPace 80</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">NIR coated Mirrors&#160;</td>
			<td style="width:399px;">Thor labs</td>
			<td style="width:459px;">BB1-E03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Polarizers&#160;</td>
			<td style="width:399px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:459px;">LPNIR050-MP</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">200mm AR coated Achromatic lens&#160;</td>
			<td style="width:399px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:459px;">AC254-200-B-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">100mm AR coated Achromatic lens&#160;</td>
			<td style="width:399px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:459px;">AC254-100-B-ML</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">960 Long pass filter</td>
			<td style="width:399px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:459px;">960aelp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">960 Short pass filter</td>
			<td style="width:399px;">Thorlabs</td>
			<td style="width:459px;">960aesp</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Liquid Crystal Variable Retarder</td>
			<td style="width:399px;">Meadowlark Optics</td>
			<td style="width:459px;">LVR-100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">0.75m Spectrometer Acton SpectraPro</td>
			<td style="width:399px;">Princeton Instruments</td>
			<td style="width:459px;">Trivista</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Liquid Nitrogen Cooled Camera&#160;</td>
			<td style="width:399px;">Princeton Instruments</td>
			<td style="width:459px;">7508-0002</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">External Camera</td>
			<td style="width:399px;">Watec</td>
			<td style="width:459px;">Wat-902H Ultimate</td>
			<td>Optional</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Ostoalloy</td>
			<td style="width:399px;">Lake Shore Cryotronics</td>
			<td style="width:459px;">Ostalloy 158</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Gold wire (40 gauge)</td>
			<td style="width:399px;">Surepure Chemetals</td>
			<td style="width:459px;">Au-Wire-03-02</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Silver Epoxy</td>
			<td style="width:399px;">A.I. Technology</td>
			<td style="width:459px;">Prima-Solder EG8020</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:517px;">Program Software&#160;</td>
			<td style="width:399px;">National Instruments&#160;</td>
			<td style="width:459px;">LabView</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

high resolution phonon-assisted quasi-resonance fluorescence spectroscopy

metodi di spettroscopia ottica ad alta risoluzione sono esigenti in termini di tecnologia sia, attrezzature, la complessità, il tempo o una combinazione di questi. Qui mostriamo un metodo di spettroscopia ottica che è in grado di risolvere le caratteristiche spettrali al di là della struttura fine di spin e linewidth omogeneo di singoli punti quantici (QD) utilizzando uno standard, l&#39;installazione spettrometro di facile da usare. Questo metodo incorpora sia laser e spettroscopia di fotoluminescenza, combinando il vantaggio della linea laser larghezza limitata risoluzione con rilevazione fotoluminescenza multicanale. Tale sistema consente una notevole miglioramento della risoluzione su quella di uno spettrometro comune monostadio. Il metodo utilizza fononi per aiutare nella misurazione della fotoluminescenza di un singolo punto quantico dopo l&#39;eccitazione di risonanza della sua transizione stato fondamentale. differenza di energia del fonone permette di separare e filtrare la luce laser eccitare il quantum dot. Una vantaggiosa feature di questo metodo è la sua integrazione dritto in avanti nel setup spettroscopia standard, che sono accessibili per molti ricercatori.

I risultati presentati nelle figure mostrano le capacità di alta qualità di utilizzo fononi per aiutare nella misurazione PL. Lo schema elettrico (Figura 2) mostra che, ad eccezione dei filtri passa bordo su entrambe eccitazione e rilevamento, la configurazione sperimentale rimane una configurazione spettroscopia standard, con l&#39;aggiunta opzionale di controllo della polarizzazione. Il confronto con un singolo e triple spettrometro (fig. 3) ritrae g...

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High Resolution Phonon-assisted Quasi-resonance Fluorescence Spectroscopy

The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup.

Alta Risoluzione Phonon-assisted Quasi-risonanza spettroscopia di fluorescenza

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

high-resolution-phonon-assisted-quasi-resonance-fluorescence

Research

JoVE Journal

Engineering

7.4K Views.  University of California, Merced. The manuscript describes a method of phonon-assisted quasi-resonant fluorescence spectroscopy that incorporates both laser-limited resolution and photoluminescence (PL) spectroscopy. This method utilizes optical phonons to provide linewidth-limited resolution spectra of atom-like semiconductor structures in the energy domain. The method is also easily realized with a single spectrometer optical spectroscopy setup. 

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High-resolution, High-speed, Three-dimensional Video Imaging with Digital Fringe Projection Techniques

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses triangulation between matching points in two views of the same scene at different angles to compute depth.&#160;However, unlike a stereo-based method, DFP uses a digital video projector to replace one of the cameras1. The projector rapidly projects a known sinusoidal pattern onto the subject, and the surface of the subject distorts these patterns in the camera&#8217;s field of view. Three distorted patterns (fringe images) from the camera can be used to compute the depth using triangulation.
Unlike other 3D measurement methods, DFP techniques lead to systems that tend to be faster, lower in equipment cost, more flexible, and easier to develop.&#160;DFP systems can also achieve the same measurement resolution as the camera.&#160;For this reason, DFP and other digital structured light techniques have recently been the focus of intense research (as summarized in1-5). Taking advantage of DFP, the graphics processing unit, and optimized algorithms, we have developed a system capable of 30&#160;Hz 3D video data acquisition, reconstruction, and display for over 300,000 measurement points per frame6,7.&#160;Binary defocusing DFP methods can achieve even greater speeds8.
Diverse applications can benefit from DFP techniques. Our collaborators have used our systems for facial function analysis9, facial animation10, cardiac mechanics studies11, and fluid surface measurements, but many other potential applications exist.&#160;This video will teach the fundamentals of DFP techniques and illustrate the design and operation of a binary defocusing DFP system.

This video describes the fundamentals of digital fringe projection techniques, which provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;It also demonstrates the design and operation of a high-speed binary defocusing system based on these techniques.

Digital fringe projection (DFP) techniques provide dense 3D measurements of dynamically changing surfaces.&#160;Like the human eyes and brain, DFP uses ...

Ricerca

Ingegneria

Construction of a High Resolution Microscope with Conventional and Holographic Optical Trapping Capabilities

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular organelles 2,3, as well as for high spatial and temporal resolution readout of their position relative to the center of the trap. The system described herein has one such "traditional" trap operating at 980 nm. It additionally provides a second optical trapping system that uses a commercially available holographic package to simultaneously create and manipulate complex trapping patterns in the field of view of the microscope 4,5 at a wavelength of 1,064 nm. The combination of the two systems allows for the manipulation of multiple refractive objects at the same time while simultaneously conducting high speed and high resolution measurements of motion and force production at nanometer and piconewton scale.

The system described herein employs a traditional optical trap as well as an independent holographic optical trapping line, capable of creating and manipulating multiple traps. This allows for the creation of complex geometric arrangements of refractive particles while also permitting simultaneous high-speed, high-resolution measurements of the activity of biological enzymes.

Costruzione di un microscopio ad alta risoluzione con convenzionali e Holographic Capabilities intrappolamento ottico

High resolution microscope systems with optical traps allow for precise manipulation of various refractive objects, such as dielectric beads 1 or cellular ...

Synthesis and Microdiffraction at Extreme Pressures and Temperatures

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary interiors, design materials with novel properties, understand the mechanical behavior of materials exposed to very high stresses as in explosions or impacts. Synthesis and structural analysis of materials at extreme conditions of pressure and temperature entails remarkable technical challenges. In the laser heated diamond anvil cell (LH-DAC), very high pressure is generated between the tips of two opposing diamond anvils forced against each other; focused infrared laser beams, shined through the diamonds, allow to reach very high temperatures on samples absorbing the laser radiation. When the LH-DAC is installed in a synchrotron beamline that provides extremely brilliant x-ray radiation, the structure of materials under extreme conditions can be probed in situ. LH-DAC samples, although very small, can show highly variable grain size, phase and chemical composition. In order to obtain the high resolution structural analysis and the most comprehensive characterization of a sample, we collect diffraction data in 2D grids and combine powder, single crystal and multigrain diffraction techniques. Representative results obtained in the synthesis of a new iron oxide, Fe4O5 1 will be shown.

The laser heated diamond anvil cell combined with synchrotron micro-diffraction techniques allows researchers to explore the nature and properties of new phases of matter at extreme pressure and temperature (PT) conditions. Heterogeneous samples can be characterized in situ under high pressure by 2D mapping and combined powder, single-crystal and multigrain diffraction approaches.

Sintesi e microdiffrazione a pressioni e temperature estreme

High pressure compounds and polymorphs are investigated for a broad range of purposes such as determine structures and processes of deep planetary ...

Scanning-probe Single-electron Capacitance Spectroscopy

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the electronic quantum structure of small systems - including individual atomic dopants in semiconductors. Here we present a capacitance-based method, known as Subsurface Charge Accumulation (SCA) imaging, which is capable of resolving single-electron charging while achieving sufficient spatial resolution to image individual atomic dopants. The use of a capacitance technique enables observation of subsurface features, such as dopants buried many nanometers beneath the surface of a semiconductor material1,2,3. In principle, this technique can be applied to any system to resolve electron motion below an insulating surface.
As in other electric-field-sensitive scanned-probe techniques4, the lateral spatial resolution of the measurement depends in part on the radius of curvature of the probe tip. Using tips with a small radius of curvature can enable spatial resolution of a few tens of nanometers. This fine spatial resolution allows investigations of small numbers (down to one) of subsurface dopants1,2. The charge resolution depends greatly on the sensitivity of the charge detection circuitry; using high electron mobility transistors (HEMT) in such circuits at cryogenic temperatures enables a sensitivity of approximately 0.01 electrons/Hz&frac12; at 0.3 K 5.

Scanning-probe single-electron capacitance spectroscopy facilitates the study of single-electron motion in localized subsurface regions. A sensitive charge-detection circuit is incorporated into a cryogenic scanning probe microscope to investigate small systems of dopant atoms beneath the surface of semiconductor samples.

Scansione-sonda a singolo elettrone Capacità Spettroscopia

The integration of low-temperature scanning-probe techniques and single-electron capacitance spectroscopy represents a powerful tool to study the ...

Quantum State Engineering of Light with Continuous-wave Optical Parametric Oscillators

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states are indeed the resources for implementing various protocols, ranging from enhanced metrology to quantum communication and computing. A variety of devices can be used to generate non-classical states, such as single emitters, light-matter interfaces or non-linear systems3. We focus here on the use of a continuous-wave optical parametric oscillator3,4. This system is based on a non-linear &#967;2 crystal inserted inside an optical cavity and it is now well-known as a very efficient source of non-classical light, such as single-mode or two-mode squeezed vacuum depending on the crystal phase matching. 
Squeezed vacuum is a Gaussian state as its quadrature distributions follow a Gaussian statistics. However, it has been shown that number of protocols require non-Gaussian states5. Generating directly such states is a difficult task and would require strong &#967;3 non-linearities. Another procedure, probabilistic but heralded, consists in using a measurement-induced non-linearity via a conditional preparation technique operated on Gaussian states. Here, we detail this generation protocol for two non-Gaussian states, the single-photon state and a superposition of coherent states, using two differently phase-matched parametric oscillators as primary resources. This technique enables achievement of a high fidelity with the targeted state and generation of the state in a well-controlled spatiotemporal mode.

We describe the reliable generation of non-Gaussian states of traveling optical fields, including single-photon states and coherent state superpositions, using a conditional preparation method operated on the non-classical light emitted by optical parametric oscillators. Type-I and type-II phase-matched oscillators are considered and common procedures, such as the required frequency filtering or the high-efficiency quantum state characterization by homodyning, are detailed.

Quantum Ingegneria State of Light con onda continua Optical Parametric Oscillatori

Engineering non-classical states of the electromagnetic field is a central quest for quantum optics1,2. Beyond their fundamental significance, such states ...

Free-form Light Actuators &#8212; Fabrication and Control of Actuation in Microscopic Scale

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted researchers&#39; attention in many fields. Most of the studies focused on macroscopic LCE structures (films, fibers) and their miniaturization is still in its infancy. Recently developed lithography techniques, e.g., mask exposure and replica molding, only allow for creating 2D structures on LCE thin films. Direct laser writing (DLW) opens access to truly 3D fabrication in the microscopic scale. However, controlling the actuation topology and dynamics at the same length scale remains a challenge.
In this paper we report on a method to control the liquid crystal (LC) molecular alignment in the LCE microstructures of arbitrary three-dimensional shape. This was made possible by a combination of direct laser writing for both the LCE structures as well as for micrograting patterns inducing local LC alignment. Several types of grating patterns were used to introduce different LC alignments, which can be subsequently patterned into the LCE structures. This protocol allows one to obtain LCE microstructures with engineered alignments able to perform multiple opto-mechanical actuation, thus being capable of multiple functionalities. Applications can be foreseen in the fields of tunable photonics, micro-robotics, lab-on-chip technology and others.

Here, we fabricate 3D polymeric micro/nano structures in which both the shape and the molecular alignment can be engineered with nanometer scale accuracy by the use of direct laser writing. Light induced deformation of several types of liquid crystalline elastomer microstructures can be controlled in the microscopic scale.

Free-forma Attuatori Light - Fabbricazione e Controllo di attuazione in scala microscopica

Liquid crystalline elastomers (LCEs) are smart materials capable of reversible shape-change in response to external stimuli, and have attracted ...

High-resolution Thermal Micro-imaging Using Europium Chelate Luminescent Coatings

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient optical micro-imaging technique which can be used to map and quantify such behavior. Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has a 612 nm luminescence line whose activation efficiency drops strongly with increasing temperature, due to T-dependent interactions between the Eu3+ ion and the organic chelating compound. This material may be readily coated on to a sample surface by thermal sublimation in vacuum. When the coating is excited with ultraviolet light (337 nm) an optical micro-image of the 612 nm luminescent response can be converted directly into a map of the sample surface temperature. This technique offers spatial resolution limited only by the microscope optics (about 1 micron) and time resolution limited by the speed of the camera employed. It offers the additional advantages of only requiring comparatively simple and non-specialized equipment, and giving a quantitative probe of sample temperature.

Europium thenoyltrifluoroacetonate (EuTFC) has an optical luminescence line at 612 nm, whose activation efficiency decreases strongly with temperature. If a sample coated with a thin film of this material is micro-imaged, the 612 nm luminescent response intensity may be converted into a direct map of sample surface temperature.

Ad alta risoluzione termica micro-imaging Utilizzando europio chelato luminescenti Coatings

Micro-electronic devices often undergo significant self-heating when biased to their typical operating conditions. This paper describes a convenient ...

Fiber Optic Distributed Sensors for High-resolution Temperature Field Mapping

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists chiefly of velocity and temperature readings, both ideally having high spatial and temporal resolution to facilitate rigorous code validation. While high resolution velocity data is readily obtained through optical measurement techniques such as particle image velocimetry, it has proven difficult to obtain temperature data with similar resolution. Traditional sensors such as thermocouples cannot fill this role, but the recent development of distributed sensing based on Rayleigh scattering and swept-wave interferometry offers resolution suitable for CFD code validation work. Thousands of temperature measurements can be generated along a single thin optical fiber at hundreds of Hertz. Sensors function over large temperature ranges and within opaque fluids where optical techniques are unsuitable. But this type of sensor is sensitive to strain and humidity as well as temperature and so accuracy is affected by handling, vibration, and shifts in relative humidity. Such behavior is quite unlike traditional sensors and so unconventional installation and operating procedures are necessary to ensure accurate measurements. This paper demonstrates implementation of a Rayleigh scattering-type distributed temperature sensor in a thermal mixing experiment involving two air jets at 25 and 45 &#176;C. We present criteria to guide selection of optical fiber for the sensor and describe installation setup for a jet mixing experiment. We illustrate sensor baselining, which links readings to an absolute temperature standard, and discuss practical issues such as errors due to flow-induced vibration. This material can aid those interested in temperature measurements having high data density and bandwidth for fluid dynamics experiments and similar applications. We highlight pitfalls specific to these sensors for consideration in experiment design and operation.

We demonstrate use of a fiber optic distributed sensor for mapping the temperature field of mixing air jets. The Rayleigh scattering-based sensor generates thousands of data points along a single fiber to provide exceptional spatial resolution that is unattainable with traditional sensors such as thermocouples.

Fibre ottiche sensori distribuiti per alta risoluzione Mappatura temperatura Campo

The reliability of computational fluid dynamics (CFD) codes is checked by comparing simulations with experimental data. A typical data set consists ...

Applying X-ray Imaging Crystal Spectroscopy for Use as a High Temperature Plasma Diagnostic

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line intensity ratios. By using a Johann spectrometer viewing the plasma, it is possible to construct profiles of plasma parameters such as density, temperature, and velocity with good spatial and time resolution. However, benchmarking atomic code modeling of X-ray spectra obtained from well-diagnosed laboratory plasmas is important to justify use of such spectra to determine plasma parameters when other independent diagnostics are not available. This manuscript presents the operation of the High Resolution X-ray Crystal Imaging Spectrometer with Spatial Resolution (HIREXSR), a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma. In addition, this manuscript covers a laser blow-off system that can introduce such ions to the plasma with precise timing to allow for perturbative studies of transport in the plasma.

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas. This manuscript presents the operation of a high wavelength resolution spatially imaging X-ray spectrometer used to view hydrogen- and helium-like ions of medium atomic number elements in a tokamak plasma.

L&#39;applicazione di X-ray Imaging cristallo Spettroscopia per l&#39;uso come ad alta temperatura del plasma di diagnostica

X-ray spectra provide a wealth of information on high temperature plasmas; for example electron temperature and density can be inferred from line ...

Detecting the Water-soluble Chloride Distribution of Cement Paste in a High-precision Way

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a high-precision chloride profile. Firstly, paste specimens are molded, cured, and exposed to cyclic wet-dry conditions. Then, powder samples at different specimen depths are grinded when the exposure age is reached. Finally, the water-soluble chloride content is detected using a silver nitrate titration method, and chloride profiles are plotted. The key to improving the accuracy of the chloride distribution along the depth is to exclude the error in the powderization, which is the most critical step for testing the distribution of chloride. Based on the above concept, the grinding method in this protocol can be used to grind powder samples automatically layer by layer from the surface inward, and it should be noted that a very thin grinding thickness (less than 0.5 mm) with a minimum error less than 0.04 mm can be obtained. The chloride profile obtained by this method better reflects the chloride distribution in specimens, which helps researchers to capture the distribution features that are often overlooked. Furthermore, this method can be applied to studies in the field of cement-based materials, which require high chloride distribution accuracy.

A protocol for obtaining a water-soluble chloride profile by using a high precision milling method is presented.

Rilevare la distribuzione di cloruro solubile in acqua della pasta di cemento in un modo ad alta precisione

To improve the accuracy of the chloride distribution along the depth of cement paste under cyclic wet-dry conditions, a new method is proposed to obtain a ...