Avanzamenti nei Resonatori Bragg Circolari con Punti Quantici

Questo documento fornisce ulteriori informazioni sul lavoro svolto sui resonatori di Bragg circolari (CBR) e sulle misurazioni a essi correlate. L'obiettivo è capire come migliorare queste strutture per funzionare meglio con fonti di emissione luminosa come i punti quantistici (QD) dopo la loro realizzazione.

#Misurazioni del Fattore di Qualità

Quando realizziamo i CBR, osserviamo come si comporta la luce in queste strutture. Il fattore di qualità è un numero che ci dice quanto bene il CBR riesce a trattenere la luce. Possiamo trovare questo numero guardando posizioni specifiche dove appare il modo luminoso nel CBR dopo essere stato inciso più volte. Abbiamo notato che il fattore di qualità cambia leggermente aumentando il numero di cicli di incisione. I risultati mostrano che il fattore di qualità diminuisce con più incisioni, il che conferma i nostri calcoli precedenti. Abbiamo confrontato i risultati misurati con ciò che ci aspettavamo dalle simulazioni. Il processo di incisione ha rimosso circa 1,5 nm di materiale per ogni ciclo nei nostri modelli, mentre in pratica era più vicino a 0,9 nm.

#Misurazioni Risolte per Polarizzazione

Quando la luce colpisce il CBR, può comportarsi in modo diverso a seconda della sua polarizzazione, che è come le onde luminose sono allineate. Abbiamo misurato la luce che si riflette dal CBR e abbiamo annotato come era polarizzata. Per la maggior parte dei QD che abbiamo studiato, abbiamo osservato un alto grado di polarizzazione, mostrando che la luce emessa era per lo più di un tipo di polarizzazione.

Abbiamo anche notato che ci sono piccole differenze nei modi luminosi a seconda che fossero orizzontali o verticali, ma queste differenze erano abbastanza piccole da non influenzare notevolmente la luce emessa dai QD.

#Effetti della Condensazione dei Gas

A basse temperature, ci aspettavamo che i modi del CBR si spostassero in un certo modo, ma i risultati sono stati diversi da ciò che ci aspettavamo. Invece dello spostamento atteso, abbiamo visto un cambiamento più piccolo nella posizione dei modi. Questo è stato probabilmente dovuto alla presenza di gas che si condensavano sulla superficie del CBR. Quando abbiamo pulito il sistema e ripetuto le misurazioni, abbiamo ottenuto risultati che si allineavano meglio con le nostre aspettative. Abbiamo anche notato che la contaminazione appariva sulla superficie dei CBR a basse temperature, che poteva essere rimossa scaldando il campione.

#Dati di Auto-Correlazione

Abbiamo raccolto dati su quanto spesso si verificano determinati eventi luminosi nel tempo per i QD. Queste misurazioni ci aiutano a capire il comportamento intermittente dei QD, che si verifica quando le fonti di luce si accendono e si spengono rapidamente. L’impostazione utilizzata per raccogliere questi dati ci ha permesso di esaminare determinati schemi di emissione della luce.

#Dettagli delle Simulazioni

Abbiamo utilizzato simulazioni al computer per prevedere come si sarebbero comportati i CBR con la luce. Le simulazioni hanno esaminato fattori come la dimensione e la struttura dei CBR per capire come avrebbero riflesso la luce. Le simulazioni ci hanno anche aiutato a stimare quanta luce sarebbe stata persa quando si muoveva dai QD attraverso il CBR.

#Processo di Fabbricazione dei Campioni

I QD utilizzati nel nostro studio sono stati creati attraverso un processo specifico chiamato epitassia a fascio molecolare. Questo processo prevedeva la crescita di strati di materiali in modo controllato. Dopo che i QD erano stati realizzati, li abbiamo incisi e trattati per formare i CBR. Abbiamo utilizzato diverse tecniche, come il bagno dei campioni in soluzioni chimiche, per creare le strutture desiderate.

Gli ultimi passaggi includevano l'applicazione di strati che aiutassero a riflettere la luce e a misurare le posizioni esatte dei QD. Abbiamo utilizzato tecniche di imaging avanzate per vedere dove si trovavano i QD sul campione.

#Tecniche di Caratterizzazione Ottica

Per capire davvero come i QD e i CBR funzionassero insieme, abbiamo utilizzato varie tecniche ottiche per misurare le loro proprietà. Questo includeva l'illuminazione dei QD con laser di diversi colori per vedere come emettevano luce. Abbiamo misurato la luce proveniente da questi QD usando attrezzature specializzate progettate per funzionare a temperature molto basse.

Queste misurazioni hanno aiutato a rivelare informazioni importanti su come la luce interagiva con i CBR. Ad esempio, abbiamo esaminato come la luce di diverse polarizzazioni si comportava quando si rifletteva sui QD.

#Misurazioni di Riflettanza

Abbiamo eseguito misurazioni di riflettanza per vedere quanto bene stavano funzionando i CBR. Questi test ci hanno aiutato a determinare la forza della luce riflessa dai CBR rispetto ai materiali circostanti. Le osservazioni hanno mostrato che la posizione della luce riflessa poteva cambiare leggermente in base alla polarizzazione e a dove la luce colpiva la superficie, il che significa che dovevamo tenere conto di alcuni errori nelle nostre misurazioni.

#Metodo di Eccitazione a Due Foton

Per studiare più a fondo i QD, abbiamo utilizzato un metodo chiamato eccitazione a due fotoni. Questa tecnica ci consente di eccitare efficacemente i QD e farli emettere luce. La luce del laser doveva essere abbinata alla luce dei QD per ottenere i risultati migliori. Attraverso questo processo, abbiamo imparato molto su come i QD si comportavano quando venivano eccitati dalla luce, specialmente in condizioni diverse.

#Tecnica di Interferometria di Michelson

Per indagare ulteriormente la qualità della luce, abbiamo utilizzato l'interferometria di Michelson, che ci aiuta a misurare la coerenza della luce emessa. Questo metodo ci consente di vedere quanto bene le onde luminose dei QD si allineano tra loro.

Fondamentalmente, abbiamo diviso un raggio di luce a metà e poi abbiamo fatto ritornare insieme le due metà. Guardando i modelli di luce risultanti, potevamo raccogliere informazioni sulle proprietà della luce emessa.

#Conclusione

La ricerca condotta sui resonatori di Bragg circolari e i punti quantistici ha fornito preziose intuizioni su come queste strutture lavorano insieme. Misurando vari aspetti dell'emissione e della risposta della luce, possiamo capire come migliorare le loro prestazioni. Questo lavoro apre la strada a progressi nelle tecnologie quantistiche e nelle applicazioni fotoniche.

L'analisi attenta dei dati sperimentali, insieme alle simulazioni, ha aiutato a chiarire i risultati e ha evidenziato la necessità di tecniche di misurazione coerenti. I complessi processi utilizzati nella fabbricazione e caratterizzazione dei campioni rivelano la complessità e il potenziale di questi materiali nella ricerca e nelle applicazioni future.