Quantum optics with single-photon nanoantenna
Tek foton kaynağı ile kuantum optik
- Tez No: 546004
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ALPAN BEK, DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 130
Özet
Kuantum ışık kaynakları, kuantum teknolojilerinin odak noktasıdır. Tek-foton kaynakları (SPS) tamamıyla klasik olmayan ışıma özellikleriyle mükemmel bileşenlerdir. Bu bağlamda; quantum noktalar, elmas kusurları, tuzaklanmış atomlar önemli birer SPS kaynağıdır. Tüm bunların yanında, iki-boyutlu malzemelerin çip uygulamalarında kullanışlı olması, oda sıcaklığında çalışabilmesi, yüksek parlaklık ve fotokararlılık özellikleri hexagonal Boron Nitride (hBN) kusur noktalarını araştırma için moda bir konu haline getiriyor. Bu çalışmada, tek foton ışınım performansını artırmak amacıyla, hBN ışıma noktaları ve gümüş nanoantenleri ile çalıştım. Evvela hesaplamalı olarak, nanokavitelerin kalite faktörlerini ve kırınım limiltlerinin ötesinde ışığı çok küçük hacimlere odaklama özelliklerini inceledim. Hesaplar doğrultusunda, nanoanten üretimi boyut ve şekil optimizasyonu ile gerçekleştirildi. Akabinde, hBN kusur noktaları mikro-fotoşınım düzeneği ile avlandı. Güç ve açıya bağımlı ölçümler, belirli bir kusuru karakterize etmek amacıyla yapıldı. Avlanan kusur noktasının foton istatistiği tek-foton detektörler vasıtasıyla yapıldı. Atomik yapıların yaşamömrü 1-15 nanosaniye civarında gözlendi. İkinci-derece korelasyon ölçümleri, kusur noktalarının birer tek foton kaynğı olduğunu gösterdi. Eşleştirme safhasında, çeşitli kusur noktaları tanımlandı. Tam olarak aynı kusur noktaları, üzerlerine nanoanten fabrikasyonunun ardından yeniden avlandı ve ölçüldü. Yarı-belirleyici bir sekilde, nanoantenlerin parlaklığı iki farklı sekilde değiştirdiğini gösterdim. Bazı boyutlarda nanoantenler ışınımsızlığı baskın olan bir etki altında kalırken, göreli olarak daha büyük nanoantenler ışıma miktarını artırıyor. Uyarılmış yaşam süresi ise iki farklı durum için de kısalıyor. Son olarak, bu iki durum için hesaplanmış kuantum verimlilik ve Purcell faktörü değerleri deneysel bulguları teyit ediyor.
Özet (Çeviri)
Single-photon sources (SPSs) are at the core of quantum technologies with their purely non-classical light emission. In this connection; quantum dots, diamond NV centers, trapped-ions are some of important SPSs. Besides all these, practicality on-chip applications of two dimensional materials, room temperature operation, high brightness and photostability make hexagonal Boron Nitride (hBN) defects hot topic for research. In this work, I studied hBN color centers together with plasmonic nanoantennae in order to enhance the performance of single photon emission. First, computationally I investigate quality factors, absorption and scattering properties of plasmonic nanoantennae and their light focusing features into ultra small volumes. Fabrication of nanoantennae are realized by size and shape optimization in the direction of computations. Thereafter, hBN defect centers are hunted using u-photoluminescence spectroscopy. Power-resolved and angle-resolved measurements are performed to characterize a specific defect center. Photon statistics of hunted color centers are made via single-photon detectors in a Hanbury-Brown-Twiss interferometer. Second-order correlation measurements show that our defect centers exhibit antibunched photon emission. In the coupling phase, Emission characteristics of a single defect center is modified using plasmonic nanoantennae. By dewetting thin films on hBN multilayers, plasmonic nanoantennae are obtained in a controllable way with no harm on the defect. A very same defect is investigated with and without nanoantenna in order to demonstrate clearly the modification of its emission. Based on the film thickness in dewetting process, on-demand enhancement and quenching effects are observed. For a true deterministic coupling, a further electromagnetic simulation is employed in the light of experiments.
Benzer Tezler
- Beyond photon pairs
Başlık çevirisi yok
SAİME ÇİĞDEM YORULMAZ
Doktora
İngilizce
2014
Fizik ve Fizik MühendisliğiUniversiteit LeidenPROF. ERIC ELIEL
DR. MICHIEL DE DOOD
- Visible photon emission from defects in hexagonal boron nitride flakes
Hekzagonal bor nitrür pullarındaki kusurlardan görünür foton ışıması
VOLKAN FIRAT
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERKAN ATEŞ
- Nanofabrication of photonic structure for tin-vacancy center in diamond
Diamond'da kalay-boşluk merkezi için fotonik yapının nanofabrikasyonu
ZEYNEP MELİS ERTUĞRUL
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUHAMMET KÜRŞAT KAZMANLI
- Dielectric film characterization beyond classical limits exploiting spatially structured entangled photon pairs
Uzaysal yapılandırılmış dolanık foton çiftlerinden faydalanarak klasik kırınım sınırları ötesinde dielektrik film karakterizasyonu
ENES ATAÇ
Doktora
İngilizce
2024
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SALİH DİNLEYİCİ
- Yarı-iletken diyot lazerler için mikro bölgeli, elektronik sıcaklık kontrollü lazer haznesi tasarımı
Designing a mikro field electronically temperature controlled laser housing for semiconductor diode laser
ALİ OSMAN ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiMersin ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İBRAHİM KÜÇÜKKARA