Нанотехнологическое сообщество Нанометр, все о нанотехнологиях
на первую страницу Новости Публикации Библиотека Галерея Сообщество Объявления Олимпиада ABC О проекте
 
  регистрация
помощь
 
Рисунок 1 - Квантовая точка Ge в матрице 4H-SiC (из галереи Нанометра)
Рисунок 2 - Схема конвертации инфракрасного излучения в видимый диапазон спектра (NIST)
Рисунок 3 - Схема установки "ап-конверсии" частоты (NIST)
Рисунок 4 - Энергетические уровни талия (RP-photonics)
Рисунок 5 - Спектр флуоресценции ионов талия, возбужденных ИК излучением 1140 нм (RP-photonics)

Изменим цвет квантовых точек!

Ключевые слова:  детектор, квантовая точка, лазер

Опубликовал(а):  Клюев Павел Геннадиевич

28 октября 2010

Исследователи из Institute of Standards and Technology (NIST) провели опыт по конвертированию одиночных фотонов, испускаемых квантовыми точками, с соответствующей их энергии длиной волны 1300 нм в фотоны, которым соответствует длина волны в видимом диапазоне (710 нм).

Под квантовой точкой понимают трехмерную квантовую яму (например, полупроводник, ограниченный другим полупроводником), в которой квантоворазмерный эффект частицы проявляется в трех направлениях. Энергия частицы в квантовой точке квантуется также,как в атоме,поэтому квантовые точки иногда называют искусственными атомами. Имея один свободный электрон, квантовая точка будет "искусственным атомом" водорода, два - гелия и т.д.. Размеры квантовых точек составляют несколько нанометров (рисунок 1). Это значит, что в квантовой точке помещается более сотни атомов. В квантовой точке, так же, как и в атоме, происходят переходы электронов с одних уровней на другие. Разноименно заряженные частицы электрон и дырка образуют экситон, расстояние между частицами называется боровским радиусом экситона. От соотношения боровского радиуса и радиуса квантовой точки зависит энергетический спектр последней, в частности, чем больше квантовая точка, тем меньше излучаемые ею длины волн.

В сетях связи информация передается при помощи инфракрасного излучения лазера. Однако для приема излучения (например, на другом конце оптоволокна) используют детекторы, работающие в основном в видимом диапазоне. Это связано в первую очередь с тем, что велика составляющая шума в диапазоне инфракрасном и велико число ошибок в детектировании (все тела излучают в этой области). Возникает необходимость конвертировать длину волны излучения лазера в видимый диапазон. В эксперименте был использован источник инфракрасного излучения, нелинейный кристалл-детектор, сдвигающий длину волны в синюю сторону спектра, и мощный лазер накачки, являющиеся предметом разработки NIST (рисунок 2). Лазер накачки и слабый инфракрасный сигнал в совокупности с нелинейным кристаллом формируют систему конверсии частоты. В качестве лазера накачки используется лазер на кристалле lithium niobate (на рисунке 3 внизу слева). В качестве делителя сигнала используются две призмы (внизу справа), направляющие пучки излучения на лавинные фотодиоды (вверху слева).

Суть такого эффекта конверсии длины волны сводится к следующему. Обычно длина волны накачки меньше длины волны генерации. Это связано с потерями энергии в среде лазера. Однако существует механизм последовательного поглощения энергии волны через ряд метастабильных уровней (рисунок 4). Это хорошо видно на примере энергетических уровней тулия. Существует и другой механизм, известный как параметрическое усиление света. В этом случае два пучка излучения направляются на кристалл, в котором восприимчивость вещества нелинейна. В результате получается излучение, длина волны которого равна сумме или разности длин волн падающих.

Современные методы детекирования подобного рода сигналов основаны на полупроводниковых устройствах, требующих низких рабочих температур. Это создает очевидные неудобства. В процессе изучения данной проблемы был проделан поиск лавинных фотодетекторов, работающих с высокой эффективностью в видимой области спектра.

Список использованных источников

1 NIST

2 NIST

3 Демиховский В.Я. Квантовые ямы, нити, точки. Что это такое? Соровский образовательный журнал, №5, 1997

4 Галерея Нанометра

5 Энциклопедия RP-photonics


Источник:




Для того чтобы оставить комментарий или оценить данную публикацию Вам необходимо войти на сайт под своим логином и паролем. Зарегистрироваться можно здесь

 

Валентинка из ЦЕРНа
Валентинка из ЦЕРНа

VIII Всероссийская конференция по наноматериалам.
21-24 ноября 2023 г. состоится VIII Всероссийская конференция по наноматериалам в Москве (ИМЕТ РАН). Направления работы: фундаментальные основы синтеза нанопорошков; Наноструктурные пленки и покрытия; объемные наноматериалы; инновационные применения нанотехнологий (энергетика, машиностроение, медицина и др.) и развитие методов аттестации наноматериалов. Регистрация и подача тезисов докладов проводится до 15 сентября 2023 г. только через регистрационную форму сайта.

Перст-дайджест
В новом выпуске бюллетеня «ПерсТ»: Всегда ли смачивание уменьшает трение? Стабилизируя поры. Уроки Природы. Пингвины подсказали ученым идею создания прочного противообледенительного покрытия. Если снежинка не растает, или о температуре мыльных пузырей. XII Международная конференция “Фазовые превращения и прочность кристаллов”
памяти академика Г.В. Курдюмова (ФППК-2022)

SCAMT Workshop Week (3-в-1) - практикум по нанотехнологиям в области хим/био/IT. Санкт-Петебург, 12-19 марта
SCAMT открывает прием заявок на 10-ую юбилейную научную школу SCAMT Workshop Week, которая пройдет с 12 по 19 марта 2023 года!
SCAMT Workshop Week — первый формат научной школы по формуле: 1 неделя - 1 проект, где на одной площадке собираются участники из разных областей естественных наук.

Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022
Коллектив авторов
Материалы к защитам выпускных квалификационных работ бакалавров ФНМ МГУ 2022 содержат следующую информацию:
• Подготовка бакалавров на факультете наук о материалах МГУ
• Состав Государственной Экзаменационной Комиссии
• Расписание защит выпускных квалификационных работ бакалавров
• Аннотации квалификационных работ бакалавров

Материалы к защитам магистерских квалификационных работ на ФНМ МГУ в 2022 году
коллектив авторов
24 - 27 мая пройдут защиты магистерских квалификационных работ выпускниками Факультета наук о материалах МГУ имени М.В.Ломоносова.

Пятилетка Олимпиады "Нанотехнологии - прорыв в будущее!": что было и что может быть в будущем
Е.А.Гудилин , А.А.Семенова
Уже более 15 лет живет и развивается Всероссийская олимпиада "Нанотехнологии - прорыв в будущее!". За всю историю Олимпиады было предложено много инновационных решений, охват олимпиадой составил более 50 000 участников по всей Российской Федерации и странам ближнего зарубежья. В статье приводятся статистические данные по Олимпиаде и возможные пути ее дальнейшего развития.

Эра технопредпринимательства

В эпоху коронавируса и борьбы с ним в существенной степени меняется парадигма выполнения творческих работ и ведения бизнеса, в той или иной мере касаясь привлечения новых типов дистанционного взаимодействия, использования виртуальной реальности и элементов искусственного интеллекта, продвинутого сетевого маркетинга, использования современных информационных технологий и инновационных подходов. В этих условиях важным является, насколько само общество готово к использованию этих новых технологий и как оно их воспринимает. Данной проблеме и посвящен этот небольшой опрос, мы будет рады, если Вы уделите ему пару минут и ответите на наши вопросы.

Технопредпринимательство в эпоху COVID-19

Небольшой опрос о том, как изменились подходы современного предпринимательства в контексте новых и возникающих форм ведения бизнеса, онлайн образования, дистанционных форм взаимодействия и коворкинга в эпоху пандемии COVID - 19.

Технонано

Технопредпринимательство - идея, которая принесет свои плоды при бережном культивировании и взращивании. И наша наноолимпиада, и Наноград от Школьной Лиги РОСНАНО, и проект Стемфорд, и другие замечательные инициативы - важные шаги на пути реализации этой и других идей, связанных с развитием новых высоких технологий в нашей стране и привлечением молодых талантов в эту вполне стратегическую область. Ниже приведен небольшой опрос, который позволит и нам, и вам понять, а что все же значит этот модный термин, и какова его суть.



 
Сайт создан в 2006 году совместными усилиями группы сотрудников и выпускников ФНМ МГУ.
Сайт модернизирован для ресурсной поддержки проектной деятельности учащихся в рамках ГК 16.647.12.2059 (МОН РФ)
Частичное или полное копирование материалов сайта возможно. Но прежде чем это делать ознакомьтесь с инструкцией.