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应用分享 | ANDOR的EMCCD在激子-极化子凝聚光致发光方面的应用

发布日期:2021-02-23 00:00

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Maciej Pieczarka博士和Eliezer Estrecho博士是澳大利亚国立大学非线性物理中心Elena Ostrovskaya教授课题组的博士后,他们的研究方向为激子-极化子物理,他们发现激子-极化子可以在一个类垂直腔面射型激光器(Vertical-cavity surface-emitting laser, VCSEL)的普通半导体激光器的半导体微结构中形成波色-爱因斯坦(BEC)凝聚。
这项研究工作在探索BEC的基础物理问题的同时为开发BEC的应用提供了理论支持,例如利用激子极化子的BEC特性可以制备成无能量耗散的器件,此时激子极化子在半导体内无散射传播,因此科学家们认为激子极化子BEC具备类超流的特性
研究内容

Pieczarka博士和Estrecho博士最近在激子极化子凝聚上的研究工作使用了Andorixon ultra 888 EMCCD采集弱的光致发光信号,信号来源于两个方面:

1. 半导体微结构中的稳态光致发光信号,由于激子极化子的分布密度非常低,因此激光激发光致发光信号非常弱;

2. 单脉冲光致发光信号的探测:使用脉冲激光器,激发半导体微结构中激子-极化子超低光致发光信号,通过有效的同步设置,使用EMCCD记录激光单个脉冲激发的脉冲光致发光信号。

 

Andor iXon Ultra EMCCD非常适合半导体微结构的光致发光相关研究,因为此相机具备非常高的灵活性,传统的CCD放大模式非常适合弱信号的光谱采集;传输速度超快(30MHz)的电子倍增(EM)模式能够记录单个超短160fs脉冲激光激发凝聚产生的超低光致发光信号,而单脉冲激光极化子凝聚光致发光信号的脉冲宽度大概在500ps-1ns

 

1 实验装置

 

随着泵浦能量的增加(从上到下)

极化子凝聚的单脉冲图像(从左到右边)

图像来自于 Estrecho et al Nature communication 9,2944,(2018)

 

"The iXon Ultra 888 enables us to use the CCD detector both for quick inspection of the sample for adjustment of the experimental settings and for subsequent collection of the weak signal in the actual data recording. We are exploring the large dynamical range and the wide range of integration times (from tens of microseconds, to many seconds). We also are using the CCD in the EM mode when collecting a single-shot realisation of the exciton-polariton condensate without multiplication the signal in one realisation is not enough to detect (rest of the experiments is done over 106 realisations integration)."

 

Dr Maciej Pieczarka

Dr Eliezer Estrecho

 



参考文献:


  1. Pieczarka, M. Boozarjmehr, E. Estrecho, Y. Yoon, M. Steger, K. West, L. N. Pfeiffer, K. A. Nelson, D. W. Snoke, A. G. Truscott, and E. A. Ostrovskaya, Effect of optically induced potential on the energy of trapped exciton polaritons below the condensation threshold, 2019,Physical Review B, 100, 085301, DOI: 10.1103/PhysRevB.100.085301

  2. Estrecho, T. Gao, N. Bobrovska, M.D. Fraser, M. Steger, L. Pfeiffer, K. West, T.C.H. Liew, M. Matuszewski, D.W. Snoke, A.G. Truscott & E.A. Ostrovskaya, Single-shot condensation of exciton polaritons and the hole burning effect, 2018, Nature Communications, 9, 2944, DOI: 10.1038/s41467-018-05349-4

 

 

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