Confocal Microscopy and Spectroscopy of Single Nanomagnets and Quantum Emitters

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Dicken, Christian:
Confocal Microscopy and Spectroscopy of Single Nanomagnets and Quantum Emitters.
Bayreuth , 2017 . - XXI, 173 S.
( Dissertation, 2017 , Universität Bayreuth, Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik)

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Abstract

This thesis is embedded in the realm of single nanoparticle microscopy and spectroscopy. We combine confocal microscopy, ultrafast pulsed lasers and homodyne amplification to make the signature of single nanoparticles and quantum emitters visible. These techniques allow us to observe and manipulate the physical state of quantum dots on picosecond timescales, and we show that the spectral signatures found in our experiments compare well with what we expect from the dynamics of a three-level quantum emitter. These emitters are candidates as nodes of optical networks. Furthermore, we utilize homodyne amplification to analyze the magnetization of single nickel disks and develop a model that is able to predict the optical response of the disks when being embedded in the sample structure. The model allows us to separate the magnetic properties of the nanomagnets from the optical properties of the complete structure.

Abstract in weiterer Sprache

Diese Arbeit befasst sich mit der Mikroskopie und Spektroskopie einzelner Nanopartikel und Quantenemitter. Um solche sichtbar zu machen, kombinieren wir konfokale Mikroskopie, ultrakurze Laserpulse und homodyne Verstärkung. Unser System ermöglicht uns beispielsweise, den physikalischen Zustand von einzelnen Quantenpunkten mit einer Auflösung im Pikosekundenbereich zu analysieren und zu kontrollieren. Wir zeigen, dass die spektralen Signaturen im Experiment gut zu dynamischen Prozessen passen, wie wir sie von einem Drei-Niveau Quantenemitter erwarten. Solche Emitter könnten als Knoten in optischen Netzwerken dienen. Desweiteren nutzen wir homodyne Verstärkung, um die Magnetisierung einzelner Nickelscheibchen zu untersuchen. In diesem Rahmen entwickeln wir ein Modell, um die optische Antwort der in die Probenstruktur eingebetteten Scheibchen zu berechnen. Das Modell erlaubt uns, die magnetischen Eigenschaften der Nanomagnete von den optischen Eigenschaften der Gesamtstruktur zu trennen.