WO2024096366A1 - 대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치 - Google Patents

대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치 Download PDF

Info

Publication number
WO2024096366A1
WO2024096366A1 PCT/KR2023/015679 KR2023015679W WO2024096366A1 WO 2024096366 A1 WO2024096366 A1 WO 2024096366A1 KR 2023015679 W KR2023015679 W KR 2023015679W WO 2024096366 A1 WO2024096366 A1 WO 2024096366A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light source
quantum light
quantum
solid
characteristic evaluation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/KR2023/015679
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
이재웅
임승재
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation
Original Assignee
Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation filed Critical Ajou University Industry Academic Cooperation Foundation
Publication of WO2024096366A1 publication Critical patent/WO2024096366A1/ko
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/02—Details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/2823—Imaging spectrometer
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/443—Emission spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/45—Interferometric spectrometry
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
    • G01J3/28—Investigating the spectrum
    • G01J3/457—Correlation spectrometry, e.g. of the intensity
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
    • G01J1/00—Photometry, e.g. photographic exposure meter
    • G01J1/42—Photometry, e.g. photographic exposure meter using electric radiation detectors
    • G01J1/44—Electric circuits
    • G01J2001/4413—Type
    • G01J2001/442—Single-photon detection or photon counting

Definitions

  • the present disclosure relates to a method and device for evaluating the properties of a solid-based quantum light source, and more specifically, to a method and device for evaluating the properties of a solid-based quantum light source that can automatically confirm the location of the quantum light source and evaluate the properties of the quantum light source at an accurate location. .
  • Quantum systems based on solid materials are being actively researched and are receiving new attention as an integrated quantum light source system that can be miniaturized and miniaturized.
  • these solid-based quantum light sources they are mostly created due to point defects in the solid or changes in the local atomic structure. Therefore, it is common for quantum light sources to be found at random locations in the form of small dots of several to tens of nm in size in a large area of the sample.
  • the technical problem of the present disclosure is to provide a solid-based quantum light source characteristic evaluation method and device that can automatically confirm the quantum light source location and evaluate the quantum light source characteristics at an accurate location.
  • a solid-based quantum light source property evaluation device includes an image acquisition unit that irradiates a first light source to a solid sample to obtain a photoluminescence image of the solid sample; a control unit that confirms the position of a quantum light source in the solid sample based on the obtained photoluminescence image and irradiates a second light source to evaluate characteristics based on the position of the quantum light source; and a characteristic evaluation unit that evaluates the characteristics of the quantum light source using a time-dependent correlation between optical signals emitted from the location of the quantum light source by the second light source and split into two paths.
  • the characteristic evaluation unit may evaluate the characteristics of the quantum light source using a time correlated single photon counter.
  • the characteristic evaluation unit may evaluate the quantum light source as having characteristics when the time difference between the optical signals is 0 and the secondary correlation function value is less than or equal to a preset certain value.
  • control unit controls at least one of an alignment mirror, a pin-hole, and a sample stage on which the solid sample is located to set the second light source to that of the quantum light source. You can search by location.
  • control unit analyzes the photoluminescence image to identify the point where light emission occurs as the location of the quantum light source, and irradiates the second light source to the confirmed location of the quantum light source. can do.
  • control unit confirms the location of the quantum light source in real time based on the photoluminescence image acquired in real time, and radiates the second light source to the confirmed location of the quantum light source. can do.
  • the control unit irradiates the second light source at each position of the quantum light source
  • the characteristic evaluation unit irradiates the second light source at each position of the quantum light source.
  • the characteristic evaluation unit may evaluate the characteristics of the quantum light source using a Hanbury Brown Twiss (HBT) interferometer.
  • HBT Hanbury Brown Twiss
  • an optical system includes an imaging device that irradiates a first light source to a solid sample to obtain a photoluminescence image of the solid sample; a beam splitter that splits the optical signal emitted from the solid sample by a second light source into two paths; and confirming the position of the quantum light source in the solid sample based on the obtained photoluminescence image, controlling to irradiate the second light source to the position of the quantum light source, and optical signals output from the beam splitter through the two paths. It includes a characteristic evaluation device that evaluates the characteristics of the quantum light source using the time-dependent correlation between them.
  • the characteristic evaluation device includes a single photon detector in each of the two paths, and uses a time-dependent correlation between the optical signals detected by each of the single photon detectors to The characteristics of the light source can be evaluated.
  • the property evaluation device may evaluate the device as having the properties of the quantum light source when the time difference between the optical signals is 0 and the secondary correlation function value is less than or equal to a preset certain value.
  • the property evaluation device analyzes the photoluminescence image acquired in real time by the imaging device to confirm in real time the point where light emission occurs as the location of the quantum light source, and confirms the location of the quantum light source in real time.
  • the second light source can be irradiated based on the position of the quantum light source.
  • the characteristic evaluation device may include a Hanbury Brown Twiss (HBT) interferometer.
  • HBT Hanbury Brown Twiss
  • the solid-based quantum light source characteristic evaluation method includes the steps of irradiating a first light source to a solid sample to obtain a photoluminescence image of the solid sample; Confirming the position of a quantum light source in the solid sample based on the obtained photoluminescence image, and irradiating a second light source to evaluate the characteristics based on the position of the quantum light source; and evaluating the characteristics of the quantum light source using correlation over time between optical signals emitted from the location of the quantum light source by the second light source and split into two paths.
  • the step of evaluating the characteristics may be evaluated as having the characteristics of the quantum light source when the time difference between the optical signals is 0 and the secondary correlation function value is less than or equal to a preset certain value.
  • the step of irradiating the second light source includes controlling at least one of an alignment mirror, a pin-hole, and a sample stage on which the solid sample is located to The light source can be irradiated to the location of the quantum light source.
  • the step of irradiating the second light source includes analyzing the photoluminescence image to identify the point where light emission occurs as the location of the quantum light source, and moving to the location of the confirmed quantum light source.
  • the second light source may be irradiated.
  • the step of irradiating the second light source includes, when the positions of the quantum light source are plural, irradiating the second light source to each position of the quantum light source and evaluating the characteristics.
  • the characteristics of the quantum light source may be evaluated for each position of the quantum light source, and the characteristics of the quantum light source evaluated for each position of the quantum light source may be provided.
  • the characteristics of the quantum light source may be evaluated using a Hanbury Brown Twiss (HBT) interferometer.
  • HBT Hanbury Brown Twiss
  • Figure 1 shows the configuration of an optical system according to an embodiment of the present disclosure.
  • Figure 2 shows an example view of a photoluminescence image.
  • Figure 3 shows an example diagram for explaining a method of evaluating the characteristics of a quantum light source.
  • Figure 4 shows the configuration of a solid-based quantum light source characteristic evaluation device according to another embodiment of the present disclosure.
  • Figure 5 shows an operation flowchart for a method for evaluating the properties of a solid-based quantum light source according to another embodiment of the present disclosure.
  • Figure 6 is a diagram showing the configuration of a device to which a solid-based quantum light source characteristic evaluation device according to another embodiment of the present disclosure is applied.
  • a component when a component is said to be “connected,” “coupled,” or “connected” to another component, this is not only a direct connection relationship, but also an indirect connection relationship in which another component exists in between. It may also be included.
  • a component when a component is said to “include” or “have” another component, this does not mean excluding the other component, but may further include another component, unless specifically stated to the contrary. .
  • first and second are used only for the purpose of distinguishing one component from other components, and do not limit the order or importance of the components unless specifically mentioned. Accordingly, within the scope of the present disclosure, a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment, and similarly, the second component in one embodiment may be referred to as a first component in another embodiment. It may also be called.
  • distinct components are intended to clearly explain each feature, and do not necessarily mean that the components are separated. That is, a plurality of components may be integrated to form one hardware or software unit, or one component may be distributed to form a plurality of hardware or software units. Accordingly, even if not specifically mentioned, such integrated or distributed embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • components described in various embodiments do not necessarily mean essential components, and some may be optional components. Accordingly, embodiments consisting of a subset of the elements described in one embodiment are also included in the scope of the present disclosure. Additionally, embodiments that include other components in addition to the components described in the various embodiments are also included in the scope of the present disclosure.
  • a or B “at least one of A and B”, “at least one of A or B”, “A, B or C”, “at least one of A, B and C”, and “ Each of phrases such as "at least one of A, B, or C” may include any one of the items listed together in the corresponding phrase, or any possible combination thereof.
  • a confocal microscope is used to find the location of a quantum light source. After obtaining a spectral spectrum from one point on the sample, the spectrum is obtained again by moving the position of the sample or the laser light source, and scanning-type imaging is used to obtain a two-dimensional spectral image. After randomly obtaining images of a certain area, determine the location of the quantum light source and move to the location of the quantum light source using a stage that can precisely return to the original position with an accuracy of hundreds of nanometers or less, such as a piezo stage. It is common to measure quantum light sources using a Hanbury-Brown-Twiss interferometer (HBT interferometer).
  • HBT interferometer Hanbury-Brown-Twiss interferometer
  • the gist of embodiments of the present disclosure is to confirm the location of a quantum light source in real time through a photoluminescence image of a solid sample and to evaluate the characteristics of the quantum light source at the location of the quantum light source.
  • embodiments of the present disclosure can evaluate the characteristics of a quantum light source at the location of the quantum light source using a Hanbury Brown Twiss (HBT) interferometer, and, depending on the embodiment, a Time Correlated Single Photon Counting Device (TCSPC).
  • HBT Hanbury Brown Twiss
  • TCSPC Time Correlated Single Photon Counting Device
  • the characteristics of quantum light sources can be evaluated using a Photon Counter.
  • Figure 1 shows the configuration of an optical system according to an embodiment of the present disclosure.
  • the optical system of the present disclosure includes an imaging device and a characteristic evaluation device.
  • the imaging device may include a first light source 110, a dichroic mirror, a beam splitter, a color filter, and a 2D array detector 120
  • the characteristic evaluation device may include a second light source 130
  • Laser alignment mirror (140), dichroic mirror (Dichroic mirror), 5:5 beam splitter (150), two single photon detectors (160) and characteristic evaluation unit (170) may include.
  • a dichroic mirror is a reflector made of many thin layers of materials with different refractive indices, and has the property of reflecting light of a certain color or wavelength and transmitting light of all other colors.
  • the color filter allows only the region with the desired wavelength in the optical signal emitted from the solid sample to pass through the 2D array detector.
  • a beam splitter refers to a reflector or other optical device that reflects part of the optical signal emitted from a solid sample and transmits the remainder, and can be used in interferometers, etc.
  • the imaging device irradiates a first light source 110, that is, an excitation light source, to a solid sample on a sample stage (or sample stage) through a lens and a dichroic mirror to acquire a photoluminescence image, and light emitted from the solid sample
  • a first light source 110 that is, an excitation light source
  • the imaging device irradiates a first light source 110, that is, an excitation light source, to a solid sample on a sample stage (or sample stage) through a lens and a dichroic mirror to acquire a photoluminescence image, and light emitted from the solid sample
  • a photoluminescence image of the solid sample is obtained.
  • the imaging device may be a large-area spectral imaging system.
  • the first light source 110 is focused on the rear focal plane of the microscope objective lens to produce a field of view (FOV) of the microscope.
  • FOV field of view
  • the excitation light source is directed to the solid sample, and only the region with the desired wavelength is allowed to pass through the 2D array detector 120, and then a 2D array detector 120 such as CCD or CMOS is used. This detects the signal in the form of an image. That is, the imaging device acquires or detects a photoluminescence image of the solid sample through the 2D array detector 120.
  • the imaging device continuously irradiates the first light source 110 to the solid sample and uses optical means such as a dichroic mirror, beam splitter, and color filter to detect the 2D array detector 120.
  • optical means such as a dichroic mirror, beam splitter, and color filter to detect the 2D array detector 120.
  • the 2D array detector 120 can acquire or detect a photoluminescence (PL) image as shown in FIG. 2.
  • the property evaluation device analyzes the photoluminescence image of the solid sample to confirm the position of the quantum light source in the solid sample, and determines the position of the quantum light source by selecting a second light source (for example, a certain wavelength). control to irradiate the laser) 130, and split the optical signal emitted from the quantum light source position of the solid sample by the second light source 130 into two paths to transmit the optical signal through each single photon detector 160. and evaluate the characteristics of the corresponding quantum light source using the time-dependent correlation between the optical signals detected by the single photon detector 160.
  • a second light source for example, a certain wavelength
  • the characteristic evaluation device may include a Hanbury Brown Twiss (HBT) interferometer, and each of the single photon detectors 160 is 5:5 (or By receiving an optical signal divided 1:1, it is possible to detect an optical signal emitted from the quantum light source location.
  • HBT Hanbury Brown Twiss
  • the property evaluation device uses a light source alignment mirror 140 so that when the location of the quantum light source in the solid sample is confirmed by analyzing the photoluminescence image, the second light source 130 is irradiated at the location of the confirmed quantum light source.
  • the second light source 130 can be irradiated to the position of the quantum light source.
  • the characteristic evaluation device has been described as controlling the light source alignment mirror 140 to irradiate the second light source 130 at the quantum light source location in FIG.
  • the second light source 130 may be controlled to irradiate to the position of the quantum light source using a pin-hole, and the second light source 130 may be fixed to be irradiated at a certain position on the sample stage (or sample stage) where the solid sample is located. By controlling the movement, the second light source 130 can be irradiated at the quantum light source location.
  • the method of irradiating the second light source to the quantum light source location is not limited to the above-described method, and any applicable method may be used.
  • the property evaluation device analyzes the photoluminescence image of the quantum light source appearing in the solid sample WSe 2 shown in FIG. 2 and identifies the point (e.g., 210, 220, etc.) where light emission occurs in the photoluminescence image. This can be confirmed by the location of the quantum light source.
  • the characteristics evaluation device is used to check whether the point where light emission, identified as the location of the quantum light source, occurs has the characteristics of the quantum light source, and can use an HBT interferometer.
  • this characteristic evaluation device includes a second light source 130, a light source alignment mirror 140, a dichroic mirror, a 5:5 beam splitter 150, and two single photon detectors 160. and a characteristic evaluation unit 170.
  • the characteristic evaluation device may further include additional optical means as needed in addition to the above-described configuration means.
  • the characteristic evaluation unit 170 of the characteristic evaluation device may include a time-correlated single photon counter (TCSPC), and may be used to detect each single photon detector 160 using the time-correlated single photon counter. It is possible to calculate the correlation value over time between the optical signals detected by the sensor and evaluate whether the quantum light source at the corresponding location has the characteristics of a quantum light source based on the correlation value over time between the optical signals. That is, by evaluating the quantum light source characteristics for each of the positions (e.g., 210, 220) of the quantum light source in FIG. 2, it is possible to confirm the point or position that has the characteristics of the quantum light source among the points where light emission occurred, and the quantum light source You can also check points where the characteristics of the light source are absent.
  • TCSPC time-correlated single photon counter
  • the characteristic evaluation unit 170 detects the quantum at the corresponding position. It can be evaluated as having the characteristics of a light source.
  • the correlation according to time between the optical signals detected by each of the single photon detectors 160 is measured using a time-correlated single photon counting device, when the time difference is 0, the Second Order Correlation Function (g(2) )) It appears as an antibunching dip with a value of 0. If the secondary correlation function value is 0.5 or less, it can be said to have the characteristics of a quantum light source.
  • the secondary correlation function value (g(0)) is 0.21, and therefore it can be seen that the location has the characteristics of a quantum light source.
  • the time difference between optical signals is 0 and the secondary correlation function value (g(0)) is greater than 0.5, it can be evaluated that there are no characteristics of a quantum light source at that location.
  • the characteristic evaluation device can evaluate whether the above-described quantum light source characteristics exist for each position of the quantum light source when there are multiple points (positions of the quantum light source) where light emission occurs through analysis of the photoluminescence image.
  • the optical system acquires a photoluminescence image of a solid sample by irradiating a first light source, and confirms the location of the quantum light source through analysis of the photoluminescence image thus obtained, After automatically irradiating the second light source to the corresponding location, the characteristics of the quantum light source can be evaluated at the location of the quantum light source.
  • the output of the first light source can be turned off or kept on. . That is, when the second light source is irradiated to the quantum light source location, the first light source may be turned off or may remain on.
  • the photoluminescence image is acquired in real time and analyzed in real time to confirm the position of the quantum light source in real time and irradiate the second light source to the quantum light source location.
  • the process of turning off the first light source and irradiating the second light source is performed after obtaining a photoluminescence image by irradiating the first light source, the location of the quantum light source is determined by using only the already acquired photoluminescence image. By checking , the second light source can be irradiated to the quantum light source location.
  • the optical system according to an embodiment of the present disclosure can apply both of the above-described methods.
  • the characteristic evaluation device determines whether the quantum light source has the characteristics evaluated for each position of the quantum light source, that is, whether it has or does not have the quantum light source characteristics. Information may also be provided. At this time, the provided information may be provided by overlaying information on the presence or absence of quantum light source characteristics for each quantum light source location on the photoluminescence image, and location information that can confirm the location of the quantum light source and characteristic evaluation information for each location. may also be provided.
  • the method of providing information is not limited or limited to the method described above.
  • the optical system combines a large-area spectral imaging system and a quantum light source measurement system, and can dramatically reduce the time required to confirm the location of the quantum light source using the large-area spectral imaging system. and the quantum light source characteristics can be evaluated using the HBT interferometer at the exact location.
  • the optical system of the present disclosure is capable of simultaneously performing a large-area spectral imaging system for property evaluation and localization and an HBT interferometer measurement for quantum property measurement in one system, allowing the location of a quantum light source to be quickly determined on a two-dimensional surface. Phenomenon such as blinking depending on time can also be observed in real time, making it very easy to determine the location of the quantum light source.
  • the optical system according to embodiments of the present disclosure can play a significant role in solid-based quantum light source research and practical applications.
  • the optical system of the present disclosure manufactures a solid-based quantum light source and evaluates the properties of the manufactured solid-based quantum light source in real time, thereby evaluating how much the manufactured solid sample has the characteristics of the quantum light source. This can also help in manufacturing solid samples with quantum light source properties.
  • FIG. 4 shows the configuration of a solid-based quantum light source characteristic evaluation device according to another embodiment of the present disclosure. It implements a part of the optical system of FIG. 1 in the concept of a device and shows the software configuration.
  • a solid-based quantum light source characteristic evaluation device 400 includes an image acquisition unit 410, a control unit 420, and a characteristic evaluation unit 430.
  • the image acquisition unit 410 acquires a photoluminescence image of the solid sample by irradiating the first light source to the solid sample.
  • the image acquisition unit 410 is a conceptual means for configuring the above-described imaging device and may be a means for configuring an image acquired by the 2D array detector of FIG. 1.
  • the control unit 420 determines the position of the quantum light source in the solid sample based on the photoluminescence image acquired by the image acquisition unit 410 and controls the irradiation of the second light source to evaluate the characteristics based on the position of the quantum light source. do.
  • control unit 420 controls at least one of an alignment mirror, a pin-hole, and a sample stage on which the solid sample is located to control the second light source to irradiate to the position of the quantum light source. You can.
  • control unit 420 may analyze the photoluminescence image to identify the point where light emission occurs as the location of the quantum light source, and irradiate the second light source to the identified location of the quantum light source.
  • control unit 420 may check the location of the quantum light source in real time based on the photoluminescence image acquired in real time and irradiate the second light source to the confirmed location of the quantum light source.
  • control unit 420 may control the irradiation of the second light source so that the second light source is sequentially irradiated to each position of the quantum light source.
  • the characteristic evaluation unit 430 evaluates the characteristics of the quantum light source using the time-dependent correlation between the optical signals emitted from the position of the quantum light source by the second light source and split into two paths.
  • the characteristic evaluation unit 430 may evaluate whether the quantum light source has characteristics, that is, whether it has quantum light source characteristics, using a time-correlated single photon counter.
  • the characteristic evaluation unit 430 may evaluate the light source as having characteristics of a quantum light source when the time difference between optical signals is 0 and the secondary correlation function value is less than or equal to a preset certain value.
  • the characteristic evaluation unit 430 may evaluate the characteristics of the quantum light source using an HBT interferometer.
  • the characteristic evaluation unit 430 evaluates the characteristics of the quantum light source for each position of the quantum light source, and the characteristics of the quantum light source evaluated for each position of the quantum light source. can be provided.
  • the device according to another embodiment of the present disclosure may include all the contents described in the system of FIGS. 1 to 3, which can be easily understood by those skilled in the art. Self-explanatory.
  • Figure 5 shows an operation flowchart for a method for evaluating the properties of a solid-based quantum light source according to another embodiment of the present disclosure.
  • a solid-based quantum light source property evaluation method irradiates a first light source to a solid sample, acquires a photoluminescence image for the solid sample, and obtains a photoluminescence image. Based on this, the location of the quantum light source in the solid sample is confirmed (S510, S520).
  • step S520 the point where light emission occurs may be identified as the location of the quantum light source by analyzing the photoluminescence image.
  • a second light source is irradiated to evaluate the characteristics at the location of the confirmed quantum light source (S530).
  • step S530 may irradiate the second light source to the position of the quantum light source by controlling at least one of the alignment mirror, the pinhole, and the sample stage on which the solid sample is located.
  • step S530 may sequentially irradiate the second light source to each position of the quantum light source when there are multiple positions of the quantum light source.
  • the position is emitted from the position of the quantum light source by the irradiated second light source, using the time-dependent correlation between the optical signals split into two paths. Evaluate the characteristics of the quantum light source (S540).
  • step S540 may evaluate whether the quantum light source has characteristics, that is, whether it has quantum light source characteristics, using a time-correlated single photon counting device.
  • step S540 may be evaluated as having the characteristics of a quantum light source when the time difference between optical signals is 0 and the secondary correlation function value is less than or equal to a preset certain value.
  • step S540 may evaluate the characteristics of the quantum light source using an HBT interferometer.
  • step S540 is a process of evaluating the characteristics of the quantum light source for each position of the quantum light source when there are multiple positions of the quantum light source, and providing the characteristics of the quantum light source evaluated for each position of the quantum light source. may include.
  • the method according to an embodiment of the present disclosure may include all contents described in the system and device of FIGS. 1 to 4, which will be easily understood by those skilled in the art. It is self-evident.
  • Figure 6 is a diagram showing the configuration of a device to which a solid-based quantum light source characteristic evaluation device according to another embodiment of the present disclosure is applied.
  • the solid-based quantum light source characteristic evaluation device may be the device 1600 shown in FIG. 6 .
  • the device 1600 may include a memory 1602, a processor 1603, a transceiver 1604, and a peripheral device 1601. Additionally, as an example, the device 1600 may further include other components and is not limited to the above-described embodiment.
  • the device 1600 may be, for example, a movable user terminal (e.g., smart phone, laptop, wearable device, etc.) or a fixed management device (e.g., server, PC, etc.).
  • device 1600 of FIG. 6 may be an example hardware/software architecture, such as a characterization device, an optical device through image analysis, etc.
  • the memory 1602 may be a non-removable memory or a removable memory.
  • the peripheral device 1601 may include a display, GPS, or other peripheral devices, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the above-described device 1600 may include a communication circuit like the transceiver 1604, and may communicate with an external device based on this.
  • the processor 1603 may include a general-purpose processor, a digital signal processor (DSP), a DSP core, a controller, a microcontroller, Application Specific Integrated Circuits (ASICs), Field Programmable Gate Array (FPGA) circuits, and any other It may be at least one of a tangible integrated circuit (IC) and one or more microprocessors associated with a state machine. In other words, it may be a hardware/software configuration that performs a control role to control the device 1600 described above. Additionally, the processor 1603 can modularize and perform the functions of the control unit 420 and the characteristic evaluation unit 430 of FIG. 4 described above.
  • DSP digital signal processor
  • ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • the processor 1603 may execute computer-executable instructions stored in the memory 1602 to perform various essential functions of the solid-based quantum light source characteristic evaluation device.
  • the processor 1603 may control at least one of signal coding, data processing, power control, input/output processing, and communication operations.
  • the processor 1603 can control the physical layer, MAC layer, and application layer.
  • the processor 1603 may perform authentication and security procedures at the access layer and/or application layer, and is not limited to the above-described embodiment.
  • the processor 1603 may communicate with other devices through the transceiver 1604.
  • the processor 1603 may control the solid-based quantum light source characteristic evaluation device to communicate with other devices through a network through execution of computer-executable instructions. That is, communication performed in this disclosure can be controlled.
  • the transceiver 1604 may transmit an RF signal through an antenna and may transmit signals based on various communication networks.
  • MIMO technology, beamforming, etc. may be applied as antenna technology, and is not limited to the above-described embodiment.
  • signals transmitted and received through the transmitting and receiving unit 1604 may be modulated and demodulated and controlled by the processor 1603, and are not limited to the above-described embodiment.
  • Exemplary methods of the present disclosure are expressed as a series of operations for clarity of explanation, but this is not intended to limit the order in which the steps are performed, and each step may be performed simultaneously or in a different order, if necessary.
  • other steps may be included in addition to the exemplified steps, some steps may be excluded and the remaining steps may be included, or some steps may be excluded and additional other steps may be included.
  • various embodiments of the present disclosure may be implemented by hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • one or more ASICs Application Specific Integrated Circuits
  • DSPs Digital Signal Processors
  • DSPDs Digital Signal Processing Devices
  • PLDs Programmable Logic Devices
  • FPGAs Field Programmable Gate Arrays
  • general purpose It can be implemented by a processor (general processor), controller, microcontroller, microprocessor, etc.
  • the scope of the present disclosure is software or machine-executable instructions (e.g., operating system, application, firmware, program, etc.) that cause operations according to the methods of various embodiments to be executed on a device or computer, and such software or It includes non-transitory computer-readable medium in which instructions, etc. are stored and can be executed on a device or computer.
  • software or machine-executable instructions e.g., operating system, application, firmware, program, etc.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

본 개시의 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치는, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 이미지 획득부; 상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사하는 제어부; 및 상기 제2 광원에 의하여 상기 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 특성 평가부를 포함한다.

Description

대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치
본 개시는 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치에 관한 것이며, 보다 구체적으로 양자 광원 위치를 자동으로 확인하여, 정확한 위치에서 양자 광원 특성을 평가할 수 있는 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치에 대한 것이다.
고체 물질 기반의 양자 시스템은 소자화 및 소형화가 가능하여 집적 가능한 형태의 양자 광원 시스템으로 새롭게 각광을 받아 활발히 연구가 되고 있다. 이러한 고체 기반의 양자 광원의 경우 대부분 고체의 점 결함 또는 국소적인 원자구조의 변화로 인하여 생성된다. 따라서, 시료의 넓은 영역에서 수에서 수십 nm 정도의 작은 점의 형태로 랜덤한 위치에서 양자 광원이 발견되는 것이 일반적이다.
이러한 시스템에서의 양자 광원 특성 평가를 위해서는 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 정확하게 찾고 그 위치로 정확하게 되돌아가 특성 평가를 수행하는 것이 매우 중요하다.
본 개시의 기술적 과제는, 양자 광원 위치를 자동으로 확인하여, 정확한 위치에서 양자 광원 특성을 평가할 수 있는 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 개시에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 개시의 일 양상에 따르면, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치가 제공된다. 상기 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치는, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(photoluminescence image)를 획득하는 이미지 획득부; 상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사하는 제어부; 및 상기 제2 광원에 의하여 상기 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 특성 평가부를 포함한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가부는, 시간 상관 단일 광자 계수장치(Time Correlated Single Photon Counter)를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가부는, 상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 정렬 거울(alignment mirror), 핀홀(pin-hole)과 상기 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제2 광원을 상기 양자 광원의 위치로 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 실시간으로 획득되는 상기 광발광 이미지에 기초하여 상기 양자 광원의 위치를 실시간으로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 상기 양자 광원의 위치 각각으로 상기 제2 광원을 조사하고, 상기 특성 평가부는, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하여, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 상기 양자 광원의 특성을 제공할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가부는, HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
본 개시의 다른 양상에 따르면, 광학 시스템이 제공된다. 상기 광학 시스템은, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 이미징 장치; 제2 광원에 의하여 상기 고체 시료로부터 방출되는 광 신호를 두 경로로 분할하는 빔 분할기; 및 상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하도록 제어하며, 상기 빔 분할기로부터 상기 두 경로로 출력되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 특성 평가 장치를 포함한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가 장치는, 상기 두 경로 각각에 단일 광자 검출기를 구비하고, 상기 단일 광자 검출기 각각에 의해 검출되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가 장치는, 상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가 장치는, 상기 이미징 장치에 의해 실시간으로 획득되는 상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 실시간 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성 평가 장치는, HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 포함할 수 있다.
본 개시의 또 다른 양상에 따르면, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법이 제공된다. 상기 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법은, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 단계; 상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사하는 단계; 및 상기 제2 광원에 의하여 상기 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 단계를 포함한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 상기 특성을 평가하는 단계는, 상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광원을 조사하는 단계는, 정렬 거울(alignment mirror), 핀홀(pin-hole)과 상기 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제2 광원을 상기 양자 광원의 위치로 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광원을 조사하는 단계는, 상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 광원을 조사하는 단계는, 상기 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 상기 양자 광원의 위치 각각으로 상기 제2 광원을 조사하고, 상기 특성을 평가하는 단계는, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하여, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 상기 양자 광원의 특성을 제공할 수 있다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 특성을 평가하는 단계는, HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
본 개시에 대하여 위에서 간략하게 요약된 특징들은 후술하는 본 개시의 상세한 설명의 예시적인 양상일 뿐이며, 본 개시의 범위를 제한하는 것은 아니다.
본 개시에 따르면, 양자 광원 위치를 자동으로 확인하여, 정확한 위치에서 양자 광원 특성을 평가할 수 있는 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
본 개시에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 2는 광발광 이미지에 대한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 3은 양자 광원의 특성을 평가하는 방식을 설명하기 위한 일 예시도를 나타낸 것이다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 5는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치가 적용되는 디바이스의 구성도를 나타낸 도면이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 개시의 실시예에 대하여 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나, 본 개시는 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 개시의 실시예를 설명함에 있어서 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그에 대한 상세한 설명은 생략한다. 그리고, 도면에서 본 개시에 대한 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본 개시에 있어서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소와 "연결", "결합" 또는 "접속"되어 있다고 할 때, 이는 직접적인 연결 관계 뿐만 아니라, 그 중간에 또 다른 구성요소가 존재하는 간접적인 연결관계도 포함할 수 있다. 또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소를 "포함한다" 또는 "가진다"고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 배제하는 것이 아니라 또 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 개시에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용되며, 특별히 언급되지 않는 한 구성요소들 간의 순서 또는 중요도 등을 한정하지 않는다. 따라서, 본 개시의 범위 내에서 일 실시예에서의 제1 구성요소는 다른 실시예에서 제2 구성요소라고 칭할 수도 있고, 마찬가지로 일 실시예에서의 제2 구성요소를 다른 실시예에서 제1 구성요소라고 칭할 수도 있다.
본 개시에 있어서, 서로 구별되는 구성요소들은 각각의 특징을 명확하게 설명하기 위함이며, 구성요소들이 반드시 분리되는 것을 의미하지는 않는다. 즉, 복수의 구성요소가 통합되어 하나의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있고, 하나의 구성요소가 분산되어 복수의 하드웨어 또는 소프트웨어 단위로 이루어질 수도 있다. 따라서, 별도로 언급하지 않더라도 이와 같이 통합된 또는 분산된 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들이 반드시 필수적인 구성요소들을 의미하는 것은 아니며, 일부는 선택적인 구성요소일 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 설명하는 구성요소들의 부분집합으로 구성되는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다. 또한, 다양한 실시예에서 설명하는 구성요소들에 추가적으로 다른 구성요소를 포함하는 실시예도 본 개시의 범위에 포함된다.
본 개시에 있어서, 본 명세서에 사용되는 위치 관계의 표현, 예컨대 상부, 하부, 좌측, 우측 등은 설명의 편의를 위해 기재된 것이고, 본 명세서에 도시된 도면을 역으로 보는 경우에는, 명세서에 기재된 위치 관계는 반대로 해석될 수도 있다.
본 개시에 있어서, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", "A 또는 B 중 적어도 하나", "A, B 또는 C", "A, B 및 C 중 적어도 하나", 및 "A, B, 또는 C 중 적어도 하나"와 같은 문구들 각각은 그 문구들 중 해당하는 문구에 함께 나열된 항목들 중 어느 하나, 또는 그들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다.
기존에 양자 광원의 위치를 찾기 위하여 공초점 방식의 현미경을 이용한다. 시료 상의 한 점에서 분광 스펙트럼을 얻은 후에 시료 또는 레이저 광원의 위치를 이동하여 다시 스펙트럼을 얻는 것을 반복하고 이차원 형태의 분광 이미지를 얻는 스캐닝 방식의 이미징을 활용한다. 이렇게 일정 영역에 대해 랜덤하게 이미지를 얻은 후에, 양자 광원의 위치를 파악하고 피에조 스테이지와 같이 수백 나노미터 이하의 정확도로 정밀하게 원래의 위치로 돌아갈 수 있는 스테이지를 활용하여 양자 광원이 있는 곳으로 이동한 후 Hanbury-Brown-Twiss 간섭계(HBT 간섭계)를 이용하여 양자 광원을 측정하는 것이 일반적이다. 하지만 이 방식의 경우 각 점에서의 측정을 반복해야 하므로 높은 해상도로 넓은 영역에서 양자 광원의 위치 파악이 필요할수록 측정에 필요한 시간이 기하급수적으로 늘어나게 된다. 또한 양자 광원의 경우 깜빡임 등의 현상이 빈번하게 발생하기 때문에 측정 시간을 짧게 가져갈 경우에 일시적으로 꺼진 상태의 양자 광원은 측정하지 못하는 문제가 발행한다. 뿐만 아니라 양자 광원의 위치를 파악한 이후에도 스테이지 및 시스템의 정밀도에 따라 원래의 위치로 정확하게 돌아가는 것이 쉽지 않다.
본 개시의 실시예들은, 고체 시료에 대한 광발광 이미지(photoluminescence image)를 통해 양자 광원의 위치를 실시간으로 확인하고, 양자 광원의 위치에서 양자 광원의 특성을 평가하는 것을 그 요지로 한다.
여기서, 본 개시의 실시예들은, HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 이용하여 양자 광원의 위치에서 양자 광원의 특성을 평가할 수 있으며, 실시예에 따라, 시간 상관 단일 광자 계수장치(TCSPC; Time Correlated Single Photon Counter)를 이용하여 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 광학 시스템에 대한 구성을 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 개시의 광학 시스템은, 이미징 장치와 특성 평가 장치를 포함한다.
이미징 장치는, 제1 광원(110), 다이크로익 거울(Dichroic mirror), 빔 분할기, 컬러 필터와 2D array 검출기(120)를 포함할 수 있으며, 특성 평가 장치는, 제2 광원(130), 레이저 정렬 거울(laser alignment mirror)(140), 다이크로익 거울(Dichroic mirror), 5:5 빔 분할기(150), 2개의 단일 광자 검출기(single photon detector)(160)와 특성 평가부(170)를 포함할 수 있다.
다이크로익 거울은, 굴절률이 다른 물질의 많은 박층으로 이루어지는 반사경으로, 어떤 색 또는 파장의 빛을 반사하고, 다른 색의 빛을 모두 투과하는 성질을 가지고 있다.
컬러 필터는, 고체 시료로부터 방출되는 광 신호에서 원하는 파장하는 영역만을 2D array 검출기로 통과시킬 수 있다.
빔 분할기(beam splitter)는 고체 시료로부터 방출되는 광 신호의 일부를 반사하고, 나머지를 투과하는 반사경 또는 기타의 광학 장치를 의미하는 것으로, 간섭계 등에서 사용될 수 있다.
이러한, 컬러 필터, 다이크로익 거울, 빔 분할기는, 이 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하기에 그 상세한 설명과 동작은 생략한다.
이미징 장치는, 광발광 이미지를 획득하기 위한 제1 광원(110) 즉, 여기 광원을 렌즈와 다이크로익 거울을 통해 시료 스테이지(또는 샘플 스테이지) 상의 고체 시료에 조사하고, 고체 시료로부터 방출되는 광 신호를 컬러 필터를 통해 2D array 검출기(120)에서 검출함으로써, 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득한다.
여기서, 이미징 장치는, 대면적 분광 이미징 시스템일 수 있으며, 대면적 분광 이미징 시스템의 경우 현미경 대물렌즈(objective lens)의 후방 초점면에 제1 광원(110)을 집광하여 현미경의 FOV(Field of view) 전체에 광원이 고르게 퍼지도록 한다. 이때, 적어도 하나 이상의 광학 필터를 조합하여 여기 광원은 고체 시료로 향하게 하고, 2D array 검출기(120)에 원하는 파장하는 영역만 통과시킬 수 있도록 한 후 CCD, CMOS 등의 2D array 검출기(120)를 이용하여 이미지 형태로 신호를 검출한다. 즉, 이미징 장치는, 2D array 검출기(120)를 통해 고체 시료에 대한 광발광 이미지를 획득 또는 검출한다.
본 개시의 실시예에서, 이미징 장치는, 제1 광원(110)을 지속적으로 고체 시료에 조사하고, 다이크로익 거울, 빔 분할기와 컬러 필터 등의 광학 수단을 이용하여 2D array 검출기(120)로 광 신호를 전달함으로써, 2D array 검출기(120)에서 도 2에 도시된 바와 같은 광발광(PL) 이미지를 획득 또는 검출할 수 있다.
특성 평가 장치는, 이미징 장치에 의해 광발광 이미지가 획득되면, 고체 시료의 광발광 이미지를 분석하여 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 양자 광원 위치로 제2 광원(예를 들어, 일정 파장의 레이저)(130)을 조사하도록 제어하며, 제2 광원(130)에 의해 고체 시료의 양자 광원 위치로부터 방출되는 광 신호를 두 경로로 분할하여 각각의 단일 광자 검출기(160)를 통해 광 신호를 검출하고, 단일 광자 검출기(160)에 의해 검출된 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 해당 양자 광원의 특성을 평가한다.
이때, 특성 평가 장치는, HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 포함할 수 있으며, 단일 광자 검출기(160) 각각은, 5:5 빔 분할기(150) 또는 1:1 빔 분할기에 의해 5:5(또는 1:1)로 분할된 광 신호를 수신하여 양자 광원 위치로부터 방출된 광 신호를 검출할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치는, 광발광 이미지를 분석하여 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인되면, 확인된 양자 광원의 위치에 제2 광원(130)이 조사되도록, 광원 정렬 거울(140) 예를 들어, laser alignment mirror를 제어함으로써, 제2 광원(130)을 양자 광원의 위치에 조사할 수 있다. 여기서, 특성 평가 장치는, 도 1에서 양자 광원 위치로 제2 광원(130)을 조사하기 위하여 광원 정렬 거울(140)을 제어하는 것으로 설명하였지만, 이에 제한되거나 한정되지 않으며, 광원 정렬 거울 대신 핀홀(pin-hole)을 이용하여 양자 광원 위치로 제 광원을 조사하도록 제어할 수도 있고, 제2 광원(130)을 일정 위치에 조사되도록 고정된 상태에서 고체 시료가 위치하는 시료 스테이지(또는 샘플 스테이지)의 이동을 제어함으로써, 제2 광원(130)이 양자 광원 위치에 조사되도록 할 수도 있다. 물론, 본 개시의 실시예에 따른 시스템에서, 양자 광원 위치로 제2 광원을 조사하는 방식이 상술한 방식으로 한정되지 않으며, 적용할 수 있는 모든 방식이 이용될 수 있다.
예를 들어, 특성 평가 장치는, 도 2에 도시된 고체 시료 WSe2에서 나타나는 양자 광원의 광발광 이미지를 분석하여, 광발광 이미지에서 발광이 발생하는 지점(예를 들어, 210, 220 등)을 양자 광원의 위치로 확인할 수 있다. 특성 평가 장치는, 양자 광원의 위치로 확인된 발광이 발생하는 지점이 양자 광원의 특성을 갖는지 확인하기 위한 것으로, HBT 간섭계를 이용할 수 있다.
이러한 특성 평가 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 제2 광원(130), 광원 정렬 거울(140), 다이크로익 거울, 5:5 빔 분할기(150), 두 개의 단일 광자 검출기(160)와 특성 평가부(170)를 포함할 수 있다. 물론, 특성 평가 장치는, 상술한 구성 수단 뿐만 아니라 필요에 따라 추가적인 광학 수단을 더 포함할 수도 있다.
특성 평가 장치의 특성 평가부(170)는, 시간 상관 단일 광자 계수장치(TCSPC; Time Correlated Single Photon Counter)를 포함할 수 있으며, 시간 상관 단일 광자 계수장치를 이용하여 단일 광자 검출기(160) 각각에 의해 검출된 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계 값을 계산하고, 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계 값에 기초하여 해당 위치의 양자 광원이 양자 광원의 특성을 갖는지 평가할 수 있다. 즉, 도 2의 양자 광원의 위치(예를 들어, 210, 220) 각각에 대하여, 양자 광원 특성을 평가함으로써, 발광이 발생한 지점들 중 양자 광원의 특성을 갖는 지점 또는 위치를 확인할 수도 있고, 양자 광원의 특성이 없는 지점을 확인할 수도 있다.
이때, 특성 평가부(170)는, 단일 광자 검출기(160) 각각에 의해 검출된 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 예를 들어, 0.5 이하인 경우 해당 위치에서 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다. 시간 상관 단일 광자 계수장치를 이용하여 단일 광자 검출기(160) 각각에 의해 검출된 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 측정하면, 시간차가 0일 때 이차 상관 함수(Second Order Correlation Function, g(2)) 값이 0이 되는 antibunching dip으로 나타나게 되는데, 이차 상관 함수 값이 0.5 이하인 경우 양자 광원의 특성을 갖는다고 말할 수 있다.
예를 들어, 도 3에 도시된 광 신호 사이의 시간에 따른 이차 상관 함수(Second Order Correlation Function, g(2)) 값을 통해 알 수 있듯이, 광 신호 사이의 시간차(delay time)가 0일 때, 이차 상관 함수 값(g(0))이 0.21인 것을 알 수 있으며, 따라서 해당 위치에서 양자 광원의 특성을 가지는 것을 알 수 있다. 물론, 광 신호 사이의 시간차가 0일 때, 이차 상관 함수 값(g(0))이 0.5보다 큰 경우에는 해당 위치에서 양자 광원의 특성이 없는 것으로 평가할 수 있다.
특성 평가 장치는, 광발광 이미지의 분석을 통해 발광이 발생하는 지점(양자 광원의 위치)이 복수인 경우 양자 광원의 위치 각각에 대하여, 상술한 양자 광원 특성이 존재하는지 여부를 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 본 개시의 실시예에 따른 광학 시스템은, 제1 광원을 조사하여 고체 시료의 광발광 이미지를 획득하고, 이렇게 획득한 광발광 이미지의 분석으로 통해 양자 광원의 위치를 확인함으로써, 해당 위치로 제2 광원을 자동으로 조사한 후 해당 양자 광원의 위치에서 양자 광원 특성을 평가할 수 있는 것으로, 제2 광원을 조사할 때 제1 광원의 출력을 오프시킬 수도 있고, 온 상태를 유지할 수도 있다. 즉, 제2 광원이 양자 광원 위치로 조사되는 시점에, 제1 광원이 오프될 수도 있고, 온 상태를 유지할 수도 있다.
제1 광원과 제2 광원이 고체 시료에 함께 조사되는 경우에는, 광발광 이미지를 실시간으로 획득하고, 이를 실시간으로 분석함으로써, 양자 광원의 위치의 실시간 확인을 통해 제2 광원을 양자 광원 위치로 조사할 수 있으며, 반면 제1 광원을 조사하여 광발광 이미지를 획득한 후 제1 광원을 오프하고 제2 광원을 조사하는 과정을 수행하는 경우에는, 이미 획득된 광발광 이미지만을 이용하여 양자 광원의 위치를 확인하여 제2 광원을 양자 광원 위치로 조사할 수 있다. 본 개시의 실시예에 따른 광학 시스템은, 상술한 두 가지 방식을 모두 적용 가능하다.
실시예에 따라, 특성 평가 장치는, 양자 광원의 위치 각각에 대하여, 양자 광원의 특성이 평가되면, 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 양자 광원의 특성 즉, 양자 광원 특성을 갖는지 또는 갖지 않는지에 대한 정보를 제공할 수도 있다. 이때, 제공되는 정보는, 광발광 이미지에 양자 광원 위치 각각에 대하여 양자 광원 특성 유무에 대한 정보를 오버레이하여 제공할 수도 있고, 양자 광원의 위치를 확인할 수 있는 위치 정보와 각 위치에 따른 특성 평가 정보를 제공할 수도 있다. 물론, 정보 제공 방식은, 상술한 방식으로 제한되거나 한정되지 않는다.
이와 같이, 본 개시의 실시예에 따른 광학 시스템은, 대면적 분광 이미징 시스템과 양자 광원 측정 시스템을 결합하고, 대면적 분광 이미징 시스템을 이용하여 양자 광원의 위치를 확인하는데 걸리는 시간을 획기적으로 감소시킬 수 있으며, 그 정확한 위치에서 HBT 간섭계를 이용하여 양자 광원 특성을 평가할 수 있다.
이러한 본 개시의 광학 시스템은, 하나의 시스템에서 물성 평가 및 위치 파악을 위한 대면적 분광 이미징 시스템과 양자 특성 측정을 위한 HBT 간섭계 측정이 동시에 가능하여, 이차원 표면 상에서 양자 광원의 위치를 빠르게 파악할 수 있고 시간에 따른 깜빡임 등의 현상도 실시간으로 관측이 가능하여 양자 광원의 위치를 파악하는데 매우 용이하다.
고체 기반 양자 광원의 경우 아직까지는 그들의 발광 에너지나 위치를 제어하는 것은 어렵고 이를 위해서는 다양한 경우의 신호를 측정하고 분석하여 이들의 발생 원인을 이해하는 것이 선행되어야 한다. 뿐만 아니라 고체 기반 양자 광원이 실제로 사용될 경우에도 원하는 위치에 정확하게 양자 광원이 생성되었는지 파악하는 것이 매우 중요하다. 따라서, 본 개시의 실시예에 따른 광학 시스템은, 고체 기반 양자 광원 연구 및 실제 응용에 있어 매우 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 본 개시의 광학 시스템은, 고체 기반 양자 광원을 제조하고, 제조된 고체 기반 양자 광원에 대한 특성을 실시간으로 평가함으로써, 제조된 고체 시료가 양자 광원의 특성을 얼마만큼 가지고 있는지를 평가할 수 있으며, 이를 통해 양자 광원 특성을 갖는 고체 시료를 제조하는데도 도움을 줄 수 있다.
도 4는 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치에 대한 구성을 나타낸 것으로, 도 1의 광학 시스템의 일부를 장치의 개념으로 구현한 것이며, 소프트웨어적인 구성을 나타낸 것이다.
도 4를 참조하면, 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치(400)는, 이미지 획득부(410), 제어부(420)와 특성 평가부(430)를 포함한다.
이미지 획득부(410)는, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 고체 시료에 대한 광발광 이미지를 획득한다.
여기서, 이미지 획득부(410)는, 상술한 이미징 장치에 대한 개념적인 구성 수단으로, 도 1의 2D array 검출기에 의해 획득되는 이미지에 대한 구성 수단일 수 있다.
제어부(420)는, 이미지 획득부(410)에 의해 획득된 광발광 이미지에 기초하여 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원의 조사를 제어한다.
실시예에 따라, 제어부(420)는, 정렬 거울(alignment mirror), 핀홀(pin-hole)과 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 제2 광원을 양자 광원의 위치로 조사하도록 제어할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(420)는, 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 양자 광원의 위치로 확인하고, 확인된 양자 광원의 위치로 제2 광원을 조사할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(420)는, 실시간으로 획득되는 광발광 이미지에 기초하여 양자 광원의 위치를 실시간으로 확인하고, 확인된 양자 광원의 위치로 제2 광원을 조사할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(420)는, 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 양자 광원의 위치 각각으로 제2 광원이 순차적으로 조사되도록 제2 광원의 조사를 제어할 수 있다.
특성 평가부(430)는, 제2 광원에 의하여 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 양자 광원의 특성을 평가한다.
실시예에 따라, 특성 평가부(430)는, 시간 상관 단일 광자 계수장치(Time Correlated Single Photon Counter)를 이용하여 양자 광원의 특성 즉, 양자 광원 특성을 갖는지 갖지 않는지를 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가부(430)는, 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가부(430)는, HBT 간섭계를 이용하여 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 특성 평가부(430)는, 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 양자 광원의 위치 각각에 대하여 양자 광원의 특성을 평가하여, 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 양자 광원의 특성을 제공할 수 있다.
비록, 본 개시의 장치에서 그 설명이 생략되더라도, 본 개시의 다른 실시예에 따른 장치는 도 1 내지 도 3의 시스템에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있으며, 이는 해당 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
도 5는 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법에 대한 동작 흐름도를 나타낸 것이다.
도 5를 참조하면, 본 개시의 또 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법은, 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 고체 시료에 대한 광발광 이미지를 획득하고, 획득된 광발광 이미지에 기초하여 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인한다(S510, S520).
여기서, 단계 S520은, 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 양자 광원의 위치로 확인할 수도 있다.
단계 S520에 의해 양자 광원의 위치가 확인되면, 확인된 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사한다(S530).
실시예에 따라, 단계 S530은, 정렬 거울, 핀홀과 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 제2 광원을 양자 광원의 위치로 조사할 수 있다.
실시예에 따라, 단계 S530은, 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 양자 광원의 위치 각각으로 제2 광원을 순차적으로 조사할 수 있다.
단계 S530에 의해 양자 광원의 위치로 제2 광원이 조사되면, 조사된 제2 광원에 의하여 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 해당 위치에서의 양자 광원의 특성을 평가한다(S540).
실시예에 따라, 단계 S540은, 시간 상관 단일 광자 계수장치를 이용하여 양자 광원의 특성 즉, 양자 광원 특성을 갖는지 갖지 않는지를 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 단계 S540은, 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 단계 S540은, HBT 간섭계를 이용하여 양자 광원의 특성을 평가할 수 있다.
실시예에 따라, 단계 S540은, 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 양자 광원의 위치 각각에 대하여 양자 광원의 특성을 평가하여, 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 양자 광원의 특성을 제공하는 과정을 포함할 수 있다.
비록, 본 개시의 방법에서 그 설명이 생략되더라도, 본 개시의 실시예에 따른 방법은 도 1 내지 도 4의 시스템 및 장치에서 설명한 모든 내용을 포함할 수 있으며, 이는 해당 기술 분야에 종사하는 당업자에게 있어서 자명하다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치가 적용되는 디바이스의 구성도를 나타낸 도면이다.
예를 들어, 도 4의 본 개시의 다른 실시예에 따른 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치는 도 6의 디바이스(1600)가 될 수 있다. 도 6을 참조하면, 디바이스(1600)는 메모리(1602), 프로세서(1603), 송수신부(1604) 및 주변 장치(1601)를 포함할 수 있다. 또한, 일 예로, 디바이스(1600)는 다른 구성을 더 포함할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 이때, 상기 디바이스(1600)는 예를 들어 이동 가능한 사용자 단말기(예를 들어, 스마트 폰, 노트북, 웨어러블 기기 등) 이거나 고정된 관리 장치(예를 들어, 서버, PC 등) 일 수 있다.
보다 상세하게는, 도 6의 디바이스(1600)는 특성 분석 장치, 이미지 분석을 통한 광학 장치 등과 같은 예시적인 하드웨어/소프트웨어 아키텍처일 수 있다. 이때, 일 예로, 메모리(1602)는 비이동식 메모리 또는 이동식 메모리일 수 있다. 또한, 일 예로, 주변 장치(1601)는 디스플레이, GPS 또는 다른 주변기기들을 포함할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
또한, 일 예로, 상술한 디바이스(1600)는 상기 송수신부(1604)와 같이 통신 회로를 포함할 수 있으며, 이에 기초하여 외부 디바이스와 통신을 수행할 수 있다.
또한, 일 예로, 프로세서(1603)는 범용 프로세서, DSP(digital signal processor), DSP 코어, 제어기, 마이크로제어기, ASIC들(Application Specific Integrated Circuits), FPGA(Field Programmable Gate Array) 회로들, 임의의 다른 유형의 IC(integrated circuit) 및 상태 머신과 관련되는 하나 이상의 마이크로프로세서 중 적어도 하나 이상일 수 있다. 즉, 상술한 디바이스(1600)를 제어하기 위한 제어 역할을 수행하는 하드웨어적/소프트웨어적 구성일 수 있다. 또한 상기 프로세서(1603)는 전술한 도 4의 제어부(420)와 특성 평가부(430)의 기능을 모듈화하여 수행할 수 있다.
이때, 프로세서(1603)는 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치의 다양한 필수 기능들을 수행하기 위해 메모리(1602)에 저장된 컴퓨터 실행가능한 명령어들을 실행할 수 있다. 일 예로, 프로세서(1603)는 신호 코딩, 데이터 처리, 전력 제어, 입출력 처리 및 통신 동작 중 적어도 어느 하나를 제어할 수 있다. 또한, 프로세서(1603)는 물리 계층, MAC 계층, 어플리케이션 계층들을 제어할 수 있다. 또한, 일 예로, 프로세서(1603)는 액세스 계층 및/또는 어플리케이션 계층 등에서 인증 및 보안 절차를 수행할 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
일 예로, 프로세서(1603)는 송수신부(1604)를 통해 다른 장치들과 통신을 수행할 수 있다. 일 예로, 프로세서(1603)는 컴퓨터 실행가능한 명령어들의 실행을 통해 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치가 네트워크를 통해 다른 장치들과 통신을 수행하게 제어할 수 있다. 즉, 본 개시에서 수행되는 통신이 제어될 수 있다. 일 예로, 송수신부(1604)는 안테나를 통해 RF 신호를 전송할 수 있으며, 다양한 통신망에 기초하여 신호를 전송할 수 있다.
또한, 일 예로, 안테나 기술로서 MIMO 기술, 빔포밍 등이 적용될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다. 또한, 송수신부(1604)를 통해 송수신한 신호는 변조 및 복조되어 프로세서(1603)에 의해 제어될 수 있으며, 상술한 실시예로 한정되지 않는다.
본 개시의 예시적인 방법들은 설명의 명확성을 위해서 동작의 시리즈로 표현되어 있지만, 이는 단계가 수행되는 순서를 제한하기 위한 것은 아니며, 필요한 경우에는 각각의 단계가 동시에 또는 상이한 순서로 수행될 수도 있다. 본 개시에 따른 방법을 구현하기 위해서, 예시하는 단계에 추가적으로 다른 단계를 포함하거나, 일부의 단계를 제외하고 나머지 단계를 포함하거나, 또는 일부의 단계를 제외하고 추가적인 다른 단계를 포함할 수도 있다.
본 개시의 다양한 실시예는 모든 가능한 조합을 나열한 것이 아니고 본 개시의 대표적인 양상을 설명하기 위한 것이며, 다양한 실시예에서 설명하는 사항들은 독립적으로 적용되거나 또는 둘 이상의 조합으로 적용될 수도 있다.
또한, 본 개시의 다양한 실시예는 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어, 또는 그들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 범용 프로세서(general processor), 컨트롤러, 마이크로 컨트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
본 개시의 범위는 다양한 실시예의 방법에 따른 동작이 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행되도록 하는 소프트웨어 또는 머신-실행가능한 명령들(예를 들어, 운영체제, 애플리케이션, 펌웨어(firmware), 프로그램 등), 및 이러한 소프트웨어 또는 명령 등이 저장되어 장치 또는 컴퓨터 상에서 실행 가능한 비-일시적 컴퓨터-판독가능 매체(non-transitory computer-readable medium)를 포함한다.

Claims (19)

  1. 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 이미지 획득부;
    상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사하는 제어부; 및
    상기 제2 광원에 의하여 상기 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 특성 평가부를 포함하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 특성 평가부는,
    시간 상관 단일 광자 계수장치(Time Correlated Single Photon Counter)를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 특성 평가부는,
    상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    정렬 거울(alignment mirror), 핀홀(pin-hole)과 상기 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제2 광원을 상기 양자 광원의 위치로 조사하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실시간으로 획득되는 상기 광발광 이미지에 기초하여 상기 양자 광원의 위치를 실시간으로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 상기 양자 광원의 위치 각각으로 상기 제2 광원을 조사하고,
    상기 특성 평가부는,
    상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하여, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 상기 양자 광원의 특성을 제공하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 특성 평가부는,
    HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 장치.
  9. 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 이미징 장치;
    제2 광원에 의하여 상기 고체 시료로부터 방출되는 광 신호를 두 경로로 분할하는 빔 분할기; 및
    상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하도록 제어하며, 상기 빔 분할기로부터 상기 두 경로로 출력되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 특성 평가 장치를 포함하는, 광학 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 특성 평가 장치는,
    상기 두 경로 각각에 단일 광자 검출기를 구비하고, 상기 단일 광자 검출기 각각에 의해 검출되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는, 광학 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 특성 평가 장치는,
    상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가하는, 광학 시스템.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 특성 평가 장치는,
    상기 이미징 장치에 의해 실시간으로 획득되는 상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 실시간 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하는, 광학 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 특성 평가 장치는,
    HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 포함하는, 광학 시스템.
  14. 고체 시료에 제1 광원을 조사하여, 상기 고체 시료에 대한 광발광 이미지(Photoluminescence image)를 획득하는 단계;
    상기 획득된 광발광 이미지에 기초하여 상기 고체 시료에서 양자 광원의 위치를 확인하고, 상기 양자 광원의 위치로 특성을 평가하기 위한 제2 광원을 조사하는 단계; 및
    상기 제2 광원에 의하여 상기 양자 광원의 위치로부터 방출되어, 두 경로로 분할되는 광 신호 사이의 시간에 따른 상관 관계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는 단계를 포함하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 특성을 평가하는 단계는,
    상기 광 신호 사이의 시간차가 0일 때 이차 상관 함수 값이 미리 설정된 일정 값 이하인 경우 상기 양자 광원의 특성을 가지는 것으로 평가하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 제2 광원을 조사하는 단계는,
    정렬 거울(alignment mirror), 핀홀(pin-hole)과 상기 고체 시료가 위치한 시료 스테이지 중 적어도 하나를 제어하여 상기 제2 광원을 상기 양자 광원의 위치로 조사하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 제2 광원을 조사하는 단계는,
    상기 광발광 이미지를 분석하여 발광이 발생하는 지점을 상기 양자 광원의 위치로 확인하고, 상기 확인된 양자 광원의 위치로 상기 제2 광원을 조사하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 제2 광원을 조사하는 단계는,
    상기 양자 광원의 위치가 복수인 경우, 상기 양자 광원의 위치 각각으로 상기 제2 광원을 조사하고,
    상기 특성을 평가하는 단계는,
    상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하여, 상기 양자 광원의 위치 각각에 대하여 평가된 상기 양자 광원의 특성을 제공하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    상기 특성을 평가하는 단계는,
    HBT(Hanbury Brown Twiss) 간섭계를 이용하여 상기 양자 광원의 특성을 평가하는, 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법.
PCT/KR2023/015679 2022-11-01 2023-10-12 대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치 Ceased WO2024096366A1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2022-0143426 2022-11-01
KR1020220143426A KR102787742B1 (ko) 2022-11-01 2022-11-01 대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024096366A1 true WO2024096366A1 (ko) 2024-05-10

Family

ID=90930898

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2023/015679 Ceased WO2024096366A1 (ko) 2022-11-01 2023-10-12 대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR102787742B1 (ko)
WO (1) WO2024096366A1 (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012016233A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 First Solar, Inc. Photoluminescence measurement tool and associated method
KR101417668B1 (ko) * 2013-08-02 2014-07-11 주식회사 티엔이테크 대면적 태양전지 모듈의 양자효율 측정시스템

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003244122A1 (en) * 2002-06-21 2004-01-06 Olympus Corporation Biomolecule analyzer
JP5555061B2 (ja) * 2010-06-09 2014-07-23 オリンパス株式会社 観察装置および観察方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012016233A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 First Solar, Inc. Photoluminescence measurement tool and associated method
KR101417668B1 (ko) * 2013-08-02 2014-07-11 주식회사 티엔이테크 대면적 태양전지 모듈의 양자효율 측정시스템

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LUCA SAPIENZA, MARCELO DAVANçO, ANTONIO BADOLATO, KARTIK SRINIVASAN: "Nanoscale optical positioning of single quantum dots for bright and pure single-photon emission", NATURE COMMUNICATIONS, vol. 6, no. 1, 1 December 2015 (2015-12-01), XP055575410, DOI: 10.1038/ncomms8833 *
XIN CAO: "Telecom wavelength single photon sources", JOURNAL OF SEMICONDUCTORS, INSTITUTE OF PHYSICS PUBLISHING LTD., GB; CN, vol. 40, no. 7, 1 July 2019 (2019-07-01), GB; CN , pages 071901, XP093168612, ISSN: 1674-4926, DOI: 10.1088/1674-4926/40/7/071901 *
YU-MING HE; JIN LIU; SEBASTIAN MAIER; MONIKA EMMERLING; STEFAN GERHARDT; MARCELO DAVANCO; KARTIK SRINIVASAN; CHRISTIAN SCHNEIDER; : "Deterministic implementation of a bright, on-demand single photon source with near-unity indistinguishability via quantum dot imaging", ARXIV.ORG, CORNELL UNIVERSITY LIBRARY, 201 OLIN LIBRARY CORNELL UNIVERSITY ITHACA, NY 14853, 24 December 2016 (2016-12-24), 201 Olin Library Cornell University Ithaca, NY 14853 , XP080742857, DOI: 10.1364/OPTICA.4.000802 *

Also Published As

Publication number Publication date
KR20240062430A (ko) 2024-05-09
KR102787742B1 (ko) 2025-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6277530B2 (ja) 物体例えばウェハ内に埋もれている構造を制御可能に明示するための方法およびデバイス
WO2017155265A1 (ko) 다중 분광 이미징 디바이스
WO2015080480A1 (ko) 웨이퍼 영상 검사 장치
WO2021033860A1 (ko) 단일 샷 각도분해 분광 반사광 측정법을 이용한 다층박막 두께 측정장치 및 측정방법
WO2014084574A1 (ko) 발열 분포 측정을 이용한 불량 분석 장치 및 방법
US10073045B2 (en) Optical method and system for measuring isolated features of a structure
WO2015041506A1 (ko) 두께 측정 장치 및 이를 이용한 두께 측정 방법
WO2013062345A1 (ko) 비전시스템의 이미지 품질 향상을 위한 컬러조명 제어방법
WO2019031667A1 (ko) 각도분해 분광 반사광측정법을 이용한 다층박막 두께 및 굴절률 측정장치 및 측정방법
WO2011126219A2 (ko) 공초점 현미경구조를 이용한 측정대상물의 영상획득방법 및 시스템
US20170322111A1 (en) Dual purpose optical test instrument
WO2020101157A1 (ko) 복합 현미경 시스템
CN110715732A (zh) 一种多功能Stokes-Mueller成像及光谱探测系统和检测方法
WO2015080410A1 (ko) 가스 검출 장치 및 가스 검출 방법
TWI674413B (zh) 探針對準設備
WO2024096366A1 (ko) 대면적 분광 이미징이 결합된 고체 기반 양자 광원 특성 평가 방법 및 장치
WO2014126401A1 (ko) 광 간섭 단층 촬영 장치 및 방법
US10564126B2 (en) Optical polarization inspection device and method
WO2014148781A1 (ko) 색정보를 측정할 수 있는 3차원 형상 측정 장치
WO2026019144A1 (ko) 이색 검사 장치
KR100276619B1 (ko) 피측정디바이스의 고장해석방법 및 고장해석장치
WO2019078578A1 (ko) 구조 조명과 위상 검출을 이용한 단분자 중심위치 측정 장치 및 방법
WO2016195464A2 (ko) 의료용 복합 이미징 시스템
WO2021260855A1 (ja) 光ファイバ評価装置及び光ファイバ評価方法
WO2017204459A1 (ko) 개선된 구조를 갖는 라이다 광학장치

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23886063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 23886063

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1