Observing the angular radiation patterns of single emitters by Back Focal Plane Imaging

Abstract

[ANGLÈS] This study is concerned with the fluorescence of single quantum emitters. The emission patterns of these emitters are affected by their environment. We modify the inhomogeneous environment of single emitters using near-field scanning optical microscopy. Our set-up allows for high positioning accuracy, to approach an antenna probe within the near-field of quantum dots and fluorescent beads. To gain insight on these changes, we access the angular information of the fluorescence from these emitters using the technique of back focal plane imaging. We show changes in their emission patterns as the field is dictated by the antenna modes. Analysis of the angular emission patterns of single molecules determine their three dimensional orientation. This method is advantageous compared to previous experimental approaches, since it facilitates data analysis due to the simple analytical form used to express the radiation patterns.

[CASTELLÀ] Este estudio trata sobre la fluorescencia de emisores cuánticos. Los patrones de emisión de estos emisores están afectados por su entorno. Modificamos el entorno inhomogéneo de los emisores individuales usando microscopia óptica de escaneo de campo próximo. Nuestra configuración permite una gran precisión de posicionamiento, para acercarse a una sonda de antena dentro del campo próximo de puntos cuánticos y perlas fluorescentes. Para profundizar en estos cambios, accedimos a la información angular de la fluorescencia de estos emisores usando la técnica de escaneo del plano focal posterior. Mostramos que hay cambios en sus patrones de emisión tales como el campo dictado por los modos de la antena. El análisis de los patrones angulares de emisión de moléculas individuales determina su orientación en las tres dimensiones del espacio. Este método presenta mejoras respecto a estrategias experimentales previas, ya que facilita el análisis de las mediciones debido a la simplicidad analítica usada para expresar los patrones de radiación.

[CATALÀ] Aquest estudi tracta sobre la fluorescència d'emissors quàntics. El patrons d'emissió d'aquests emissors són efectats pel seu entorn. Modifiquem l'entorn inhomogeni dels emissors individuals usant microscopia òptica d'escaneig de camp proper. La nostra configuració permet gran precisió de posicionament, per acostar-se a una sonda d'antena dins del camp proper dels punts quàntics i perles fluorescents. Per aprofundir en aquests canvis, accedim a la informació angular de la fluorescència d'aquests emissors usant la tècnica d'escaneig del pla focal posterior. Mostrem que hi ha canvis en els seus patrons d'emissió com el que el camp està dictat pels modes de l'antena. L'anàlisi dels patrons angulars d'emissió de molècules individuals determina la seva orientació en les tres dimensions de l'espai. Aquest mètode presenta avantatges comparat amb estratègies experimentals prèvies, ja que facilita l'anàlisi de les mesures degut a la simplicitat analítica usada per expresar els patrons de radiació.