Single-photon source
ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள் ஒளியை ஒற்றைத் துகள்கள் அல்லது ஃபோட்டான்களாக வெளியிடும் ஒளி மூலங்களாகும். இந்த ஆதாரங்கள் ஒத்திசைவான ஒளி ஆதாரங்கள் (லேசர்கள்) மற்றும் ஒளிரும் ஒளி விளக்குகள் போன்ற வெப்ப ஒளி ஆதாரங்களிலிருந்து வேறுபட்டவை. ஹைசன்பெர்க் நிச்சயமற்ற கொள்கை ஒரு ஒற்றை அதிர்வெண்ணின் சரியான எண்ணிக்கையிலான ஃபோட்டான்களைக் கொண்ட ஒரு நிலையை உருவாக்க முடியாது என்று கட்டளையிடுகிறது. இருப்பினும், மின்சார புலம் வீச்சு ஒரு குறுகிய அலைவரிசையில் விநியோகிக்கப்படும் ஒரு அமைப்புக்கு ஃபாக் நிலைகள் (அல்லது எண் நிலைகள்) ஆய்வு செய்யப்படலாம். இந்த சூழலில், ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலமானது திறம்பட ஒரு-ஃபோட்டான் எண் நிலைக்கு வழிவகுக்கிறது. ஒரு சிறந்த ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலத்திலிருந்து வரும் ஃபோட்டான்கள் குவாண்டம் இயந்திர பண்புகளை வெளிப்படுத்துகின்றன. இந்த பண்புகளில் ஃபோட்டான் ஆன்டிபன்ச்சிங் அடங்கும், இதனால் இரண்டு தொடர்ச்சியான ஃபோட்டான்களுக்கு இடையிலான நேரம் சில குறைந்தபட்ச மதிப்பை விட குறைவாக இருக்காது. இந்த நடத்தை பொதுவாக ஒரு பீம் ஸ்ப்ளிட்டரைப் பயன்படுத்தி சம்பவ ஃபோட்டான்களில் பாதியை ஒரு பனிச்சரிவு ஃபோட்டோடியோடையும், பாதியை ஒரு நொடியையும் நோக்கி இயக்குவதன் மூலம் நிரூபிக்கப்படுகிறது. ஒரு டிடெக்டரில் இருந்து வரும் பருப்பு வகைகள் ஒரு வேகமான மின்னணு டைமருக்கு 'கவுண்டர் ஸ்டார்ட்' சமிக்ஞையை வழங்க பயன்படுத்தப்படுகின்றன, மற்றொன்று, அறியப்பட்ட எண்ணிக்கையிலான நானோ விநாடிகளால் தாமதமானது, 'கவுண்டர் ஸ்டாப்' சமிக்ஞையை வழங்க பயன்படுத்தப்படுகிறது. 'தொடக்கம்' மற்றும் 'நிறுத்தம்' சமிக்ஞைகளுக்கு இடையிலான நேரங்களை மீண்டும் மீண்டும் அளவிடுவதன் மூலம், இரண்டு ஃபோட்டான்களுக்கும் தற்செயல் எண்ணிக்கைக்கும் இடையிலான நேர தாமதத்தின் ஹிஸ்டோகிராமை ஒருவர் உருவாக்க முடியும்-கொத்து ஏற்படவில்லை என்றால், ஃபோட்டான்கள் உண்மையில் நன்கு இடைவெளியில் இருந்தால், பூஜ்ஜிய தாமதத்தைச் சுற்றி ஒரு தெளிவான உச்சநிலை தெரியும். ஒற்றை ஃபோட்டான் என்ற கருத்து 1900 ஆம் ஆண்டிலேயே பிளாங்கால் முன்மொழியப்பட்டாலும், ஒரு உண்மையான ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரம் 1974 வரை தனிமையில் உருவாக்கப்படவில்லை. பாதரச அணுக்களுக்குள் ஒரு அடுக்கு மாற்றத்தைப் பயன்படுத்துவதன் மூலம் இது அடையப்பட்டது. தனித்தனி அணுக்கள் அடுக்கு மாற்றத்தில் வெவ்வேறு அதிர்வெண்களில் இரண்டு ஃபோட்டான்களை வெளியிடுகின்றன, மேலும் ஒளியை நிறமாலையாக வடிகட்டுவதன் மூலம் ஒரு ஃபோட்டானின் அவதானிப்பு மற்றொன்றை 'ஹெரால்ட்' செய்ய பயன்படுத்தப்படலாம். இந்த ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் அவதானிப்பு 1956 ஆம் ஆண்டின் புகழ்பெற்ற ஹான்பரி பிரவுன் மற்றும் ட்விஸ் பரிசோதனையைப் போலவே ஒரு பீம்ஸ்ப்ளிட்டரின் இரண்டு வெளியீட்டு துறைமுகங்களில் அதன் எதிர் தொடர்பால் வகைப்படுத்தப்பட்டது. மற்றொரு ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரம் 1977 இல் வந்தது, இது சோடியம் அணுக்களின் குறைக்கப்பட்ட கற்றை இருந்து ஒளிரும் தன்மையைப் பயன்படுத்தியது. சோடியம் அணுக்களின் ஒரு கற்றை குறைக்கப்பட்டது, இதனால் ஒன்று அல்லது இரண்டு அணுக்களுக்கு மேல் எந்த ஒரு நேரத்திலும் கவனிக்கப்பட்ட ஒளிரும் கதிர்வீச்சுக்கு பங்களிக்கவில்லை. இந்த வழியில், ஒற்றை உமிழ்ப்பாளர்கள் மட்டுமே ஒளியை உற்பத்தி செய்கின்றன, மேலும் கவனிக்கப்பட்ட ஃப்ளோரசன்ஸ் சிறப்பியல்பு ஆன்டிபன்ச்சிங்கைக் காட்டியது. தனிப்பட்ட அணுக்களின் தனிமைப்படுத்தல் 1980 களின் நடுப்பகுதியில் அயனி பொறிகளுடன் தொடர்ந்தது. ஒரு ஒற்றை அயனியை ஒரு ரேடியோ அதிர்வெண் பால் பொறியில் நீண்ட காலத்திற்கு (10 நிமிடங்கள்) வைத்திருக்க முடியும், இதனால் டைட்ரிச் மற்றும் வால்தரின் சோதனைகளில் உள்ளதைப் போல பல ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் ஒற்றை உமிழ்ப்பாளராக செயல்படுகிறது. அதே நேரத்தில் அளவுரு கீழ் மாற்றத்தின் நேரியல் அல்லாத செயல்முறை பயன்படுத்தப்படத் தொடங்கியது, அன்றிலிருந்து இன்று வரை இது ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் தேவைப்படும் சோதனைகளின் பணிக்குழுவாக மாறியுள்ளது. நுண்ணோக்கியில் ஏற்பட்ட முன்னேற்றங்கள் 1980 களின் இறுதியில் ஒற்றை மூலக்கூறுகளை தனிமைப்படுத்த வழிவகுத்தன. அதைத் தொடர்ந்து, பி-டெர்ஃபீனைல் படிகங்களில் ஒற்றை பெண்டாசின் மூலக்கூறுகள் கண்டறியப்பட்டன. ஒற்றை மூலக்கூறுகள் ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்களாகப் பயன்படுத்தத் தொடங்கியுள்ளன. 21 ஆம் நூற்றாண்டிற்குள் பல்வேறு திட நிலை பொருட்களில் குறைபாடு மையங்கள் வெளிவந்துள்ளன, குறிப்பாக வைரம், சிலிக்கான் கார்பைடு மற்றும் போரான் நைட்ரைடு. வைரத்தில் உள்ள நைட்ரஜன் வெற்றிடம் (என். வி.) மையங்கள் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் ஆதாரமாக பயன்படுத்தப்பட்டது மிகவும் ஆய்வு செய்யப்பட்ட குறைபாடு ஆகும். மூலக்கூறுகளுடன் இந்த ஆதாரங்களும் ஒளியின் வலுவான அடைப்பைப் பயன்படுத்தலாம் (கண்ணாடிகள், மைக்ரோ ரெசோனேட்டர்கள், ஆப்டிகல் ஃபைபர்கள், அலை வழிகாட்டிகள் போன்றவை). என். வி. மையங்களின் உமிழ்வை அதிகரிப்பது. என்வி மையங்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள், குவாண்டம் புள்ளிகள் (கியூடி), ஒளியியல் ஆண்டெனாவில் சிக்கியுள்ள குவாண்டம் புள்ளிகள், செயல்பாட்டு கார்பன் நானோகுழாய்கள் மற்றும் இரு பரிமாண பொருட்கள் ஆகியவை ஒற்றை ஃபோட்டான்களை வெளியிடலாம் மற்றும் ஒளி-வரையறுக்கப்பட்ட கட்டமைப்புகளின் அதே குறைக்கடத்தி பொருட்களிலிருந்து கட்டமைக்கப்படலாம். 1, 550 நானோமீட்டர் தொலைத்தொடர்பு அலைநீளத்தில் உள்ள ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலங்கள் ஃபைபர்-ஆப்டிக் தகவல்தொடர்புகளில் மிகவும் முக்கியமானவை என்றும் அவை பெரும்பாலும் இண்டியம் ஆர்சனைடு கியூடி ஆகும் என்றும் குறிப்பிடப்பட்டுள்ளது. இருப்பினும், புலப்படும் ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலங்களிலிருந்து கீழ்நிலை மாற்ற குவாண்டம் இடைமுகத்தை உருவாக்குவதன் மூலம், பாதுகாக்கப்பட்ட ஆன்டிபன்ச்சிங் மூலம் 1,550 நானோமீட்டரில் ஒற்றை ஃபோடானை உருவாக்க முடியும். அதிக ஊடாடும் ரைட்பெர்க் நிலைகளுக்கு அணுக்கள் மற்றும் தூண்டுதல்களை உற்சாகப்படுத்துவது முற்றுகை அளவு என்று அழைக்கப்படுவதில் ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட கிளர்ச்சியைத் தடுக்கிறது. எனவே ஒரு சிறிய அணு குழுக்கள் அல்லது படிகங்களில் ரைட்பெர்க் கிளர்ச்சி ஒரு ஒற்றை ஃபோட்டான் உமிழ்ப்பாளர்களாக செயல்பட முடியும். குவாண்டம் கோட்பாட்டில், ஃபோட்டான்கள் அளவிடப்பட்ட மின்காந்த கதிர்வீச்சை விவரிக்கின்றன. குறிப்பாக, ஒரு ஃபோட்டான் என்பது மின்காந்த புலத்தின் இயல்பான முறையின் ஒரு அடிப்படை கிளர்ச்சி ஆகும். எனவே ஒற்றை-ஃபோட்டான் நிலை என்பது ஒரு கதிர்வீச்சு முறையின் குவாண்டம் நிலை, இது ஒரு ஒற்றை கிளர்ச்சியைக் கொண்டுள்ளது. ஒற்றை கதிர்வீச்சு முறைகள், மற்ற அளவுகளுடன், அவை விவரிக்கும் மின்காந்த கதிர்வீச்சின் அதிர்வெண் மூலம் பெயரிடப்படுகின்றன. இருப்பினும், குவாண்டம் ஒளியியலில், ஒற்றை-ஃபோட்டான் நிலைகள் ஒற்றை-அதிர்வெண் (ஒரே வண்ணமுடைய) கதிர்வீச்சு முறைகளின் கணித மேல்நிலைகளையும் குறிக்கின்றன. இந்த வரையறை ஃபோட்டான் அலை-பாக்கெட்டுகளை உள்ளடக்கும் அளவுக்கு பொதுவானது, அதாவது, இடம் மற்றும் நேரத்தில் ஓரளவு உள்ளூர்மயமாக்கப்பட்ட கதிர்வீச்சின் நிலைகள். ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள் மேலே விவரிக்கப்பட்டுள்ளபடி ஒற்றை-ஃபோட்டான் நிலைகளை உருவாக்குகின்றன. வேறு வார்த்தைகளில் கூறுவதானால், சிறந்த ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள் சராசரி ஒன்று மற்றும் மாறுபாடு பூஜ்ஜியத்தைக் கொண்ட ஃபோட்டான்-எண் விநியோகத்துடன் கதிர்வீச்சை உருவாக்குகின்றன. சிறப்பியல்புகள் ஒரு சிறந்த-ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலமானது 100% நிகழ்தகவுடன் ஒற்றை-ஃபோட்டான் நிலைகளையும், 0 சதவீதம் நிகழ்தகவுடன் ஒளியியல் வெற்றிடம் அல்லது பல-ஃபோட்டான் நிலைகளையும் உருவாக்குகிறது. நிஜ உலக ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரங்களின் விரும்பத்தக்க பண்புகளில் செயல்திறன், வலிமை, செயல்படுத்துவதில் எளிமை மற்றும் தேவைக்கேற்ப இயல்பு ஆகியவை அடங்கும், அதாவது, தன்னிச்சையாக தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட நேரங்களில் ஒற்றை-ஃபோட்டான்களை உருவாக்குதல். ஒற்றை அணுக்கள், அயனிகள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் போன்ற ஒற்றை உமிழ்ப்பாளர்கள் மற்றும் குவாண்டம் புள்ளிகள், வண்ண மையங்கள் மற்றும் கார்பன் நானோகுழாய்கள் போன்ற திட-நிலை உமிழ்ப்பாளர்கள் உள்ளிட்ட ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரங்கள் தேவைக்கேற்ப உள்ளன. தற்போது, ஒற்றை குவாண்டம் உமிழ்ப்பாளர்களாக வடிவமைக்கப்பட்ட பல செயலில் உள்ள நானோ பொருட்கள் உள்ளன, அங்கு மின்கடத்தா நானோ கட்டமைப்புகளில் ஒளியியல் நிலைகளின் உள்ளூர் அடர்த்தியை மாற்றுவதன் மூலம் அவற்றின் தன்னிச்சையான உமிழ்வை சரிசெய்ய முடியும். மின்கடத்தா நானோ கட்டமைப்புகள் பொதுவாக ஒளி-பொருள் தொடர்புகளை மேம்படுத்துவதற்காக பன்முக கட்டமைப்புகளுக்குள் வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளன, இதனால் இந்த ஒற்றை ஃபோட்டான் மூலங்களின் செயல்திறனை மேலும் மேம்படுத்துகின்றன. மற்றொரு வகை ஆதாரம் தீர்மானிக்கப்படாத ஆதாரங்களைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது தேவைக்கேற்ப அல்ல, மேலும் இதில் பலவீனமான லேசர்கள், அணு அடுக்குகள் மற்றும் அளவுரு கீழ்-மாற்றம் போன்ற எடுத்துக்காட்டுகள் அடங்கும். ஒரு மூலத்தின் ஒற்றை-ஃபோட்டான் தன்மையை இரண்டாவது வரிசை தொடர்பு செயல்பாட்டைப் பயன்படுத்தி அளவிட முடியும். சிறந்த ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரங்கள் காட்டுகின்றன மற்றும் நல்ல ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரங்கள் சிறியவை. இரண்டாவது வரிசை தொடர்பு செயல்பாட்டை ஹான்பரி-பிரவுன்-ட்விஸ் விளைவைப் பயன்படுத்தி அளவிட முடியும். வகைகள் ஒற்றை ஃபோட்டானின் உருவாக்கம் என்பது ஒரு மூலமானது ஒளியியல் அல்லது மின்சார ரீதியாக உற்சாகப்படுத்தப்பட்ட பிறகு அதன் ஒளிரும் வாழ்நாளுக்குள் ஒரே ஒரு ஃபோட்டானை மட்டுமே உருவாக்கும் போது நிகழ்கிறது. ஒரு சிறந்த ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரம் இன்னும் உருவாக்கப்படவில்லை. உயர்தர ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலத்திற்கான முக்கிய பயன்பாடுகள் குவாண்டம் விசை விநியோகம், குவாண்டம் ரிபீட்டர்கள் மற்றும் குவாண்டம் தகவல் அறிவியல் ஆகியவை என்பதால், உருவாக்கப்பட்ட ஃபோட்டான்கள் ஒரு அலைநீளத்தைக் கொண்டிருக்க வேண்டும், இது ஒளியியல் நார் வழியாக பயணிக்கும்போது குறைந்த இழப்பு மற்றும் குறைப்பைக் கொடுக்கும். இப்போதெல்லாம் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் மிகவும் பொதுவான ஆதாரங்கள் ஒற்றை மூலக்கூறுகள், ரைட்பெர்க் அணுக்கள், வைர வண்ண மையங்கள் மற்றும் குவாண்டம் புள்ளிகள் ஆகும், கடைசியாக ஃபைபர்-ஆப்டிக் தகவல்தொடர்புகளின் குறைந்த இழப்பு சாளரத்தில் ஃபோட்டான்களுடன் அறை வெப்பநிலையில் ஒற்றை ஃபோட்டான்களை ஒளிரச் செய்யும் குவாண்டம் புள்ளிகளை உணர பல ஆராய்ச்சி குழுக்களின் முயற்சிகளுடன் பரவலாக ஆய்வு செய்யப்படுகிறது. பல நோக்கங்களுக்காக ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் ஆன்டி-பஞ்ச் செய்யப்பட வேண்டும், இதை சரிபார்க்க முடியும். மங்கலான லேசர் அதன் தீவிரத்தை குறைக்க ஒரு வழக்கமான லேசர் கற்றை குறைப்பதன் மூலம் முதல் மற்றும் எளிதான ஆதாரங்களில் ஒன்று உருவாக்கப்பட்டது, இதன் மூலம் ஒரு துடிப்புக்கு சராசரி ஃபோட்டான் எண். ஃபோட்டான் புள்ளிவிவரங்கள் பாய்சான் பரவலைப் பின்பற்றுவதால், ஒன்று மற்றும் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட ஃபோட்டான்களின் உமிழ்வுக்கான நன்கு வரையறுக்கப்பட்ட நிகழ்தகவு விகிதத்துடன் ஆதாரங்களை ஒருவர் அடைய முடியும். எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு சராசரி மதிப்பு 0.0 என்பது பூஜ்ஜிய ஃபோட்டான்களுக்கு 90 சதவீதமும், ஒரு ஃபோட்டானுக்கு 9 சதவீதமும், ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட ஃபோட்டான்களுக்கு 1 சதவீதமும் நிகழ்தகவுக்கு வழிவகுக்கிறது. அத்தகைய மூலத்தை சில பயன்பாடுகளுக்கு பயன்படுத்தலாம் என்றாலும், இது ஒன்றுக்கு சமமான இரண்டாவது வரிசை தீவிர தொடர்பு செயல்பாட்டைக் கொண்டுள்ளது (ஆன்டிபன்ச்சிங் இல்லை). இருப்பினும், பல பயன்பாடுகளுக்கு, ஆன்டிபன்ச்சிங் தேவைப்படுகிறது, எடுத்துக்காட்டாக குவாண்டம் குறியாக்கவியலில். ஹெரால்டு செய்யப்பட்ட ஒற்றை ஃபோட்டான்கள் ஒற்றை ஃபோட்டான்களின் ஜோடிகள் ஒரு உயர் ஆற்றல் ஃபோட்டானைப் பயன்படுத்தி இரண்டு குறைந்த ஆற்றல் ஃபோட்டான்களை உருவாக்குவதன் மூலம் மிகவும் தொடர்புடைய நிலைகளில் உருவாக்கப்படலாம். இதன் விளைவாக வரும் ஜோடியிலிருந்து ஒரு ஃபோட்டான் மற்றொன்றை 'ஹெரால்ட்' செய்வதைக் கண்டறியலாம் (எனவே இரண்டு ஃபோட்டான் நிலைகள் பிரிக்கக்கூடிய வரை அதன் நிலை கண்டறியப்படுவதற்கு முன்பு நன்கு அறியப்பட்டிருக்கும், இல்லையெனில் 'ஹெரால்டிங்' இலைகள் ஃபோடானை கலப்பு நிலையில் அறிவிக்கிறது). இரண்டு ஃபோட்டான்களும் பொதுவாக ஒரே அலைநீளமாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை, ஆனால் மொத்த ஆற்றல் மற்றும் அதன் விளைவாக ஏற்படும் துருவமுனைப்பு ஆகியவை உற்பத்தி செயல்முறையால் வரையறுக்கப்படுகின்றன. இத்தகைய ஜோடி ஃபோட்டான்களுக்கு மிகுந்த ஆர்வமுள்ள ஒரு பகுதி குவாண்டம் விசை விநியோகம் ஆகும். குவாண்டம் இயக்கவியலில் அடிப்படை இயற்பியல் விதிகளை ஆராயவும் அறிவிக்கப்பட்ட ஒற்றை-ஃபோட்டான் ஆதாரங்கள் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் இரண்டு வகையான ஒற்றை-ஃபோட்டான் மூலங்கள் உள்ளனஃ தன்னிச்சையான அளவுரு கீழ்-மாற்றம் மற்றும் தன்னிச்சையான நான்கு-அலை கலவை. முதல் மூலமானது டிஹெர்ட்ஸ்-ஐச் சுற்றி கோடு அகலத்தைக் கொண்டுள்ளது, இரண்டாவது மூலமானது மெகா ஹெர்ட்ஸ் அல்லது குறுகிய கோடு அகலத்தைக் கொண்டுள்ளது. ஃபோட்டோனிக்ஸ் சேமிப்பு மற்றும் ஒளியியல் குழிக்கு ஏற்றுதல் ஆகியவற்றை நிரூபிக்க ஹெரால்டட் ஒற்றை ஃபோட்டான் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. குறிப்புகள் நூலியல் ஆர். லவுடான், ஒளியின் குவாண்டம் கோட்பாடு,: ஆக்ஸ்போர்டு யுனிவர்சிட்டி பிரஸ், 3 வது பதிப்பு (2000). ஒளி மூலங்களில் மொழிபெயர்க்கப்பட்ட ஃபோட்டோனிக்ஸ்