Aprovechamiento de la Interfaz Diamante-Aire como una Antena de Fotones Eficiente para Emisores de Estado Sólido

Área de la Ciencia:

• Óptica cuántica
• Ciencia de materiales
• Física del estado sólido

Sus antecedentes:

• La extracción de fotones de centros de defectos de diamante, como los centros nitrógeno-vacante (NV), es difícil debido al índice de refracción del sustrato.
• Las altas tasas de recuento de saturación (> 2.5 × 10⁵ recuentos/s) suelen requerir óptica nanoestructurada compleja (por ejemplo, guías de onda, lentes de inmersión sólida).

Objetivo del estudio:

• Investigar la emisión de centros de defectos desde superficies dieléctricas planas no modificadas.
• Explorar métodos alternativos para la recolección eficiente de fotones sin nanofabricación.
• Desarrollar un método novedoso para medir la eficiencia cuántica de centros de defectos poco profundos.

Principales métodos:

• Imagen cuantitativa del plano focal trasero.
• Modelado analítico de la emisión de luz.
• Microscopía de inmersión en aceite para una recolección mejorada.

Principales resultados:

• Se alcanzaron tasas de recuento de fotones comparables a las de la óptica nanoestructurada utilizando inmersión en aceite y superficies no modificadas.
• Se identificó un efecto de antena dieléctrica que mejora la emisión hacia el sustrato dentro de un ángulo específico.
• Se cuantificó la eficiencia de recolección por la parte posterior, permitiendo una nueva medición de la eficiencia cuántica.

Conclusiones:

• La óptica de inmersión en aceite puede lograr altas tasas de extracción de fotones de centros de defectos en superficies planas, rivalizando con las soluciones nanoestructuradas.
• El efecto de antena dieléctrica es clave para la redirección eficiente de la luz para la recolección por la parte posterior.
• La novedosa medición de la eficiencia cuántica desafía los valores existentes para centros de defectos poco profundos.