从近地表面的NV中心使用晶天线提取宽带光线
Minjeong Kim1, Maryam Zahedian1, Wenxin Wu1
1Department of Electrical and Computer Engineering, University of Wisconsin-Madison, Madison, Wisconsin 53706, United States.
Nano letters
|March 17, 2025
概括
我们开发了天线,以促进从钻石中的空 (NV) 中心收集单光子. 这种方法有效地提取光,增强量子应用的光收集,而不会损坏钻石.
科学领域:
- 量子光学就是一个量子光学.
- 材料科学 是一种材料科学.
- 纳米光子学 纳米光子学
背景情况:
- 钻石中的空 (NV) 中心是重要的量子发射器.
- 从NV中心有效地提取单个光子是具有挑战性的,因为在钻石-空气接口的光学损失.
研究的目的:
- 开发一种高效的宽带单光子提取方法,从钻石中的浅层NV中心提取.
- 使用纳米光子结构来克服完全内部反射和弗雷内尔反射.
主要方法:
- 在钻石表面制造具有高指数共振器的晶体 (Si) 天线.
- 使用Si共振器来增强光子提取并提供Purcell增强.
- 模拟和实验测量单光子收集效率.
主要成果:
- 模拟预测在单光子收集中增强约17倍.
- 实验表明增强了大约9倍,仅限于对齐精度.
- 天线的设计避免了蚀刻或损坏钻石表面.
结论:
- 晶天线为从NV中心提取单光子提供了一种高效且无损的方法.
- 这种技术适用于钻石中的其他颜色中心和宽带间隙材料中的量子发射器.
- 开发的方法显著改善了用于量子信息处理和传感的光收集.
