論文の概要: Absorptive laser threshold magnetometry: combining visible diamond Raman
lasers and nitrogen-vacancy centres
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2101.08084v1
- Date: Wed, 20 Jan 2021 11:40:20 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-14 11:26:32.198841
- Title: Absorptive laser threshold magnetometry: combining visible diamond Raman
lasers and nitrogen-vacancy centres
- Title（参考訳）: 吸収型レーザー閾値磁力計:可視ダイヤモンドラマンレーザーと窒素空隙中心の組み合わせ
- Authors: Sarath Raman Nair, Lachlan J. Rogers, David J. Spence, Richard P.
Mildren, Fedor Jelezko, Andrew D. Greentree, Thomas Volz, and Jan Jeske
- Abstract要約: 本稿では,ダイヤモンドラマンレーザーを用いた高感度磁気計測手法を提案する。
NV中心の様々な吸収がラマンレーザーの出力をどのように変化させるかを示す。
ダイヤモンドラマンレーザーのしきい値と出力のシフトは、外部磁場とマイクロ波駆動によって起こる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: We propose a high-sensitivity magnetometry scheme based on a diamond Raman
laser with visible pump absorption by an ensemble of coherently microwave
driven negatively charged nitrogen-vacancy centres (NV) in the same diamond
crystal. The NV centres' absorption and emission are spin-dependent. We show
how the varying absorption of the NV centres changes the Raman laser output. A
shift in the diamond Raman laser threshold and output occurs with the external
magnetic-field and microwave driving. We develop a theoretical framework
including steady-state solutions to describe the effects of coherently driven
NV centres in a diamond Raman laser. We discuss that such a laser working at
the threshold can be employed for magnetic-field sensing. In contrast to
previous studies on NV magnetometry with visible laser absorption, the laser
threshold magnetometry method is expected to have low technical noise, due to
low background light in the measurement signal. For magnetic-field sensing, we
project a shot-noise limited DC sensitivity of a few
$\mathrm{pT}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$ in a well-calibrated cavity with realistic
parameters. This sensor employs the broad visible absorption of NV centres and
unlike previous laser threshold magnetometry proposals it does not rely on
active NV centre lasing or an infrared laser medium at the specific wavelength
of the NV centre's infrared absorption line.
- Abstract（参考訳）: 同一ダイヤモンド結晶中のコヒーレントマイクロ波駆動負電荷窒素空孔中心(NV)のアンサンブルによる可視ポンプ吸収を有するダイヤモンドラマンレーザーを用いた高感度磁気計測法を提案する。
nvセンターの吸収と放出はスピン依存である。
nv中心の吸収がラマンレーザー出力をどのように変化させるかを示す。
ダイヤモンドラマンレーザーのしきい値と出力のシフトは、外部磁場とマイクロ波駆動によって起こる。
ダイヤモンドラマンレーザーにおけるコヒーレント駆動NV中心の効果を記述するための定常解を含む理論的枠組みを開発する。
我々は、しきい値で動くレーザーが磁場センシングに利用できることを論じる。
可視光吸収によるNVマグネトメトリーの従来の研究とは対照的に、レーザ閾値マグネトメトリー法は測定信号の背景光量が低いため、技術ノイズが少ないことが期待される。
磁場センシングでは, 実測パラメータの良好なキャビティ内で, 数$\mathrm{pT}/\sqrt{\mathrm{Hz}}$のショットノイズ制限直流感度を投影する。
このセンサーはNV中心の広い可視吸収を採用しており、以前のレーザーしきい値磁度計の提案とは異なり、NV中心の赤外線吸収線の特定の波長におけるアクティブなNV中心レーザーや赤外線レーザー媒体に依存しない。
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