論文の概要: High quality-factor diamond-confined open microcavity
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.08736v1
- Date: Tue, 18 May 2021 18:00:06 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 19:38:14.806026
- Title: High quality-factor diamond-confined open microcavity
- Title（参考訳）: 高品質ダイヤモンド充填オープンキャビティ
- Authors: Sigurd Fl{\aa}gan, Daniel Riedel, Alisa Javadi, Tomasz Jakubczyk,
Patrick Maletinsky and Richard J. Warburton
- Abstract要約: 単結晶ダイヤモンド膜を含むFabry-Perotマイクロキャビティ構造について述べる。
表面の損失はあったものの、品質要因は20,000ドルを超え、微細な$mathcalF=11,500ドルが観測された。
- 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: With a highly coherent, optically addressable electron spin, the nitrogen
vacancy (NV) centre in diamond is a promising candidate for a node in a quantum
network. However, the NV centre is a poor source of coherent single photons
owing to a long radiative lifetime, a small branching ratio into the
zero-phonon line (ZPL) and a poor extraction efficiency out of the high-index
host material. In principle, these three shortcomings can be addressed by
resonant coupling to a single mode of an optical cavity. Utilising the
weak-coupling regime of cavity electrodynamics, resonant coupling between the
ZPL and a single cavity-mode enhances the transition rate and branching ratio
into the ZPL. Furthermore, the cavity channels the light into a well-defined
mode thereby facilitating detection with external optics. Here, we present an
open Fabry-Perot microcavity geometry containing a single-crystal diamond
membrane, which operates in a regime where the vacuum electric field is
strongly confined to the diamond membrane. There is a field anti-node at the
diamond-air interface. Despite the presence of surface losses, quality factors
exceeding $120\,000$ and a finesse $\mathcal{F}=11\,500$ were observed. We
investigate the interplay between different loss mechanisms, and the impact
these loss channels have on the performance of the cavity. This analysis
suggests that the "waviness" (roughness with a spatial frequency comparable to
that of the microcavity mode) is the mechanism preventing the quality factors
from reaching even higher values. Finally, we apply the extracted cavity
parameters to the NV centre and calculate a predicted Purcell factor exceeding
150.
- Abstract（参考訳）: 高いコヒーレントで光学的に対応可能な電子スピンを持つダイヤモンドの窒素空隙(nv)中心は、量子ネットワークにおけるノードの有望な候補である。
しかし、NV中心は、長い放射寿命、ゼロフォノンライン(ZPL)への小さな分岐比、高指数ホスト材料からの抽出効率の低下によるコヒーレントな単一光子の供給源である。
原則として、これら3つの欠点は、共振結合によって光学キャビティの単一モードに対処できる。
空洞電磁力学の弱い結合状態を利用して、ZPLと単一空洞モードとの共鳴結合は、ZPLへの遷移速度と分岐比を高める。
さらに、キャビティは光を明確に定義されたモードに流し込み、外部光学による検出を容易にする。
本稿では,真空中での電界がダイヤモンド膜に強く拘束された状態での単一結晶ダイヤモンド膜を含むファブリ・ペロのマイクロキャビティ幾何構造を提案する。
ダイヤモンド-空気界面には電界反ノードがある。
表面の損失はあったものの, 品質因子が120,000ドルを超え, 微粒な$\mathcal{F}=11\,500$が観察された。
異なる損失機構間の相互作用と、これらの損失チャネルがキャビティの性能に与える影響について検討する。
この分析から,"waviness"(マイクロキャビティモードに匹敵する空間周波数の粗さ)は品質因子がさらに高い値に達するのを防ぐメカニズムであることが示唆された。
最後に, 抽出した空洞パラメータをNV中心に適用し, 150を超える予測されたPurcell因子を算出する。
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