論文の概要: Optimized diamond inverted nanocones for enhanced color center to fiber
coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.13333v1
- Date: Thu, 27 May 2021 17:43:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-29 07:05:11.799139
- Title: Optimized diamond inverted nanocones for enhanced color center to fiber
coupling
- Title（参考訳）: カラーセンターとファイバーカップリングのためのダイヤモンド反転ナノコーンの最適化
- Authors: Cem G\"uney Torun, Philipp-Immanuel Schneider, Martin Hammerschmidt,
Sven Burger, Joseph H.D. Munns, and Tim Schr\"oder
- Abstract要約: 本研究では, インバートナノコンの繊維結合特性について検討した。
その結果, 619nmのスズ空隙中心ゼロフォノンライン波長において, 66%のファイバーカップリング, 83%の自由空間カップリング効率が期待できることがわかった。
製造不感度の分析は、これらのナノ構造が不完全に対して堅牢であることを示している。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Nanostructures can be used for boosting the light outcoupling of color
centers in diamond; however, the fiber coupling performance of these
nanostructures is rarely investigated. Here, we use a finite element method for
computing the emission from color centers in inverted nanocones and the overlap
of this emission with the propagation mode in a single-mode fiber. Using
different figures of merit, the inverted nanocone parameters are optimized to
obtain maximal fiber coupling efficiency, free-space collection efficiency, or
rate enhancement. The optimized inverted nanocone designs show promising
results with 66% fiber coupling or 83% free-space coupling efficiency at the
tin-vacancy center zero-phonon line wavelength of 619 nm. Moreover, when
evaluated for broadband performance, the optimized designs show 55% and 76% for
fiber coupling and free-space efficiencies respectively, for collecting the
full tin-vacancy emission spectrum at room temperature. An analysis of
fabrication insensitivity indicates that these nanostructures are robust
against imperfections. For maximum emission rate into a fiber mode, a design
with a Purcell factor of 2.34 is identified. Finally, possible improvements
offered by a hybrid inverted nanocone, formed by patterning into two different
materials, are investigated, and increases the achievable fiber coupling
efficiency to 71%.
- Abstract（参考訳）: ナノ構造はダイヤモンド中の色中心の光アウトカップリングを促進するために用いられるが、これらのナノ構造の繊維結合性能はめったに研究されていない。
本稿では,反転ナノコーン中の色中心からの放射と,この放射と単一モードファイバの伝搬モードとの重なりを有限要素法で計算する。
逆転したナノコーンパラメータは異なる値を用いて最適化され、最大繊維結合効率、自由空間収集効率、速度向上が得られる。
最適化されたナノコーンの設計は66%のファイバーカップリングまたは83%のフリースペースカップリング効率で619nmのスズ空白中心ゼロフォノン線波長で有望な結果を示している。
さらに, 広帯域性能を評価した場合, ファイバーカップリングとフリースペース効率をそれぞれ55%, 76%で評価し, 室温で全スズ空室発光スペクトルを収集した。
製造不感性の解析は、これらのナノ構造が不完全性に対して堅牢であることを示している。
ファイバモードへの最大エミッションレートについては、パーセル係数が2.34である設計が特定される。
最後に、2つの異なる材料にパターニングして形成されるハイブリッド型反転ナノコーンによる改善の可能性について検討し、達成可能なファイバーカップリング効率を71%に向上させる。
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