論文の概要: Measurement of the Thulium Ion Spin Hamiltonian Within a Yttrium Gallium Garnet Host Crystal

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2107.08920v1
• Date: Mon, 19 Jul 2021 14:33:46 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-21 21:20:03.688474
• Title: Measurement of the Thulium Ion Spin Hamiltonian Within a Yttrium Gallium Garnet Host Crystal
• Title（参考訳）: イットリウムガリウムガーネットホスト結晶内におけるトリウムイオンスピンハミルトニアンの測定
• Authors: Jacob H. Davidson, Philip J.T. Woodburn, Aaron D. Marsh, Kyle J. Olson, Adam Olivera, Antariksha Das, Mohsen Falamarzi Askarani, Wolfgang Tittel, Rufus L. Cone, and Charles W. Thiel
• Abstract要約: 我々は、Y$_3$Ga$_5$O$_12$格子におけるツリウムイオンエネルギーレベルの磁気特性を特徴づける。 印加された外部磁場で一連の角度で試料を回転させることで、Tm$3+$イオンのスピン-ハミルトニアンの配向依存性を測定し、解析する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We characterize the magnetic properties for thulium ion energy levels in the Y$_3$Ga$_5$O$_{12}$ (Tm:YGG) lattice with the goal to improve decoherence and reduce line-width broadening caused by local host spins and crystal imperfections. More precisely, we measure hyperfine tensors for the lowest level of the, $^3$H$_6$, and excited, $^3$H$_4$, states using a combination of spectral hole burning, absorption spectroscopy, and optically detected nuclear magnetic resonance. By rotating the sample through a series of angles with an applied external magnetic field, we measure and analyze the orientation dependence of the Tm$^{3+}$ ion's spin-Hamiltonian. Using this spin-Hamiltonian, we propose a set of orientations to improve material properties that are important for light-matter interaction and quantum information applications. Our results yield several important external field directions: some to extend optical coherence times, another to improve spin inhomogeneous broadening, and yet another that maximizes mixing of the spin states for specific sets of ions, which allows improving optical pumping and creation of lambda systems in this material.
• Abstract（参考訳）: 我々は,y$_3$ga$_5$o$_{12}$ (tm:ygg) 格子におけるツリウムイオンエネルギーレベルの磁気特性を,局所ホストスピンと結晶不完全による線幅拡大の低減を目的として特徴づける。 より正確には、超微粒子テンソルを最低値の^3$h$_6$で測定し、スペクトルホールバーニング、吸収分光法、光学的に検出された核磁気共鳴の組み合わせを用いて、励起状態の^3$h$_4$を計測する。 試料を外部磁場を印加した一連の角度で回転させることにより、tm$^{3+}$イオンのスピンハミルトニアンの配向依存性を測定し分析する。 このスピン・ハミルトニアンを用いて、光-物質相互作用や量子情報応用において重要な材料特性を改善するための一連の配向を提案する。 この結果から,光コヒーレンス時間を延長する方向,スピン不均質拡大を改善する方向,および特定のイオン集合に対するスピン状態の混合を最大化して,光ポンピングとラムダ系の生成を可能にする方向など,いくつかの重要な外界方向が得られた。

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