論文の概要: Fabrication of Sawfish photonic crystal cavities in bulk diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.03618v2
- Date: Tue, 14 Nov 2023 18:50:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-15 17:35:12.715801
- Title: Fabrication of Sawfish photonic crystal cavities in bulk diamond
- Title（参考訳）: バルクダイヤモンドにおけるソーフィッシュフォトニック結晶キャビティの作製
- Authors: Tommaso Pregnolato, Marco E. Stucki, Julian M. Bopp, Maarten H. v. d.
Hoeven, Alok Gokhale, Olaf Kr\"uger, and Tim Schr\"oder
- Abstract要約: ソウフィッシュ」キャビティは46の因子と2つの光子を88%の効率で単一モード繊維に分解して排出率を高めるために提案されている。
上述のプロセスでは、全長20.5$mu$mの完全吊り装置の製作が可能で、サイズは40nm程度である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Color centers in diamond are quantum systems with optically active
spin-states that show long coherence times and are therefore a promising
candidate for the development of efficient spin-photon interfaces. However,
only a small portion of the emitted photons is generated by the coherent
optical transition of the zero-phonon line (ZPL), which limits the overall
performance of the system. Embedding these emitters in photonic crystal
cavities improves the coupling to the ZPL photons and increases their emission
rate. Here, we demonstrate the fabrication process of "Sawfish" cavities, a
design recently proposed that has the experimentally-realistic potential to
simultaneously enhance the emission rate by a factor of 46 and couple photons
into a single-mode fiber with an efficiency of 88%. The presented process
allows for the fabrication of fully suspended devices with a total length of
20.5 $\mu$m and features size as small as 40 nm. The optical characterization
shows fundamental mode resonances that follow the behavior expected from the
corresponding design parameters and quality (Q) factors as high as 3825.
Finally, we investigate the effects of nanofabrication on the devices and show
that, despite a noticeable erosion of the fine features, the measured cavity
resonances deviate by only 0.9 (1.2)% from the corresponding simulated values.
This proves that the Sawfish design is robust against fabrication
imperfections, which makes it an attractive choice for the development of
quantum photonic networks.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンドの色中心は、長いコヒーレンス時間を示す光学活性スピン状態を持つ量子系であり、そのため効率的なスピン光子界面の開発に有望な候補である。
しかし、放出された光子のごく一部のみがゼロフォノン線(zpl)のコヒーレントな光遷移によって生成され、システム全体の性能が制限される。
これらのエミッタをフォトニック結晶空洞に埋め込むことで、zpl光子とのカップリングが改善され、放出速度が向上する。
近年提案されている「ソーフィッシュ」キャビティの創製プロセスについて,46の因子と2つの光子を同時に効率88%の単一モードファイバに結合させることにより,発光速度を同時に向上させる実験現実的な可能性を持つ設計である。
このプロセスでは、総長さが20.5$\mu$mで、サイズは40nmまで小さく、完全に吊り下げられたデバイスを作ることができる。
光学特性は、対応する設計パラメータと品質(Q)因子から期待される振る舞いに従う基本モード共鳴を最大3825まで示す。
最後に, ナノファブリケーションがデバイスに与える影響について検討し, 微細な特性が著しく損なわれるにもかかわらず, キャビティ共鳴の測定値は対応するシミュレーション値から0.9 (1.2)%しかずれないことを示した。
このことは、Sawfishの設計が製造の不完全性に対して堅牢であることを示し、量子フォトニックネットワークの開発において魅力的な選択となっている。
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