論文の概要: Comparing continuous and pulsed nitrogen-vacancy DC magnetometry in the
optical-power-limited regime
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2311.06055v1
- Date: Fri, 10 Nov 2023 13:39:15 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-13 15:05:06.899548
- Title: Comparing continuous and pulsed nitrogen-vacancy DC magnetometry in the
optical-power-limited regime
- Title(参考訳): 光パワー制限状態における連続・パルス窒素空洞直流磁力計の比較
- Authors: Maggie Wang, Michael Caouette-Mansour, Adrian Solyom and Lilian
Childress
- Abstract要約: 連続波(CW)とパルス磁気共鳴の2つのNV磁気計測技術を比較した。
パルス動作に対する感度は、電力無制限の単NV実験で見られるよりもかなり小さい。
- 参考スコア(独自算出の注目度): 1.3654846342364308
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Ensembles of nitrogen-vacancy (NV) center spins in diamond offer a robust,
precise and accurate magnetic sensor. As their applications move beyond the
laboratory, practical considerations including size, complexity, and power
consumption become important. Here, we compare two commonly-employed NV
magnetometry techniques -- continuous-wave (CW) vs pulsed magnetic resonance --
in a scenario limited by total available optical power. We develop a consistent
theoretical model for the magnetic sensitivity of each protocol that
incorporates NV photophysics - in particular, including the incomplete spin
polarization associated with limited optical power; after comparing the models'
behaviour to experiments, we use them to predict the relative DC sensitivity of
CW versus pulsed operation for an optical-power-limited, shot-noise-limited NV
ensemble magnetometer. We find a $\sim 2-3 \times$ gain in sensitivity for
pulsed operation, which is significantly smaller than seen in power-unlimited,
single-NV experiments. Our results provide a resource for practical sensor
development, informing protocol choice and identifying optimal operation
regimes when optical power is constrained.
- Abstract(参考訳): ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心スピンのアンサンブルは、堅牢で正確で正確な磁気センサを提供する。
応用が実験室を超えて進むにつれて、サイズ、複雑さ、消費電力といった実践的な考察が重要になる。
ここでは、連続波(CW)とパルス磁気共鳴の2つの一般的なNV磁気計測技術を比較する。
我々は、nvフォトフィジカルスを組み込んだ各プロトコルの磁気感度に関する一貫した理論モデル(特に、制限された光学パワーに関連する不完全スピン偏光を含む)を開発し、モデルの挙動を実験と比較し、cwの相対直流感度と光パワー制限ショットノイズ制限nvアンサンブル磁気センサのパルス動作を予測した。
パルス演算に対する感度が$\sim 2-3 \times$ゲインであることは、パワー無制限の単一NV実験で見られるよりもはるかに小さい。
本研究は,光学パワーの制約下でのセンサ開発,プロトコル選択,最適動作条件の特定を行うためのリソースを提供する。
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