論文の概要: Role of Oxygen in Laser Induced Contamination at Diamond-Vacuum Interfaces

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.06942v1
• Date: Sat, 13 Jan 2024 00:49:54 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-17 20:45:05.723906
• Title: Role of Oxygen in Laser Induced Contamination at Diamond-Vacuum Interfaces
• Title（参考訳）: ダイヤモンド-真空界面におけるレーザー誘起汚染における酸素の役割
• Authors: Shreyas Parthasarathy, Maxime Joos, Lillian B. Hughes, Simon A. Meynell, Taylor A. Morrison, J. D. Risner-Jamtgaard, David M. Weld, Kunal Mukherjee, Ania C. Bleszynski Jayich
• Abstract要約: レーザーによる汚染」は、量子系から信号を取り出すことができる。 真空中におけるダイヤモンド窒素空孔中心実験の開始と成長速度について検討した。 その結果,低酸素圧での成長速度は非単調であることがわかった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.26349618327429514
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Many modern-day quantum science experiments rely on high-fidelity measurement of fluorescent signals emitted by the quantum system under study. A pernicious issue encountered when such experiments are conducted near a material interface in vacuum is "laser-induced contamination" (LIC): the gradual accretion of fluorescent contaminants on the surface where a laser is focused. Fluorescence from these contaminants can entirely drown out any signal from e.g. optically-probed color centers in the solid-state. Crucially, while LIC appears often in this context, it has not been systematically studied. In this work, we probe the onset and growth rate of LIC for a diamond nitrogen-vacancy center experiment in vacuum, and we correlate the contamination-induced fluorescence intensities to micron-scale physical build-up of contaminant on the diamond surface. Drawing upon similar phenomena previously studied in the space optics community, we use photo-catalyzed oxidation of contaminants as a mitigation strategy. We vary the residual oxygen pressure over 9 orders of magnitude and find that LIC growth is inhibited at near-atmospheric oxygen partial pressures, but the growth rate at lower oxygen pressure is non-monotonic. Finally, we discuss a model for the observed dependence of LIC growth rate on oxygen content and propose methods to extend in situ mitigation of LIC to a wider range of operating pressures.
• Abstract（参考訳）: 現代の量子科学実験の多くは、研究中の量子システムから放出される蛍光信号の高忠実度測定に依存している。 真空中における材料界面付近でこのような実験を行う際に発生する悪質な問題は「レーザー誘起汚染(英語版)」であり、レーザーが集結した表面における蛍光汚染物質の段階的な蓄積である。 これらの汚染物質からの蛍光は、例えば固体中の光学的に生成した色中心からの信号を完全に取り除くことができる。 重要なことに、この文脈ではlicがしばしば現れるが、体系的に研究されていない。 本研究では, 真空中でのダイヤモンド窒素空孔中心実験におけるlicの開始と成長速度を調査し, 汚染誘起蛍光強度とダイヤモンド表面の微量汚染物質蓄積量との関連性について検討した。 宇宙光学コミュニティで以前に研究された同様の現象に基づいて,光触媒による汚染物質の酸化を緩和戦略として用いた。 残留酸素圧はマグニチュード9次で変化し, 大気近傍の酸素部分圧ではリン酸成長が阻害されるが, 低い酸素圧力では成長速度は非単調である。 最後に, 酸素含量に対するlic成長速度の観測値依存性に関するモデルについて検討し, licのin situ緩和をより広い範囲の運転圧力に拡張する方法を提案する。

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