論文の概要: Versatile quadrature antenna for precise control of large electron spin
ensembles in diamond
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2401.11986v1
- Date: Mon, 22 Jan 2024 14:39:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-01-23 13:45:58.314543
- Title: Versatile quadrature antenna for precise control of large electron spin
ensembles in diamond
- Title（参考訳）: ダイヤモンドにおける大型電子スピンアンサンブルの精密制御のための四角形アンテナ
- Authors: Ruben Pellicer-Guridi, Koen Custers, Joseba Solozabal-Aldalur, Alexey
Brodolin, Jason T. Francis, Miguel Varga, Jorge Casanova, Margarethus M.
Paulides, and Gabriel Molina-Terriza
- Abstract要約: 我々は、任意の偏光の強い均一磁場を発生させることができる、容易に再現可能な安価なマイクロ波アンテナを提案する。
このロバスト性は、短い作業距離の顕微鏡目標を用いて、バルクダイヤモンドを用いた広い視野イメージング/センシングを可能にするため、特に重要なものである。
アンテナの幅は半分の最大帯域幅が$sim$160 MHzで、共振周波数は4つのコンデンサまたはバリアクターを介して400MHzの範囲で調整できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.40907813454507724
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We present an easily reproducible inexpensive microwave antenna that can
generate a strong and homogeneous magnetic field of arbitrary polarization,
which enables fast and coherent control of electron spins over a large volume.
Unlike preceding works, we present a resonant antenna that maintains its
resonant behaviour regardless of the proximity of other experimental hardware
components. This robustness is crucial as it enables, amongst others, using
microscope objectives with short working distances to perform wide field
imaging/sensing with bulk diamonds. The antenna generates a magnetic field
strength of 22.3 A/m for 1 W total driving power, which doubles the power
efficiency compared with previously reported patch antenna designs. The
magnetic field homogeneity in a volume of $1 \text{mm}^3$ is within 6.6\%. The
antenna has a full width at half maximum bandwidth of $\sim$160 MHz and its
resonant frequency can be tuned over a 400 MHz range via four capacitors or
varactors. The antenna has been tested and found to remain within safe handling
temperatures during continuous-wave operation at 8 W. The files required to
reproduce this antenna, which can be built on a standard and affordable double
sided PCB, are provided open-source. This work facilitates a robust and
versatile piece of instrumentation, being particularly appealing for
applications such as high sensitivity magnetometry and wide field
imaging/sensing with Nitrogen Vacancy centers.
- Abstract（参考訳）: 本稿では、電子スピンを大容量で高速かつコヒーレントに制御できる、任意の偏波の強均質な磁場を発生できる、容易に再現可能な安価なマイクロ波アンテナを提案する。
先行研究とは異なり、他の実験ハードウェアコンポーネントの近接にかかわらず共鳴動作を維持する共振アンテナを提案する。
このロバスト性は、短い作業距離の顕微鏡目的を用いてバルクダイヤモンドで広い視野のイメージング/センシングを行うことを可能にするため、特に重要である。
アンテナは1wの駆動電力に対して22.3a/mの磁場強度を発生させ、以前報告されたパッチアンテナ設計に比べて電力効率を2倍にする。
1 \text{mm}^3$の体積における磁場の均一性は6.6\%以内である。
アンテナの幅は半分の最大帯域幅が$\sim$160 MHzで、共振周波数は4つのコンデンサまたはバリアクターを介して400MHzの範囲で調整できる。
アンテナは、標準で安価な両面pcbで構築できるこのアンテナを再現するために必要なファイルは、オープンソースとして提供されている。
この研究はロバストで多用途の計測を容易にし、特に高感度磁気測定や窒素空隙センタを用いた広視野イメージング/センシングなどの用途にアピールしている。
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