論文の概要: A Room-Temperature Solid-State Maser Amplifier
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.07486v2
- Date: Thu, 6 Jun 2024 00:46:11 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-07 23:50:27.757058
- Title: A Room-Temperature Solid-State Maser Amplifier
- Title（参考訳）: 室温固体メーザ増幅器
- Authors: Tom Day, Maya Isarov, William J. Pappas, Brett C. Johnson, Hiroshi Abe, Takeshi Ohshima, Dane R. McCamey, Arne Laucht, Jarryd J. Pla,
- Abstract要約: メーザーはかつて、低ノイズマイクロ波増幅技術における最先端の技術の1つであった。
室温で動作する連続波固体メーザー増幅器について報告する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7545833157486899
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Masers once represented the state-of-the-art in low noise microwave amplification technology, but eventually became obsolete due to their need for cryogenic cooling. Masers based on solid-state spin systems perform most effectively as amplifiers, since they provide a large density of spins and can therefore operate at relatively high powers. Whilst solid-state masers oscillators have been demonstrated at room temperature, continuous-wave amplification in these systems has only ever been realized at cryogenic temperatures. Here we report on a continuous-wave solid-state maser amplifier operating at room temperature. We achieve this feat using a practical setup that includes an ensemble of nitrogen-vacancy center spins in a diamond crystal, a strong permanent magnet and simple laser diode. We describe important amplifier characteristics including gain, bandwidth, compression power and noise temperature and discuss the prospects of realizing a room-temperature near-quantum-noise-limited amplifier with this system. Finally, we show that in a different mode of operation the spins can be used to cool the system noise in an external circuit to cryogenic levels, all without the requirement for physical cooling.
- Abstract（参考訳）: メイザーズはかつて低ノイズマイクロ波増幅技術において最先端の最先端を表現していたが、低温冷却の必要性から結局は廃れた。
固体スピン系に基づくメーザーは、スピンの密度が大きく、したがって比較的高いパワーで動作できるため、増幅器として最も効果的に機能する。
固体メーザー発振器は室温で実証されているが、これらの系の連続波増幅は極低温でしか実現されていない。
ここでは室温で動作する連続波固体メーザ増幅器について報告する。
ダイヤモンド結晶中の窒素空孔中心スピンのアンサンブル、強い永久磁石、単純なレーザーダイオードを含む実用的装置を用いて、この偉業を成し遂げる。
本稿では、利得、帯域幅、圧縮電力、雑音温度などの重要な増幅器特性について述べるとともに、室温近量子雑音制限増幅器を本システムで実現する可能性について論じる。
最後に、異なる動作モードでスピンを用いて外部回路のシステムノイズを冷却し、物理的冷却を必要とせずに極低温レベルにすることができることを示す。
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