論文の概要: Vector Magnetometry Using Shallow Implanted NV Centers in Diamond with Waveguide-Assisted Dipole Excitation and Readout
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2407.18711v1
- Date: Fri, 26 Jul 2024 12:55:25 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-07-29 13:30:50.918958
- Title: Vector Magnetometry Using Shallow Implanted NV Centers in Diamond with Waveguide-Assisted Dipole Excitation and Readout
- Title（参考訳）: 導波管を用いたダイアモンド中における浅部埋込みNV中心を用いたベクトル磁気計測
- Authors: Sajedeh Shahbazi, Giulio Coccia, Johannes Lang, Vibhav Bharadwaj, Fedor Jelezko, Roberta Ramponi, Anthony J. Bennett, John P. Hadden, Shane M. Eaton, Alexander Kubanek,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素-空孔(NV)中心は、ダイヤモンド基板への3次元導波路のスケーラブルな統合を必要とする。
我々は、NV信号の励起と読み出しのためのレーザー書き導波路のアレイと統合された浅いNV中心のアンサンブルを持つセンサアレイ装置を開発した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 34.114534806002595
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: On-chip magnetic field sensing with Nitrogen-Vacancy (NV) centers in diamond requires scalable integration of 3D waveguides into diamond substrates. Here, we develop a sensing array device with an ensemble of shallow implanted NV centers integrated with arrays of laser-written waveguides for excitation and readout of NV signals. Our approach enables an easy-to-operate on-chip magnetometer with a pixel size proportional to the Gaussian mode area of each waveguide. The performed continuous wave optically detected magnetic resonance on each waveguide gives an average dc-sensitivity value of $195 \pm 3 {nT}/\sqrt{Hz}$, which can be improved with lock-in-detection or pulsed-microwave sequences. We apply a magnetic field to separate the four NV crystallographic orientations of the magnetic resonance and then utilize a DC current through a straight wire antenna close to the waveguide to prove the sensor capabilities of our device. We reconstruct the complete vector magnetic field in the NV crystal frame using three different NV crystallographic orientations. By knowing the polarization axis of the waveguide mode, we project the magnetic field vector into the lab frame.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空洞(NV)中心を用いたオンチップ磁場センサは、ダイヤモンド基板への3次元導波路のスケーラブルな集積を必要とする。
そこで我々は,NV信号の励起と読み出しのためのレーザ書き導波路のアレイと一体化した,浅い埋め込みNV中心のアンサンブルを持つセンサアレイ装置を開発した。
本手法は,各導波路のガウスモード面積に比例した画素サイズで,操作が容易なオンチップ磁気センサを実現する。
連続波を光学的に検出した各導波路上の磁気共鳴により、平均dc感度値は195 \pm 3 {nT}/\sqrt{Hz}$となり、ロックイン検出またはパルスマイクロ波シーケンスで改善できる。
磁気共鳴の4つのNV結晶配向を分離するために磁場を適用し、導波路近傍の直線線アンテナを介して直流電流を利用して装置のセンサ機能を証明する。
我々は3つの異なるNV結晶方位を用いてNV結晶フレームの完全ベクトル磁場を再構成する。
導波路モードの偏極軸を知ることで、磁場ベクトルを実験室のフレームに投影する。
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