論文の概要: Atomic fluorescence collection into planar photonic devices

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.07068v2
• Date: Fri, 23 Aug 2024 17:53:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-26 17:10:58.770570
• Title: Atomic fluorescence collection into planar photonic devices
• Title（参考訳）: 平面フォトニックデバイスへの原子蛍光集積
• Authors: Orion Smedley, Vighnesh Natarajan, Oscar Jaramillo, Hamim Mahmud Rivy, Karan K. Mehta,
• Abstract要約: 個々のエミッタからの蛍光収集は、状態検出とリモート絡み合い生成において重要な役割を果たす。 平面フォトニクスは、閉じ込められたイオン系の堅牢でスケーラブルな対処のために実証されている。 遠距離場光子収集効率は、エミッタ位置のみの集光光学に関連付けられたフィールドで簡単に表現できることを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Fluorescence collection from individual emitters plays a key role in state detection and remote entanglement generation, fundamental functionalities in many quantum platforms. Planar photonics have been demonstrated for robust and scalable addressing of trapped-ion systems, motivating consideration of similar elements for the complementary challenge of photon collection. Here, using an argument from the reciprocity principle, we show that far-field photon collection efficiency can be simply expressed in terms of the fields associated with the collection optic at the emitter position alone. We calculate collection efficiencies into ideal paraxial and fully vectorial focused Gaussian modes parameterized in terms of focal waist, and further quantify the modest enhancements possible with more general beam profiles, establishing design requirements for efficient collection. Towards practical implementation, we design, fabricate, and characterize a diffractive collection element operating at $\lambda=397$ nm predicted to offer a total 0.25\% collection efficiency into a single waveguide mode. A more efficient design with more demanding fabrication requirements would offer $1.14\%$, and we indicate avenues to improved devices approaching the limits predicted for ideal beams. We point out a particularly simple integrated waveguide configuration for polarization-based remote entanglement generation enabled by integrated collection.
• Abstract（参考訳）: 個々のエミッタからの蛍光収集は、多くの量子プラットフォームにおける基本機能である状態検出とリモート絡み合い生成において重要な役割を果たす。 平面フォトニクスは、閉じ込められたイオン系の堅牢でスケーラブルな対処のために実証されており、光子コレクションの相補的課題に対する類似した要素の考慮を動機付けている。 ここでは、相互性原理からの議論を用いて、遠距離場光子収集効率は、エミッタ位置のみでの収集光学に関連するフィールドで簡単に表現できることを示す。 我々は, 集束効率を, 焦点幅のパラメータでパラメータ化した理想の同軸および全ベクトル集束ガウスモードに算定し, さらに, より一般的なビームプロファイルを用いて, モデスト拡張の定量化を行い, 効率的な集束のための設計要件を確立する。 実用的な実装に向けて、我々は1つの導波路モードに0.25\%のコレクション効率を提供するよう予測された$\lambda=397$ nmの回折コレクション要素を設計し、製造し、特徴付ける。 より効率的な設計では、より要求の多い製造要求で1.14\%の価格が提供され、理想的なビームの予測限界に近づく改良されたデバイスへの道を示す。 本稿では,特に単純な集積導波路構成を,集積収集によって可能となる偏極型リモート絡み合わせ生成に用いていることを指摘する。

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