論文の概要: Broadband light extraction from near-surface NV centers using crystalline-silicon antennas

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.00803v1
• Date: Sun, 1 Sep 2024 18:49:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-09-06 09:01:41.269084
• Title: Broadband light extraction from near-surface NV centers using crystalline-silicon antennas
• Title（参考訳）: 結晶シリコンアンテナを用いた近地NV中心からの広帯域光抽出
• Authors: Minjeong Kim, Maryam Zahedian, Wenxin Wu, Chengyu Fang, Zhaoning Yu, Raymond A. Wambold, Shenwei Yin, David A. Czaplewski, Jennifer T. Choy, Mikhail A. Kats,
• Abstract要約: 結晶シリコン(Si)アンテナを用いて、ダイヤモンド中の浅い窒素空孔(NV)中心からブロードバンド単光子蛍光を自由空間に抽出する。 本設計では、ダイヤモンド表面の高インデックスSi共振器を比較的容易に構成し、全内部反射を克服し、ダイヤモンド-空気界面でのフレネル反射を克服して光子抽出を促進する。 シミュレーションでは、アンテナのない場合と比較して、単一NV中心から20倍の光子を収集し、実験では、NVとアンテナの間の空間的アライメントによって制限された4倍の強度を観察する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.872987090943781
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We use crystalline silicon (Si) antennas to efficiently extract broadband single-photon fluorescence from shallow nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond into free space. Our design features relatively easy-to-pattern high-index Si resonators on the diamond surface to boost photon extraction by overcoming total internal reflection and Fresnel reflection at the diamond-air interface, and providing modest Purcell enhancement, without etching or otherwise damaging the diamond surface. In simulations, ~20 times more single photons are collected from a single NV center compared to the case without the antenna; in experiments, we observe an enhancement of ~4 times, limited by spatial alignment between the NV and the antenna. Our approach can be readily applied to other color centers in diamond, and more generally to the extraction of light from quantum emitters in wide-bandgap materials.
• Abstract（参考訳）: 我々は結晶シリコン(Si)アンテナを用いて、ダイヤモンド中の浅い窒素空孔(NV)中心からブロードバンド単光子蛍光を効率よく自由空間に抽出する。 本設計では,ダイヤモンド表面上の高インデックスSi共振器を比較的容易に構成し,ダイヤモンド-空気界面における全内部反射とフレネル反射を克服し,ダイヤモンド表面のエッチングや損傷を伴わずに適度なパーセル向上を提供することにより,光子抽出を促進する。 シミュレーションでは、アンテナのない場合と比較して1つのNV中心から約20倍の光子が収集され、実験ではNVとアンテナの間の空間的アライメントによって制限された約4倍の光が観測される。 我々のアプローチはダイヤモンドの他の色中心にも容易に適用でき、より一般的には広帯域材料中の量子エミッタからの光の抽出にも適用できる。

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