論文の概要: High-contrast absorption magnetometry in the visible to near-infrared range with nitrogen-vacancy ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.07798v1
• Date: Fri, 06 Dec 2024 11:10:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-12 14:01:16.615848
• Title: High-contrast absorption magnetometry in the visible to near-infrared range with nitrogen-vacancy ensembles
• Title（参考訳）: 窒素空孔アンサンブルを用いた可視・近赤外域の高コントラスト吸収磁気測定
• Authors: Florian Schall, Felix A. Hahl, Lukas Lindner, Xavier Vidal, Tingpeng Luo, Alexander M. Zaitsev, Takeshi Ohshima, Jan Jeske, Rüdiger Quay,
• Abstract要約: 放射波長から1000nmまでのNV中心による広帯域光吸収現象を示す。 吸収遷移の低いレベルは、エネルギー的に低いNV一重項状態である可能性がある。 これにより、高感度NV磁気メトリーのためのコヒーレントレーザー信号検出による新しい検出波長状態が開かれる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 33.7054351451505
• License:
• Abstract: Magnetometry with nitrogen-vacancy (NV) centers has so far been measured via emission of light from NV centers or via absorption at the singlet transition at 1042 nm. Here, we demonstrate a phenomenon of broadband optical absorption by the NV centers starting in the emission wavelength and reaching up to 1000 nm. The measurements are enabled by a high-finesse cavity, which is used for room temperature continuous wave pump-probe experiments. The red to infrared probe beam shows the typical optically detected magnetic resonance (ODMR) signal of the NV spin with contrasts up to 42 %. This broadband optical absorption is not yet reported in terms of NV magnetometry. We argue that the lower level of the absorbing transition could be the energetically lower NV singlet state, based on the increased optical absorption for a resonant microwave field and the spectral behavior. Investigations of the photon-shot-noise-limited sensitivity show improvements with increasing probe wavelength, reaching an optimum of 7.5 pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$. The results show significantly improved ODMR contrast compared to emission-based magnetometry. This opens a new detection wavelength regime with coherent laser signal detection for high-sensitivity NV magnetometry.
• Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心を持つ磁気測定は、これまでNV中心からの光の放出、または1042nmの一重項遷移における吸収によって測定されてきた。 ここでは、放射波長から1000nmまでのNV中心による広帯域光吸収現象を示す。 この測定は、室温連続波ポンプ-プローブ実験に使用される高フィネスキャビティによって実現される。 赤から赤のプローブビームは、NVスピンの典型的な光学的に検出された磁気共鳴(ODMR)信号を最大42%のコントラストで示している。 このブロードバンド光吸収は、NV磁気学の観点からはまだ報告されていない。 我々は、共振マイクロ波場に対する光吸収の増大とスペクトル挙動に基づいて、吸収遷移の低いレベルが、エネルギー的に低いNV一重項状態である可能性を論じる。 光子ショットノイズ制限感度の研究は、プローブ波長の増加とともに改善し、7.5 pT/$\sqrt{\mathrm{Hz}}$に到達した。 その結果,エミッションベース磁力計と比較してODMRのコントラストは有意に改善した。 これにより、高感度NV磁気メトリーのためのコヒーレントレーザー信号検出による新しい検出波長状態が開かれる。

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