論文の概要: Tunable cavity coupling to spin defects in 4H-silicon-carbide-on-insulator platform

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2412.20039v1
• Date: Sat, 28 Dec 2024 06:11:08 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-12-31 16:05:52.561768
• Title: Tunable cavity coupling to spin defects in 4H-silicon-carbide-on-insulator platform
• Title（参考訳）: 4H-Silicon-Carbide-on-insulatorプラットフォームにおけるスピン欠陥への可変空洞結合
• Authors: Tongyuan Bao, Qi Luo, Ailun Yin, Yao Zhang, Haibo Hu, Zhengtong Liu, Shumin Xiao, Xin Ou, Yu Zhou, Qinghai Song,
• Abstract要約: スケーラブル薄膜4H-SiCナノフォトニクスにおけるPL4希薄スピン欠陥のマイクロリングキャビティへの集積 これらの進歩はSiCベースの量子フォトニック回路の開発の基礎となった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 10.663173488976133
• License:
• Abstract: Silicon carbide (SiC) has attracted significant attention as a promising quantum material due to its ability to host long-lived, optically addressable color centers with solid-state photonic interfaces. The CMOS compatibility of 4H-SiCOI (silicon-carbide-on-insulator) makes it an ideal platform for integrated quantum photonic devices and circuits. While micro-ring cavities have been extensively studied in SiC and other materials, the integration of 4H-SiC spin defects into these critical structures, along with continuous mode tunability, remains unexplored. In this work, we demonstrate the integration of PL4 divacancy spin defects into tunable micro-ring cavities in scalable thin-film 4H-SiC nanophotonics. Comparing on- and off-resonance conditions, we observed an enhancement of the Purcell factor by approximately 5.0. This enhancement effectively confined coherent photons within the coupled waveguide, leading to a twofold increase in the ODMR (optically detected magnetic resonance) contrast and coherent control of PL4 spins. These advancements lay the foundation for developing SiC-based quantum photonic circuits.
• Abstract（参考訳）: ケイ素炭化ケイ素(SiC)は、長寿命で光学的に対応可能なカラーセンターを固体フォトニックインターフェースでホストできるため、有望な量子材料として大きな注目を集めている。 4H-SiCOI(シリコン-炭化物-イオン絶縁体)のCMOS互換は、量子フォトニックデバイスと回路を統合する上で理想的なプラットフォームとなる。 SiCやその他の材料でマイクロリングキャビティが広く研究されているが、これらの臨界構造への4H-SiCスピン欠陥と連続モードのチューニング性の統合は未解明のままである。 本研究は, 拡張性薄膜4H-SiCナノフォトニクスにおけるPL4希薄スピン欠陥と可変マイクロリングキャビティとの結合を実証する。 オン・アンド・オフ・共鳴条件と比較して, パーセル因子の約5.0の増強が観察された。 この増強は結合導波路内のコヒーレント光子を効果的に閉じ込め、ODMRコントラストの2倍の増大とPL4スピンのコヒーレント制御をもたらす。 これらの進歩はSiCベースの量子フォトニック回路の開発の基礎となった。

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