論文の概要: Two-media laser threshold magnetometry: A magnetic-field-dependent laser threshold
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.08466v2
- Date: Tue, 15 Apr 2025 11:23:31 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-04-16 22:05:58.445107
- Title: Two-media laser threshold magnetometry: A magnetic-field-dependent laser threshold
- Title（参考訳）: 2媒体レーザーしきい値:磁場依存性レーザーしきい値
- Authors: Yves Rottstaedt, Lukas Lindner, Florian Schall, Felix A. Hahl, Tingpeng Luo, Florentin Reiter, Takeshi Ohshima, Alexander M. Zaitsev, Roman Bek, Marcel Rattunde, Jan Jeske, Rüdiger Quay,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、高精度磁気計測のための有望なプラットフォームである。
レーザーしきい値磁力計(LTM)は、光学キャビティ内にNVドープダイヤモンドを配置することで、NV中心の励起放出を利用する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 31.114245664719455
- License:
- Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are a promising platform for high-precision magnetometry. In contrast to the use of spontaneous emission in a number of NV-magnetometers, laser threshold magnetometry (LTM) exploits stimulated emission of NV centers by placing an NV-doped diamond inside an optical cavity. The NV laser system is predicted to reach a high magnetic contrast and strong coherent signal strength, leading to an improved magnetic field sensitivity combined with a high linearity. Here, we consider a two-media setup where the cavity additionally includes a vertical external cavity surface emitting laser. This optically active material compensates cavity losses at 750 nm while still allowing for magnetic-field-dependent effects from the NV-diamond. We demonstrate a magnetic-field-dependent laser threshold and investigate the effects of pump laser induced absorption of the diamond. The experimental data is supported by an analytical simulation based on a rate model. Furthermore, we derive a generalized formula to compute the magnetic field sensitivity in the regime of high contrast yielding 33.79(23) pT/$\sqrt{\text{Hz}}$ for the present setup. Simulations with an optimized diamond suggest that values down to 4.9 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$ are possible.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、高精度磁気計測のための有望なプラットフォームである。
多くのNV磁気センサにおける自然放出とは対照的に、レーザーしきい値磁力計(LTM)は、NVドープダイヤモンドを光学キャビティ内に配置することで、NV中心の励起放出を利用する。
NVレーザーシステムは、高磁場コントラストと強いコヒーレント信号強度に達すると予測され、高リニアリティと組み合わせて磁場感度が向上する。
ここでは、縦型外部空洞面発光レーザを付加した2媒体構成について考察する。
この光学活性物質は、NVダイアモンドの磁場依存性効果を許容しながら、750nmのキャビティ損失を補償する。
我々は、磁場依存性のレーザー閾値を示し、ダイヤモンドのポンプレーザー誘起吸収の影響について検討した。
実験データは、レートモデルに基づく解析シミュレーションによって支持される。
さらに,高コントラスト(33.79(23) pT/$\sqrt{\text{Hz}}$の条件下での磁場感度を計算する一般化式を導出した。
最適化ダイアモンドを用いたシミュレーションでは、4.9 fT/$\sqrt{\text{Hz}}$までの値が可能であることを示唆している。
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