論文の概要: Purcell Enhancement and Suppression in Laser Cooling of Yb$^{3+}$:YLF Nanocrystals in a Fabry-Pérot Microcavity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2505.24083v1
• Date: Fri, 30 May 2025 00:05:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-06-02 19:47:52.707342
• Title: Purcell Enhancement and Suppression in Laser Cooling of Yb$^{3+}$:YLF Nanocrystals in a Fabry-Pérot Microcavity
• Title（参考訳）: Yb$^{3+}=:YLFナノ結晶のファブリペロー微小キャビティにおけるレーザー冷却におけるパーセル向上と抑制
• Authors: Lucas Mendicino, Franco Mayo, Christian Schmiegelow, Augusto Roncaglia,
• Abstract要約: 本稿では,Purcell効果を利用したFabry-P'erotマイクロキャビティにおけるYb$3+$:YLFナノ結晶の反ストークスレーザー冷却の改善について検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the improvement of anti-Stokes laser cooling of a Yb$^{3+}$:YLF nanocrystal in a Fabry-P\'erot microcavity via the Purcell effect. Our analysis accounts for both the enhancement of emission lines resonant with the cavity transmission and the suppression of off-resonance emissions. Using a quantum-mechanical framework, we modeled the Yb$^{3+}$ ions in a YLiF$_4$ matrix and the laser system to calculate the minimum achievable temperature and cooling efficiency, incorporating cavity-induced modifications to experimental data on emission cross section. Our results indicate that for temperatures below 100~K, the cooling efficiency ($\eta_c$) is consistently enhanced, and the minimum achievable temperature is reduced comfortably below the current limits. We also show how the inclusion of Purcell inhibition effects can lead to improvements in the cooling efficiency ranging from 25\% to 65\%, with respect to the case when only Purcell enhancement is considered.
• Abstract（参考訳）: 本稿では,Purcell効果によるFabry-P'erotマイクロキャビティにおけるYb$^{3+}$:YLFナノ結晶の反ストークスレーザー冷却の改善について検討する。 本分析は, 共振器伝達と共振器共振器共振器の高次化と非共振器共振器共振器共振器の抑制について考察した。 量子力学フレームワークを用いて,YLiF$_4$行列のYb$^{3+}$イオンとレーザ系をモデル化した。 その結果, 100~K以下の温度では, 冷却効率(\eta_c$)は一定に向上し, 達成可能な最低温度は電流限界以下で快適に低下することが示唆された。 また, パーセル抑制効果の付与が, パーセル強化のみを考慮した場合の冷却効率を25\%から65\%に向上させることを示す。

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