論文の概要: Fabrication of oriented NV center arrays in diamond via femtosecond laser writing and reorientation
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14047v1
- Date: Fri, 18 Jul 2025 16:14:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-07-21 20:43:26.355628
- Title: Fabrication of oriented NV center arrays in diamond via femtosecond laser writing and reorientation
- Title（参考訳）: フェムト秒レーザーによるダイヤモンド中の配向NV中心アレイの作製と再配向
- Authors: Kai Klink, Andrew Raj Kirkpatrick, Yukihiro Tadokoro, Jonas Nils Becker, Shannon Singer Nicley,
- Abstract要約: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、非常に有望な固体量子センサーである。
超高速レーザー書き込みは、個々のNV$-$中心の決定論的空間制御を実証している。
我々は、レーザーで書き込んだNV$-$センターを特定の結晶軸に沿って並べ直すための全光学的アプローチを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.4986551765990419
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond are widely recognized as highly promising solid-state quantum sensors due to their long room temperature coherence times and atomic-scale size, which enable exceptional sensitivity and nanoscale spatial resolution under ambient conditions. Ultrafast laser writing has demonstrated the deterministic spatial control of individual NV$^-$ centers, however, the resulting random orientation of the defect axis limits the magnetic field sensitivity and signal contrast. Here, we present an all-optical approach for reorienting laser-written NV$^-$ centers to lie along a specific crystallographic axis using femtosecond laser annealing. This technique enables the creation of spatially ordered NV$^-$ arrays with uniform orientation, for enhancing performance for quantum magnetometry. We achieve deterministic alignment along the optical axis in both (100)- and (111)-oriented diamond substrates, paving the way for scalable, high-performance quantum devices based on orientation-controlled NV$^-$ centers.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心は、長時間の室温コヒーレンス時間と原子スケールの大きさのため、高感度の固体量子センサーとして広く認識されており、環境条件下では例外的な感度とナノスケールの空間分解能を実現することができる。
超高速レーザー書き込みは、個々のNV$^-$中心の決定論的空間制御を示すが、欠陥軸のランダムな配向は磁場感度と信号コントラストを制限する。
ここでは、フェムト秒レーザーアニールを用いて、特定の結晶軸に沿って配置するために、レーザー書き起こしたNV$^-$センターを再配向する全光学的アプローチを提案する。
この技術は、均一な配向を持つ空間的に順序付けられたNV$^-$配列の作成を可能にし、量子磁気学のパフォーマンスを向上させる。
我々は(100)-および(111)配向ダイヤモンド基板の光軸に沿った決定論的アライメントを実現し、配向制御NV$^-$中心に基づくスケーラブルで高性能な量子デバイスへの道を開いた。
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