論文の概要: MEMS Vapor Cells-based Rydberg-atom Electrometry Toward Miniaturization and High Sensitivity

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.01911v1
• Date: Tue, 02 Sep 2025 03:14:30 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-09-04 15:17:03.892586
• Title: MEMS Vapor Cells-based Rydberg-atom Electrometry Toward Miniaturization and High Sensitivity
• Title（参考訳）: 小型化と高感度化に向けたMEMS蒸気セルを用いたライドバーグ原子電気測定
• Authors: Yintao Ma, Beibei Sun, Pan Chen, Yao Chen, Yanbin Wang, Ju Guo, Mingzhi Yu, Ping Yang, Qijing Lina, Libo Zhao,
• Abstract要約: Rydberg-atomエレクトロメトリーは高感度、広帯域、キャリブレーションなしの動作などを備えている。 それまでは、電場に敏感なライドバーグ原子を閉じ込めるための重要な原子蒸気電池は、ガラスでできた伝統的な技術でほとんど作られていなかった。 ここでは、周波数安定性と電界測定の両方のためにバッチ製造されたガラスシリコン-ガラスサンドイッチ構造を有するウエハレベルMEMS原子蒸気セルについて述べる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 7.735456775472245
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Rydberg-atom electrometry, as an emerging cutting-edge technology, features high sensitivity, broad bandwidth, calibration-free operation, and beyond. However, until now the key atomic vapor cells used for confining electric field-sensitive Rydberg atoms nearly made with traditional glass-blown techniques, hindering the miniaturization, integration, and batch manufacturing. Here, we present the wafer-level MEMS atomic vapor cells with glass-silicon-glass sandwiched structure that are batch-manufactured for both frequency stability and electric field measurement. We use specially customized ultra-thick silicon wafers with a resistivity exceeding 10,000 cm, three orders of magnitude higher than that of typical silicon, and a thickness of 6 mm, providing a 4-fold improvement in optical interrogation length. With the as-developed MEMS atomic vapor cell, we configured a high-sensitivity Rydberg-atom electrometry with the minimal detectable microwave field to be 2.8 mV/cm. This combination of miniaturization and sensitivity represents a significant advance in the state-of-the-art field of Rydberg-atom electrometry, paving the way for chip-scale Rydberg-atom electrometry and potentially opening up new applications in a wider variety of fields.
• Abstract（参考訳）: Rydberg-atomエレクトロメトリーは最先端技術として、高感度、広帯域、キャリブレーション不要な動作などを備えている。 しかし、これまで電場に敏感なライドバーグ原子を濃縮するために用いられていた重要な原子蒸気電池は、ほとんどガラスでできた伝統的な技術で作られており、小型化、統合、バッチ製造を妨げていた。 ここでは、周波数安定性と電界測定の両方のためにバッチ製造されたガラスシリコン-ガラスサンドイッチ構造を有するウエハレベルMEMS原子蒸気セルについて述べる。 特殊にカスタマイズした超薄型シリコンウエハを用い, 比抵抗が10,000cmを超え, シリコンより3桁高く, 厚さが6mmであり, 光学的尋問長が4倍に向上した。 高感度のRydberg-atomエレクトロメトリーで、最小検出可能なマイクロ波場を2.8mV/cmに設定した。 この小型化と感度の組み合わせは、Rydberg-atomエレクトロメトリーの最先端分野における重要な進歩であり、チップスケールのRydberg-atomエレクトロメトリーへの道を開き、より広い分野の新たな応用を開拓する可能性がある。

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