論文の概要: Silicon-on-sapphire metasurfaces generate arrays of dark and bright traps for neutral atoms

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2601.01038v1
• Date: Sat, 03 Jan 2026 02:24:17 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-01-06 16:25:21.959005
• Title: Silicon-on-sapphire metasurfaces generate arrays of dark and bright traps for neutral atoms
• Title（参考訳）: シリコン・オン・サファイア準曲面は中性原子に対する暗く明るいトラップの配列を生成する
• Authors: Chengyu Fang, Minjeong Kim, Hongyan Mei, Xuting Yang, Zhaoning Yu, Yuzhe Xiao, Sanket Deshpande, Preston Huft, Alan M. Dibos, David A. Czaplewski, Mark Saffman, Jennifer T. Choy, Mikhail A. Kats,
• Abstract要約: 結晶性シリコンオンサファイア(c-SOS)メタ曲面はガウスビームを光トラップの配列に変換する。 明るいツイーザーアレイで インターリーブされた暗い領域の原子を トラップする光ボトルビームの配列。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 5.220553478617658
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: We demonstrated crystalline silicon-on-sapphire (c-SOS) metasurfaces that convert a Gaussian beam into arrays of complex optical traps, including arrays of optical bottle beams that trap atoms in dark regions interleaved with bright tweezer arrays. The high refractive index and indirect band gap of crystalline silicon makes it possible to design high-resolution near-infrared ($λ>700$ nm) metasurfaces that can be manufactured at scale using CMOS-compatible processes. Compared with active components like spatial light modulators (SLMs) that have become widely used to generate trap arrays, metasurfaces provide an indefinitely scalable number of pixels, enabling large arrays of complex traps in a very small form factor, as well as reduced dynamic noise. To design metasurfaces that can generate three-dimensional bottle beams to serve as dark traps, we modified the Gerchberg-Saxton algorithm to enforce complex-amplitude profiles at the focal plane of the metasurface and to optimize the uniformity of the traps across the array. We fabricated and measured c-SOS metasurfaces that convert a Gaussian laser beam into arrays of bright traps, dark traps, and interleaved bright/dark traps.
• Abstract（参考訳）: 結晶性シリコンオンサファイア(c-SOS)変成層を、ガウスビームを光トラップの配列に変換し、明るいツイーザーアレイでインターリーブされた暗黒領域の原子をトラップする光ボトルビームの配列を含む、複雑な光トラップの配列に変換した。 結晶シリコンの高屈折率と間接バンドギャップにより、CMOS互換プロセスを用いて大規模に製造できる高分解能近赤外(λ>700$ nm)メタ曲面を設計することができる。 トラップアレイを生成するために広く使われるようになった空間光変調器(SLM)のようなアクティブなコンポーネントと比較して、メタ曲面は無限にスケーラブルなピクセル数を提供し、非常に小さなフォームファクタで複雑なトラップの大きな配列を可能にし、ダイナミックノイズを低減させる。 ダークトラップとして機能する3次元ボトルビームを生成可能なメタ曲面を設計するために,我々はGerchberg-Saxtonアルゴリズムを改良し,メタ曲面の焦点面における複素振幅プロファイルを強制し,配列間のトラップの均一性を最適化した。 我々は、ガウスレーザービームを明るいトラップ、暗いトラップ、そして枝分かれした明るい/暗いトラップの配列に変換するc-SOS変成層を作製し、測定した。

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