論文の概要: Enhanced Temperature Sensitivity in Ensemble NV Centers through Improved Optically Detected Magnetic Resonance Spectral Modeling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.18863v1
- Date: Fri, 15 May 2026 05:43:32 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-20 15:03:08.746545
- Title: Enhanced Temperature Sensitivity in Ensemble NV Centers through Improved Optically Detected Magnetic Resonance Spectral Modeling
- Title（参考訳）: 改良型光磁気共鳴スペクトルモデリングによるNV中心の高感度化
- Authors: Yuki S. Kato, Shingo Sotoma, Keisuke Fujita, Masanori Fujiwara, Izuru Ohki, Yuichiro Matsuzaki, Norikazu Mizuochi, Yoshie Harada,
- Abstract要約: 窒素空孔(NV)中心アンサンブルは、高精度温度検知のための強力なプラットフォームを提供する。
アンサンブルNV光検出磁気共鳴(ODMR)スペクトルでは、ローレンツアンおよびヴォイグトフィッティングモデルが共鳴周波数付近のスペクトル形状を正確に記述することができない。
我々は, アンサンブルcw-ODMRスペクトルから共振周波数を抽出する新しいフィッティング法, dip-peak fit を解析的に確立した。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Nitrogen-vacancy (NV) center ensembles provide a powerful platform for high-precision temperature sensing, with ongoing efforts to further enhance their measurement performance. In ensemble NV optically detected magnetic resonance (ODMR) spectra, commonly used Lorentzian and Voigt fitting models fail to accurately describe the spectral shape near the resonance frequency, leading to degraded precision in resonance-frequency determination and, consequently, temperature estimation. In this work, we analytically establish a new fitting method, termed dip-peak fitting, for extracting the resonance frequency from ensemble cw-ODMR spectra. Starting from a physical model that describes ensemble cw-ODMR spectra as a convolution of single-NV responses with distributed zero-field splitting and strain, we show that the spectral feature near resonance can be accurately approximated by a single Lorentzian function with a background term. The proposed fitting model reproduces the cw-ODMR spectrum around resonance more faithfully than conventional approaches, enabling faster and more accurate resonance-frequency determination under weaker microwave excitation. Experiments using fluorescent nanodiamond ensembles confirm the robustness and applicability of this method for high-precision temperature sensing.
- Abstract（参考訳）: 窒素空孔(NV)中心アンサンブルは、高精度な温度感知のための強力なプラットフォームを提供し、測定性能をさらに向上する努力を続けている。
アンサンブルNV光検出磁気共鳴(ODMR)スペクトルでは、ローレンツおよびヴォイグトフィッティングモデルが共鳴周波数付近のスペクトル形状を正確に記述できず、共鳴周波数決定の精度が低下し、その結果温度推定が行われる。
本研究では, アンサンブルcw-ODMRスペクトルから共振周波数を抽出する新しいフィッティング法であるディップピークフィッティング法を解析的に確立する。
アンサンブルcw-ODMRスペクトルを分散ゼロフィールド分割とひずみによる単一NV応答の畳み込みとして記述した物理モデルから、共鳴近傍のスペクトル特徴を背景項を持つ単一ローレンツ関数で正確に近似できることを示す。
提案したフィッティングモデルでは、従来の手法よりもより忠実に共振周囲のcw-ODMRスペクトルを再現し、弱いマイクロ波励起下での高速で高精度な共振周波数決定を可能にする。
蛍光ナノダイアモンドアンサンブルを用いた実験により, 高精度温度センサへの本手法の堅牢性と適用性が確認された。
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