論文の概要: Collective Radiative Enhancement of Rare-Earth Ions in Lithium Niobate via Engineered LargeArea Nanohole Arrays
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.29015v1
- Date: Wed, 27 May 2026 19:14:26 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-05-30 02:45:55.33639
- Title: Collective Radiative Enhancement of Rare-Earth Ions in Lithium Niobate via Engineered LargeArea Nanohole Arrays
- Title（参考訳）: 工学的大面積ナノホールアレイによる硝酸リチウム中の希土類イオンの放射能増強
- Authors: Ali Najjar Amiri, Trevor Kling, David Barton, Mahdi Hosseini,
- Abstract要約: 原子やエミッタ自体の空間的幾何学を 調整することは 放射特性を制御するための 強力な経路として現れました
ツリウムイオンを注入したニオブ酸リチウムにサブ波長金ナノホールの周期配列を作製し, 希土類イオンの形状工学的アンサンブルを実験的に実現した。
本研究は, 固体プラットフォームにおける広帯域・拡張性, 幾何制御型量子光学インタフェースへの道を開く光物質相互作用の新たな形態を実証するものである。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Conventional approaches to light-matter interactions rely on engineering photonic density of states. More recently, tailoring the spatial geometry of atoms or emitters themselves has emerged as a powerful and complementary route to control collective radiative properties. Here we experimentally realize a geometry-engineered ensemble of rare-earth ions by fabricating a periodic array of subwavelength gold nanoholes on lithium niobate implanted with thulium ions, forming a semi-two-dimensional array of quantum emitters embedded in a high-index crystalline thin film. The hybrid structure can simultaneously support localized and lattice plasmon resonances from the metallic array and collective atomic resonances from the ion ensemble. Using time-resolved photoluminescence and temperature-dependent measurements, we observe enhanced radiative emission attributed to collective atomic effects mediated by the nanohole lattice, distinct from single-emitter Purcell enhancement. Our results demonstrate a new regime of light-matter interaction opening a pathway toward broadband and scalable, geometry-controlled quantum optical interfaces in solid-state platforms.
- Abstract（参考訳）: 光-物質相互作用に対する従来のアプローチは、状態の工学的フォトニック密度に依存している。
最近では、原子やエミッター自体の空間的形状を調整することが、放射特性を制御するための強力で相補的な経路として出現している。
そこで我々は、ツリウムイオンを注入したニオブ酸リチウムのサブ波長金ナノホールの周期配列を作製し、高インデックス結晶薄膜に埋め込まれた半二次元の量子エミッタアレイを形成することにより、希土類イオンの幾何学工学的なアンサンブルを実験的に実現した。
ハイブリッド構造は、金属アレイからの局在および格子プラズモン共鳴と、イオンアンサンブルからの集合原子共鳴を同時に支持することができる。
時間分解フォトルミネッセンスと温度依存性測定を用いて, 単一エミッタパーセルエンハンスメントとは異なるナノホール格子によって媒介される集合原子効果による放射能の増強を観察した。
本研究は, 固体プラットフォームにおける広帯域・拡張性, 幾何制御型量子光学インタフェースへの道を開く光物質相互作用の新たな形態を実証するものである。
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