論文の概要: Noise Suppression via Pulsed All-Optical Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Ensembles

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.01615v1
• Date: Thu, 02 Jul 2026 02:32:04 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-03 19:45:08.640539
• Title: Noise Suppression via Pulsed All-Optical Magnetometry with Nitrogen-Vacancy Ensembles
• Title（参考訳）: 窒素原子価アンサンブルを用いたパルス全光磁気計測によるノイズ抑制
• Authors: Xiechen Zheng, Jeyson Támara-Isaza, John W. Blanchard, Ronald L. Walsworth,
• Abstract要約: パルスAOプロトコルを導入し、光パルス内で2つのPL測定を行い、共振モード雑音を抑制する。 ほぼゼロ磁場において、パルスAOプロトコルは、NV-NV交差緩和に起因するAO-PLコントラスト特性を解くことを実験的に実証した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: All-optical (AO) microwave-free magnetometry using nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond simplifies experimental design and broadens sample compatibility. While continuous-wave (cw) detection of AO photoluminescence (PL) changes is commonly employed, its performance is susceptible to systematic fluctuations such as optical intensity noise. To address these challenges, we introduce a pulsed AO protocol that employs two PL measurements within an optical pulse to suppress common-mode noise. At near-zero magnetic field, we experimentally demonstrate that the pulsed AO protocol resolves AO-PL contrast features arising from NV-NV cross-relaxation, achieving up to 10$\times$ improvement in the low-frequency noise floor compared to conventional cw AO techniques. We further investigate the dependence of AO-PL contrast on PL readout timing and the dark time duration $τ$ between optical pulses, with the optimal $τ$ varying based on NV concentrations. These findings provide insights into optimizing NV-diamond samples for effective AO operation across diverse applications.
• Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を用いた全光学(AO)マイクロ波無磁度計は、実験設計を単純化し、試料との互換性を拡大する。 AOフォトルミネッセンス(PL)の連続波(cw)検出は一般的に行われているが、その性能は光強度ノイズなどの系統的な変動に影響を受けやすい。 これらの課題に対処するために、光パルス内で2つのPL測定値を用いて共通のモード雑音を抑制するパルスAOプロトコルを導入する。 ほぼゼロ磁場において、パルスAOプロトコルは、NV-NV交差緩和に起因するAO-PLコントラスト特性を解消し、従来のcwAO法と比較して10$\times$の低周波ノイズフロア改善を実現することを実験的に実証した。 さらに,AO-PLコントラストがPLの読み出しタイミングおよび光パルス間の暗時持続時間$τ$,NV濃度に基づいて最適な$τ$を変動させることについて検討した。 これらの結果から,NVダイアモンド試料を多種多様なアプリケーションで有効AO操作に最適化するための知見が得られた。

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