論文の概要: Characterizing the nitrogen-vacancy center singlet transition and its phonon sideband for absorption-based room-temperature magnetometry
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.02060v1
- Date: Mon, 03 Aug 2026 10:57:47 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-04 15:07:25.495994
- Title: Characterizing the nitrogen-vacancy center singlet transition and its phonon sideband for absorption-based room-temperature magnetometry
- Title（参考訳）: 吸収型室温磁気センサにおける窒素空洞中心一重項転移とそのフォノン側バンドの特性評価
- Abstract要約: 吸収技術は、NV$-$シングルトゼロフォノンラインの1042$,$nmとそのフォノンサイドバンドにおける磁場依存性の吸収に依存している。
本研究では, 680-1050$,$nmのスペクトル範囲で, 室内温度におけるポンプレーザーおよびマイクロ波誘起キャビティ信号の変化について検討した。
最も高いコントラストは1042$,$nmであるが、フォノン側バンドのピークには高いコントラストの複数のポイントがある。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 29.039962620404822
- License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
- Abstract: Magnetometry with nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond has shown great promise in recent years. In particular, absorption-based magnetometry techniques, employing a cavity to enhance the absorption length, can improve the contrast and sensitivity compared to conventional techniques based on reading out the NV$^-$ triplet fluorescence. The absorption techniques rely on magnetic-field-dependent absorption at the NV$^-$ singlet zero phonon line at 1042$\,$nm and its phonon sideband. In a cavity-enhanced spectroscopy approach, we study pump-laser- and microwave-induced cavity signal changes at room temperature over a spectral range of 680-1050$\,$nm. Through normalization, we eliminate the cavity-enhancement effect and provide quasi-single-pass values for the absorption and optically detected magnetic resonance (ODMR) contrast. The highest contrast is found at 1042$\,$nm, but multiple points of high contrast are found at the peaks of the phonon sideband. Additionally, cavity-enhanced ODMR contrasts in the range of 50-80$\,\%$ are presented. We further measure the broadband singlet absorption cross section at room temperature with a novel method through microwave-induced signal changes. This method is insensitive to pump-laser-induced signal changes by other defects and quantifies the room-temperature absorption strength of the singlet transition and its entire phonon sideband. We determine the absorption cross section at 1042$\,$nm to be $σ^{\,\bigstar}_{1042}=(0.89\pm0.14)\cdot 10^{-21}\,\text{m}^2$ or $σ^{\,\blacktriangle}_{1042}=(2.9\pm0.5)\cdot 10^{-21}\,\text{m}^2$. depending on the employed 532$\,$nm NV$^-$ absorption cross section.
- Abstract（参考訳）: ダイヤモンド中の窒素空孔(NV)中心を持つ磁気測定は近年大きな可能性を秘めている。
特に、吸収長を高めるためにキャビティを用いる吸収磁力測定技術は、従来のNV$^-$三重項蛍光の読み出しに基づく手法と比較してコントラストと感度を向上させることができる。
吸収技術は、NV$^-$シングルトゼロフォノンラインの1042$\,$nmとそのフォノンサイドバンドにおける磁場依存性の吸収に依存している。
キャビティ強化分光法では, 680-1050$\,$nmのスペクトル範囲で, 室温におけるポンプレーザーおよびマイクロ波誘起キャビティ信号の変化について検討した。
正規化により、キャビティ強調効果を排除し、吸収および光検出磁気共鳴(ODMR)コントラストに対する準シングルパス値を提供する。
最も高いコントラストは1042$\,$nmであるが、フォノン側バンドのピークには高コントラストの複数のポイントがある。
さらに,50～80$\,\%$の範囲での空洞増強型ODMRコントラストを提示する。
さらに、マイクロ波誘起信号変化による新しい手法により、室温でブロードバンド一重項吸収断面積を計測する。
この方法は、他の欠陥によるポンプレーザー誘起信号の変化に敏感であり、一重項転移とその全フォノン側バンドの室温吸収強度を定量化する。
1042$\,$nm で吸収断面積を $σ^{\,\bigstar}_{1042}=(0.89\pm0.14)\cdot 10^{-21}\,\text{m}^2$ または $σ^{\,\blacktriangle}_{1042}=(2.9\pm0.5)\cdot 10^{-21}\,\text{m}^2$ とする。
532$\,$nm NV$^-$吸収断面積に依存する。
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