論文の概要: Optically-Induced Modulation and Programming of Diamond Photonic Cavities

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2609.37163v1
• Date: Tue, 29 Sep 2026 09:55:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-30 21:28:47.401951
• Title: Optically-Induced Modulation and Programming of Diamond Photonic Cavities
• Title（参考訳）: ダイヤモンドフォトニックキャビティの光誘起変調とプログラミング
• Abstract要約: 単結晶ダイヤモンドは、量子および非線形フォトニクスの統合のための有望なプラットフォームである。 ここでは、懸濁ダイヤモンドFabry-Perotナノビームキャビティの全光変調と長寿命チューニングを実証する。 その結果、モノリシックなダイヤモンドナノフォトニックプラットフォームが、アジャイルと可逆的な変調と長時間の光再構成を組み合わせて構築された。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
• Abstract: Single-crystal diamond combines exceptional optical, thermal, and mechanical properties while hosting optically addressable and spin-coherent colour centres, making it a promising platform for integrated quantum and nonlinear photonics. However, practical post-fabrication mechanisms for dynamically controlling and tuning monolithic diamond photonic circuits remain limited. Here, we demonstrate all-optical modulation and long-lived tuning of suspended diamond Fabry--Perot nanobeam cavities containing nitrogen-vacancy centres. Under 532~nm illumination, the infrared (1000 to 1100~nm) cavity response is governed by two competing contributions: a well-understood thermo-optic red-shift, and a novel charge-mediated blue-shift that we attribute to the free-carrier plasma dispersion effect. With 10~mW of 20~kHz-modulated green light, we achieve an infrared modulation depth of approximately 45\% of the available reflection contrast. Green illumination also produces quasi-permanent photo-refractive resonance blue-shifts, with a maximum observed tuning of 3.15~nm (0.87~THz), without measurable degradation of the cavity linewidth or contrast. Achieving the same cavity shift in a lithium-niobate Pockels modulator would require 200 to 500~V across a \(5~μ\mathrm{m}\) electrode gap. These results establish a monolithic diamond nanophotonic platform combining agile and reversible modulation with long-lived optical reconfiguration, two key ingredients in photonic technologies.
• Abstract（参考訳）: 単結晶ダイヤモンドは光学的、熱的、機械的特性を兼ね備え、光学的にアドレス可能な、スピンコヒーレントな色中心をホストし、量子および非線形フォトニクスの統合のための有望なプラットフォームとなっている。 しかし、モノリシックダイヤモンドフォトニック回路を動的に制御し調整するための実用的な後加工機構は依然として限られている。 ここでは, 窒素空孔中心を含む懸濁ダイヤモンドFabry-Perotナノビームキャビティの全光変調と長寿命チューニングを実証する。 532〜nmの照明下では、赤外(1000〜1100〜nm)のキャビティ応答は、よく理解された熱光学赤方偏移と、自由キャリアプラズマの分散効果に起因する新しい電荷媒介の青方偏移の2つの競合する寄与によって制御される。 20〜kHz変調グリーン光の10~mWでは、可反射コントラストの約45.%の赤外線変調深度が得られる。 グリーン照明はまた、キャビティ線幅やコントラストの計測不能な劣化なしに3.15〜nm (0.87〜THz)の最大チューニングで準永久光屈折共鳴ブルーシフトを発生させる。 同じキャビティシフトをリチウムニオブのポッケルス変調器で達成するには、(5~μ\mathrm{m}\)電極ギャップを越えて200〜500〜Vが必要となる。 これらの結果は、アジャイルと可逆変調と長寿命光再構成を組み合わせたモノリシックダイヤモンドナノフォトニックプラットフォームを構築し、フォトニック技術の2つの重要な要素となった。

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