利用晶体硅天线从近表面 NV 中心实现宽带光提取
光学
2025-02-12 v2 介观与纳米尺度物理
材料科学
应用物理
量子物理
摘要
我们利用晶体硅 (Si) 天线高效地从 diamond 中浅层氮空位 (NV) 中心的单光子荧光提取到自由空间。我们的设计采用相对容易加工的高折射率 Si 共振器覆盖 diamond 表面，通过克服 total internal reflection (全内反射) 和 Fresnel 反射在 diamond 空气界面处，提供适度的 Purcell 增益，而无需刻蚀或损伤 diamond 表面。在仿真中，与无天线情况相比，单个 NV 中心收集的单光子数量约为 17 倍；在实验中，我们观察到约 9 倍的增益，受限于 NV 与天线之间的空间对准。我们的方案可以轻松应用于 diamond 中的其他颜色中心，更广泛地应用于从宽带隧材料中的量子发射器提取光。
关键词
引用
@article{arxiv.2409.00803,
title = {Broadband light extraction from near-surface NV centers using crystalline-silicon antennas},
author = {Minjeong Kim and Maryam Zahedian and Wenxin Wu and Chengyu Fang and Zhaoning Yu and Raymond A. Wambold and Ricardo Vidrio and Yuhan Tong and Shenwei Yin and David A. Czaplewski and Jennifer T. Choy and Mikhail A. Kats},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.00803},
year = {2025}
}
备注
Updated main text + supplementary