金刚石自旋系综中的电磁感应透明实现全光学电磁场传感

我们利用电磁感应透明（EIT）探测金刚石中氮 - 空位（NV）中心的窄电子自旋共振。在 6-30 K 温度下使用多程金刚石芯片，零声子吸收线（637 nm）表现出 6 的光学深度和约 30 GHz 的非均匀线宽（半高全宽，FWHM）。同时在两个频率进行光激发，其间隔等于基态零场分裂（2.88 GHz），揭示了对比度超过 6% 且半高全宽低至 0.4 MHz 的 EIT 共振。这些共振提供了对外部电场和磁场的全光学探测，预计受光子散粒噪声限制的灵敏度分别为 0.2 V/cm/$\sqrt{\text{Hz}}$ 和 0.1 nT/$\sqrt{\text{Hz}}$。原型金刚石-EIT 磁力计的运行显示，在高于 10 Hz 的频率下噪声底低于 1 nT/$\sqrt{\text{Hz}}$，100 秒间隔的阿伦偏差为 1.3 +/- 1.1 nT。结果证明了金刚石-EIT 器件在从量子光学存储器到少光子非线性光学、精密测量及基础物理测试等应用中的潜力。