基于扩展速率方程模型探索室温金刚石脉泽的自旋动力学

脉泽（maser）——即微波领域的激光类比——是一种相干微波源，可作为振荡器或量子极限放大器。历史上脉泽需在 high vacuum 和低温下运行，但近年来基于金刚石的脉泽已被证明可在室温和常压下工作，为作为超低噪声微波放大器的新型应用开辟了道路。要使这些新应用得以大规模实现，优化金刚石脉泽至关重要：需最小化其尺寸、最大化其增益，以及可放大信号的最大输入功率。在此，我们建立并数值求解了一个扩展速率方程模型，以呈现脉泽动力学的详细唯象描述，并确定开发便携式脉泽器件所需的腔体、谐振器和增益介质的优化特性。最后，我们提出了如何优化金刚石脉泽中所用金刚石增益介质和介质谐振器的材料参数，以及速率方程模型如何进一步发展以纳入温度和氮浓度对自旋寿命的影响。