从热容到亚开尔文温度下超窄线宽固态光源的相干性
材料科学
2026-04-15 v3
摘要
固态光源晶体中的相干性属性对于量子技术和光频 metrology 至关重要。降低至亚开尔文温度可显著提升相干性，这使得识别支配该 regime 下发射体和宿主晶体行为的关键参数尤为重要。我们研究了一块经 Czochralski 生长的镱掺杂镱正硅酸盐晶体，报告了其热容和光学相干性的测量结果。热容不仅为 metrology 方案中的热噪声限制提供信息，还可通过 linear-in-temperature 项揭示由晶体缺陷引起的 two-level systems (TLS)。在 1 K 以下，当声子贡献被抑制时，TLS 可驱动相干性衰减，导致均匀 linewidth 线性增宽。根据我们的数据，我们对 TLS 贡献给出上限。这一结果以及通过 photon-echo 寿命在 300 mK 至 2 K 之间保持恒定的光学 linewidth，与我们样品中 TLS 影响最小相容。这一低水平的 TLS 对基于掺杂晶体的光学量子器件性能尤为重要，因为其存在可能限制该 regime 下相干性在亚开尔文温度下的进一步改进。
引用
@article{arxiv.2504.21422,
title = {From Heat Capacity to Coherence in Ultra-Narrow-Linewidth Solid-State Optical Emitters at Sub-Kelvin Temperatures},
author = {D Serrano and T Klein and C Marcenat and P Goldner and M T Hartman and B Fang and Y Le Coq and S Seidelin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.21422},
year = {2026}
}
备注
https://link.aps.org/doi/10.1103/vj7j-jp9y