具有长寿命自旋子能级的掺铒硅玻璃光纤中的光学退相干与谱扩散

理解低温冷却的稀土离子掺杂玻璃光纤中的退相干现象具有基础意义，也是这些材料在量子信息应用中应用的先决条件。在此，我们研究弱掺杂铒硅玻璃光纤的相干特性，动机是我们最近在该材料中观测到高效且长寿命的塞曼子能级存储，以及其在通信波长应用上的潜力。我们分析了光子回波衰减以及谱扩散的潜在机制，后者可能由与玻璃宿主特有的动态无序模式的耦合以及$Er^{3+}$离子间的磁偶极-偶极相互作用引起。我们还研究了有效线宽随磁场、温度和时间的函数关系，并给出一个描述这些实验观测的模型。我们强调，我们先前观测到高效谱孔燃烧的工作条件（0.6 K和0.05 T）与窄线宽（1 MHz）的条件一致——这是一种尚未在稀土离子掺杂玻璃中报道过的重要应用特性。