用于增强色心至光纤耦合的优化金刚石倒纳米锥
量子物理
2021-06-14 v1 光学
摘要
纳米结构可用于增强金刚石中色心的光外耦合；然而，这些纳米结构的光纤耦合性能很少被研究。此处，我们使用有限元方法计算倒纳米锥中色心的发射以及该发射与单模光纤中传播模式的重叠。利用不同优值，对倒纳米锥参数进行优化以获得最大光纤耦合效率、自由空间收集效率或速率增强。优化后的倒纳米锥设计展现出可观结果：在锡空位中心零声子线波长 619 nm 处，光纤耦合效率为 66% 或自由空间耦合效率为 83%。此外，当评估宽带性能时，优化设计在收集室温下完整锡空位发射谱时，光纤耦合和自由空间效率分别为 55% 和 76%。对制备不敏感性的分析表明这些纳米结构对缺陷具有鲁棒性。对于光纤模式内最大发射速率，确定了一种 Purcell 因子为 2.34 的设计。最后，研究了由两种不同材料构图形成的混合倒纳米锥可能带来的改进，其将可实现的光纤耦合效率提升至 71%。
引用
@article{arxiv.2105.13333,
title = {Optimized diamond inverted nanocones for enhanced color center to fiber coupling},
author = {Cem Güney Torun and Philipp-Immanuel Schneider and Martin Hammerschmidt and Sven Burger and Joseph H. D. Munns and Tim Schröder},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.13333},
year = {2021}
}
备注
The following article has been accepted by Applied Physics Letters. After it is published, it will be found at https://doi.org/10.1063/5.0050338