利用金刚石中的氮 - 空位中心进行声子冷却与激光发射

我们研究了氮 - 空位杂质与金刚石纳米谐振器共振振动模式之间由应变诱导的耦合。我们表明，在对杂质的电子态进行近共振激光激发下，这种耦合可以改变谐振器的状态，要么将谐振器冷却至接近振动基态，要么将其驱动到大振幅相干态。我们推导了一个半经典模型来描述这两种效应，并评估了谐振器模式在各种驱动条件下的稳态。特别是，我们发现通过利用近简并电子态之间的共振单声子和多声子跃迁，与高频振动模式的耦合可以显著增强，并主导固有的机械耗散。我们的结果表明，单个氮 - 空位杂质可以作为一种通用工具，用于操纵和探测纳米尺度金刚石结构中的单个声子模式。