Magnetometry with nitrogen-vacancy ensembles in diamond based on infrared absorption in a doubly resonant optical cavity

Autor: Yannick Dumeige, François Treussart, Dmitry Budker, Victor M. Acosta, Jean-François Roch, Mayeul Chipaux, T. Debuisschert, Kasper Jensen, Vincent Jacques, Andrey Jarmola, Pauli Kehayias
Přispěvatelé: Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON (FOTON), Université de Rennes 1 (UR1), Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Rennes (UNIV-RENNES)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Télécom Bretagne, Thales Research and Technology [Palaiseau], THALES, Laboratoire Aimé Cotton (LAC), École normale supérieure - Cachan (ENS Cachan)-Université Paris-Sud - Paris 11 (UP11)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Hewlett Packard Research Labs (HP Labs), Hewlett-Packard, Department of Physics, Université de Rennes (UR)-Université européenne de Bretagne - European University of Brittany (UEB)-Institut National des Sciences Appliquées - Rennes (INSA Rennes), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie (ENSSAT)-Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), THALES [France], Department of Physics [Berkeley], University of California [Berkeley] (UC Berkeley), University of California (UC)-University of California (UC), Fonctions Optiques pour les Technologies de l'informatiON ( FOTON ), Université de Rennes 1 ( UR1 ), Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université de Rennes ( UNIV-RENNES ) -Université européenne de Bretagne ( UEB ) -Institut National des Sciences Appliquées - Rennes ( INSA Rennes ) -École Nationale Supérieure des Sciences Appliquées et de Technologie ( ENSSAT ) -Télécom Bretagne-Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Laboratoire Aimé Cotton ( LAC ), École normale supérieure - Cachan ( ENS Cachan ) -Université Paris-Sud - Paris 11 ( UP11 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Hewlett Packard Research Labs ( HP Labs ), University of California [Berkeley], University of California-University of California
Jazyk: angličtina
Rok vydání: 2013
Předmět:
Zdroj: Physical Review B : Condensed matter and materials physics
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2013, 87, pp.155202. ⟨10.1103/PhysRevB.87.155202⟩
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015)
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), 2013, 87, pp.155202. ⟨10.1103/PhysRevB.87.155202⟩
Physical Review B : Condensed matter and materials physics, American Physical Society, 2013, 87, pp.155202. 〈10.1103/PhysRevB.87.155202〉
Physical Review B: Condensed Matter and Materials Physics (1998-2015), American Physical Society, 2013, 87, pp.155202. ⟨10.1103/PhysRevB.87.155202⟩
ISSN: 0163-1829
1095-3795
1098-0121
1550-235X
DOI: 10.1103/PhysRevB.87.155202⟩
Popis: International audience; We propose using an optical cavity to enhance the sensitivity of a magnetometer relying on the detection of the spin state of a high-density nitrogen-vacancy ensemble in diamond using infrared optical absorption. The role of the cavity is to obtain a contrast in the absorption-detected magnetic resonance approaching unity at room temperature. We project an increase in the photon shot-noise limited sensitivity of two orders of magnitude in comparison with a single-pass approach. Optical losses can limit the enhancement to one order of magnitude, which could still enable room-temperature operation. Finally, the optical cavity also allows us to use less pumping power when the cavity is resonant at both the pump and the infrared probe wavelength.
Databáze: OpenAIRE