Maser threshold characterization by resonator Q-factor tuning
Maser threshold characterization by resonator Q-factor tuning
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通过谐振器 Q 因子调谐来表征脉泽阈值
DOI：
10.1038/s42005-023-01418-3
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发表时间：
2023
影响因子：
5.5
通讯作者：
Zollitsch C
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zollitsch C
尽管激光如今已成为一种无处不在的技术，但其微波模拟微波激射器尽管具有出色的低噪声微波放大特性，但其应用仍然高度专业化。微波激射器的广泛应用通常受到低温需求的限制。最近利用金刚石中的 NV 中心实现了连续波室温微波激射器，这是将微波激射器建立为微波研究和开发潜在平台的第一步，但其设计远非最佳。在这里，我们设计并构建了一个优化的设置，能够使用 NV−中心来表征微波激射器的操作空间。我们重点关注微波光子发射的两个关键参数的相互作用：微波谐振器的品质因数和自旋能级反转的程度。我们将微波激射器的性能描述为这两个参数的函数，确定操作的参数空间并强调最大连续微波发射的要求。
Whereas the laser is nowadays an ubiquitous technology, applications for its microwave analog, the maser, remain highly specialized, despite the excellent low-noise microwave amplification properties. The widespread application of masers is typically limited by the need of cryogenic temperatures. The recent realization of a continuous-wave room-temperature maser, using NV−centers in diamond, is a first step towards establishing the maser as a potential platform for microwave research and development, yet its design is far from optimal. Here, we design and construct an optimized setup able to characterize the operating space of a maser using NV−centers. We focus on the interplay of two key parameters for emission of microwave photons: the quality factor of the microwave resonator and the degree of spin level-inversion. We characterize the performance of the maser as a function of these two parameters, identifying the parameter space of operation and highlighting the requirements for maximal continuous microwave emission.
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