Spectral hole lifetimes and spin population relaxation dynamics in neodymium-doped yttrium orthosilicate
Notice bibliographique
Résumé
We present a detailed study of the lifetime of optical spectral holes due to population storage in Zeeman sublevels of ${\mathrm{Nd}}^{3+}:{\mathrm{Y}}_{2}{\mathrm{SiO}}_{5}$. The lifetime is measured as a function of magnetic field strength and orientation, temperature, and ${\mathrm{Nd}}^{3+}$ doping concentration. At the lowest temperature of 3 K we find a general trend where the lifetime is short at low field strengths, then increases to a maximum lifetime at a few hundred mT, and then finally decays rapidly for high field strengths. This behavior can be modeled with a relaxation rate dominated by ${\mathrm{Nd}}^{3+}\ensuremath{-}{\mathrm{Nd}}^{3+}$ cross relaxation at low fields and spin lattice relaxation at high magnetic fields. The maximum lifetime depends strongly on both the field strength and orientation, due to the competition between these processes and their different angular dependencies. The cross relaxation limits the maximum lifetime for concentrations as low as 30 ppm of ${\mathrm{Nd}}^{3+}$ ions. By decreasing the concentration to less than 1 ppm we could completely eliminate the cross relaxation, reaching a lifetime of 3.8 s at 3 K. At higher temperatures the spectral hole lifetime is limited by the magnetic-field-independent Raman and Orbach processes. In addition we show that the cross relaxation rate can be strongly reduced by creating spectrally large holes of the order of the optical inhomogeneous broadening. Our results are important for the development and design of new rare-earth-ion doped crystals for quantum information processing and narrow-band spectral filtering for biological tissue imaging.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».