Femtosecond laser written photonic and microfluidic circuits in diamond
Notice bibliographique
Résumé
Diamond has attracted great interest in the quantum optics community thanks to its nitrogen vacancy (NV) center, a naturally occurring impurity that is responsible for the pink coloration of some diamond crystals. The NV spin state with the brighter luminescence yield can be exploited for spin readout, exhibiting millisecond spin coherence times at ambient temperature. In addition, the energy levels of the ground state triplet of the NV are sensitive to external fields. These properties make NVs attractive as a scalable platform for efficient nanoscale resolution sensing based on electron spins and for quantum information systems. Integrated diamond photonics would be beneficial for optical magnetometry, due to the enhanced light–matter interaction and associated collection efficiency provided by waveguides, and for quantum information, by means of the optical linking of NV centers for long-range entanglement. Diamond is also compelling for microfluidic applications due to its outstanding biocompatibility, with sensing functionality provided by NV centers. Furthermore, laser written micrographitic modifications could lead to efficient and compact detectors of high energy radiation in diamond. However, it remains a challenge to fabricate optical waveguides, graphitic lines, NVs and microfluidics in diamond. In this Review, we describe a disruptive laser nanofabrication method based on femtosecond laser writing to realize a 3D micro-nano device toolkit for diamond. Femtosecond laser writing is advantageous compared to other state of the art fabrication technologies due to its versatility in forming diverse micro and nanocomponents in diamond. We describe how high quality buried optical waveguides, low roughness microfluidic channels, and on-demand NVs with excellent spectral properties can be laser formed in single-crystal diamond. We show the first integrated quantum photonic circuit in diamond consisting of an optically addressed NV for quantum information studies. The rapid progress of the field is encouraging but there are several challenges which must be met to realize future quantum technologies in diamond. We elucidate how these hurdles can be overcome using femtosecond laser fabrication, to realize both quantum computing and nanoscale magnetic field sensing devices in synthetic diamond.
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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 | 0,001 | 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) | 0,004 | 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 ».