Caratterizzazione ottica degli Hamiltoniani di spin degli stati eccitati e delle transizioni di clock alla lunghezza d’onda delle telecomunicazioni in Tm3+:YAlO3

Abstract degli autori

La linea a fononi zero (ZPL) tra i due manifolds dello stato eccitato 3F4 e 3H4 dello ione trivalente di tulio nella perovskite di ittrio e alluminio (Tm3+:YAlO3) ricade nella banda E delle telecomunicazioni, intorno a 1451 nm, e presenta un tempo di coerenza ottica di alcuni μs a temperature criogeniche. Per migliorare questo tempo in vista di potenziali applicazioni, per esempio sorgenti di singoli fotoni e memoria quantistica ottica, abbiamo caratterizzato le proprietà magnetiche dei livelli di Stark più bassi di questi due manifolds. Variando l’ampiezza e l’orientamento del campo magnetico esterno, abbiamo misurato la scissione di Zeeman nucleare potenziata, esaminando lo scostamento in frequenza delle buche laterali in funzione del campo, create mediante bruciamento di buche spettrali, e abbiamo caratterizzato lo spostamento inhomogeneo della linea causato dall’interazione di Zeeman quadratica. Nel loro insieme, queste misure ci hanno permesso di stabilire gli Hamiltoniani di spin per il livello di Stark più basso dei manifolds 3F4 e 3H4 e di prevedere transizioni di clock ottiche per particolari orientamenti e intensità del campo magnetico.