ИСТИНА

Проект направлен на реализацию волоконной платформы на основе специальных оптических волокон, в том числе фотонно-кристаллических световодов, для адресного возбуждения и регистрации люминесценции наночастиц, включая наночастицы алмаза с единичными центрами окраски азот-вакансия (NV-центров), и создания источника одиночных фотонов. Задачи российской группы на втором этапе связаны с развитием методик линейного и нелинейного оптического возбуждения NV-центров наночастиц алмаза, волноводного захвата их флуоресцентного отклика и его доставку к детектору в волноводном режиме с помощью системы микро- и наносветоводных каналов фотонно-кристаллических световодов.

Продемонстрирована методика эффективного сбора излучения бесфононной линии NV-центров наночастицами алмаза с помощью фотонно-кристаллических световодов с твердотельной и полой сердцевиной. Структура обоих типа фотонно-кристаллических световодов подобрана таким образом, чтобы излучение бесфононной линии NV-центров захватывалось и распространялось в волноводных модах. В волокнах с твердотельной сердцевиной это достигается благодаря эванесцентному полю волноводных мод, поддерживаемых очень маленькой сердцевиной. С другой стороны, в полых фотонно-кристаллических световодах спектр испускания NV-центров соответствует полосе пропускания волокна, управляемой при помощи фотонно-запрещенных зон оболочки и по которому распространяется излучение. Реализована двухэтапная фотометрия с поляризационным анализом люминесценции наночастиц алмаза с NV центрами. На начальном этапе с помощью широкопольной фотометрии идентифицируются наночастицы алмаза с NV центрами, осажденными на предметное стекло, а далее поляризационные измерения помогают найти наночастицы с наименьшим количеством NV центров, которые представляются наиболее перспективными объектами для реализации источника одиничных фотонов Осуществлено измерение динамики флуоресценции NV-центров в искусственном алмазе нелинейно-оптическим методом смешения частоты с фемтосекундным временным разрешением. Экспериментально показано, что время начала люминесценции из верхнего состояния составляет величину не более 200 фс, при этом точность измерения ограничивается лишь длительностью использованных возбуждающих импульсов. Данная методика принципиально позволяет исследовать более быструю электронно-колебательную динамику переходов в NV центрах, смешения синглетного и триплетного состояний и когерентного возбуждения фононов в алмазе.