Towards achieving strong coupling in 3D-cavity with solid state spin resonance

We investigate the microwave magnetic field confinement in several microwave 3D-cavities, using 3D finite-element analysis to determine the best design and achieve strong coupling between microwave resonant cavity photons and solid state spins. Specifically, we design cavities for achieving strong coupling of electromagnetic modes with an ensemble of nitrogen vacancy (NV) defects in diamond. We report here a novel and practical cavity design with a magnetic filling factor of up to 4 times (2 times higher collective coupling) than previously achieved using 1D superconducting cavities with small mode volume. In addition, we show that by using a double-split resonator cavity, it is possible to achieve up to 200 times better cooperative factor than the currently demonstrated with NV in diamond. These designs open up further opportunities for studying strong and ultra-strong coupling effects on spins in solids using alternative systems with a wider range of design parameters.Comment: 20 pages, 9 figure

Towards achieving strong coupling in three-dimensional-cavity with solid state spin resonance

We investigate the microwavemagnetic field confinement in several microwave three-dimensional (3D)-cavities, using a 3D finite-element analysis to determine the best design and achieve a strong coupling between microwaveresonantcavity photons and solid state spins. Specifically, we design cavities for achieving strong coupling of electromagnetic modes with an ensemble of nitrogen vacancy (NV) defects in diamond. We report here a novel and practical cavity design with a magnetic filling factor of up to 4 times (2 times higher collective coupling) than previously achieved using one-dimensional superconducting cavities with a small mode volume. In addition, we show that by using a double-split resonatorcavity, it is possible to achieve up to 200 times better cooperative factor than the currently demonstrated with NV in diamond. These designs open up further opportunities for studying strong and ultra-strong coupling effects on spins in solids using alternative systems with a wider range of design parameters. The strong coupling of paramagnetic spin defects with a photonic cavity is used in quantum computer architecture, to interface electrons spins with photons, facilitating their read-out and processing of quantum information. To achieve this, the combination of collective coupling of spins and cavity mode is more feasible and offers a promising method. This is a relevant milestone to develop advanced quantum technology and to test fundamental physics principles

Development of 3D High and Low Temperature Co-fired Ceramics parts by additive manufacturing

International audienc

Films minces ferroélectriques Ba2/3_{2/3}Sr1/3_{1/3}TiO3_3 par ablation laser pour applications hyperfréquences

Les matériaux oxydes ferroélectriques semblent des candidats potentiels intéressants pour les composants d'application dans le domaine des télécommunications. Parmi les matériaux ferroélectriques, le Titanate de Baryum Strontium Ba$_{\rm x}$Sr$_{\rm (1-x)}$TiO$_3$ a l'avantage d'avoir une température de transition qui varie suivant son taux x de substitution en baryum. Les films de Ba$_{2/3}$Sr$_{1/3}$TiO$_3$ sont élaborés sur substrats monocristallins MgO par ablation laser pulsée avec un laser KrF (248 nm, durée d'impulsion 14 ns), à un taux de répétition de 10 Hz avec une fluence de 3 J/cm$^2$ sur la surface de la cible et sous une atmosphère d'oxygène de 3.10$^{-1}$ mbar. Les échantillons réalisés ont été étudiés en diffraction des rayons X en configuration 0-20 afin de déterminer l'orientation des films déposés. Les échantillons sont ensuite caractérisés dans une cavité résonante en hyperfréquence (12,5 GHz) afin de déterminer leur permittivité diélectrique. L'introduction d'une sous-couche de Ba$_{2/3}$Sr$_{1/3}$TiO$_3$ déficitaire en oxygène permet d'obtenir des filnis d'épaisseur micronique possédant de bonnes caractéristiques cristallines et diélectriques

Développement d’un procédé plasma micro-ondes à pression atmosphérique

National audienc

Dépôt par ablation laser UV nanoseconde pour la réalisation de composants Télécom

Devant la multiplication des standards et des normes de systèmes de télécommunications sans fil, il apparaît un besoin important de composants accordables. Diverses solutions peuvent être envisagées parmi lesquelles, l'introduction de nouveaux matériaux et/ou de nouvelles structures, Micro-systèmes Electro-Mécaniques (MEMS-RF), capables de modifier les propriétés électriques des composants qui en sont constitués. Toutes les applications visées font appel à des techniques de conception adaptées, nécessitant la réalisation de filins minces, aux propriétés électriques et mécaniques parfaitement contrôlées. C'est pourquoi, le procédé de dépôt par ablation laser est un bon candidat notamment car il peut s'intégrer dans les chaînes de fabrication micro-électronique. L'étude que nous développons concerne la réalisation de composants passifs hyperfréquences accordables en utilisant des techniques basées, sur l'élaboration par ablation laser W nanoseconde (KrF 248 nm), d'une part d'hétérostructures (bi et tri-couches) de matériaux ferroélectrique Ba$_{2/3}$Sr$_{1/3}$TiO$_3$ et supraconducteur YBa$_2$Cu$_3$O$_{7-\sigma}$ et d'autre part, de films pour la fabrication de MEMS