迈向固态钍-229核钟的纳米光子平台

尽管钍-229核异构体近期已被观测到并能通过激光激发,但将光学核操控技术转化为芯片级固态频率标准仍是一个待攻克的难题。本研究提出了一种纳米光子学平台,通过将钍-229的低能异构跃迁嵌入高Q值氟化物光子谐振腔,实现全固态核时钟。通过将钍核系综与受限光学模式耦合,研究团队证明谐振腔内的共振场增强可大幅提升核激发率,使实用激光强度下的光学探测成为可能。该工作建立了核-光子相互作用动力学模型,并规划了技术路线图,包括氟化物晶体谐振腔制备、钍离子注入、集成激光器核激发、以及真空紫外光子的芯片级检测等关键环节。作为概念验证,研究人员将钍-229植入氟化物晶体回音壁模式谐振腔,评估了离子注入损伤对谐振性能的影响。该平台通过整合材料集成与纳米光子学领域的最新进展,为开发紧凑型、可扩展核频率标准开辟了现实路径。
作者单位: VIP可见
提交arXiv: 2026-04-22 15:35

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