Синтез ультрачистых монокристаллов алмаза из газовой фазы для задач квантовой информатики и создания ВКР лазеров ближнего ИК и желтого диапазонов спектра

Проект нацелен на разработку методов синтеза высокочистых алмазных монокристаллов и легированных эпитаксиальных слоев в СВЧ плазме для двух применений: (1) создания ярких фотонных источников на центрах окраски «примесь-вакансия» (SiV, NV) для квантовых информационных технологий; (2) создания импульсных лазеров с генерацией на вынужденном комбинационном рассеянии (ВКР) света ближней инфракрасной области и в оранжевом диапазоне спектра (длина волны около 600 нм). Центры окраски в алмазе могут быть стабильными однофотонными источниками при комнатной температуре, что особенно ценно для реализации схем оптической квантовой информатики. ВКР-лазеры на алмазе в силу высокого коэффициента усиления и теплопроводности алмаза позволяют достигать высокой средней мощности, и при этом быть компактными. Новым подходом в создании центров окраски SiV является использование изотопически чистых по Si прекурсоров (силан SiH4), а также обогащенных по изотопу углерода 12С алмазных слоев для получения предельно узких линий люминесценции SiV. Это позволит получать ансамбли источников с идентичными спектральным свойствами. Также впервые будут разработаны способы легирования алмаза германием из газовой фазы для создания и изучения оптических свойств нового центра окраски германий-вакансия Ge-V с яркой фотолюминесценцией, как возможной альтернативы центрам SiV, NV. В части создания алмазных ВКР-лазеров в ближней ИК и желто-оранжевой области дальнейший прогресс требует повышение к.п.д. и существенного увеличения средней мощности генерации, выведение ее на ваттный уровень,. Эта задача будет решаться за счет использования более совершенных алмазных кристаллов, резкого повышения мощности накачки, и оптимальных оптических схем ВКР-лазера. Оранжевый ВКР лазер на алмазе мощностью более 1 Вт будет разработан впервые.