Color centers have attracted significant attention for their applications in quantum technology, making their integration into photonic structures an essential area of research to advance the realization of quantum platforms. In particular, resonant cavities offer a promising platform for enhancing the light-matter interaction of color centers. This work explores the fabrication of microcavities embedded with fluorescent nanodiamonds using two-photon polymerization (2PP). We investigate the trade-off between nanodiamond concentration in the photoresist and the resulting structural quality and cavity Q-factor. Our results demonstrate the successful integration of nanodiamonds into cylindrical cavities doped with 0.002 wt% concentration. These cavities maintain good quality factors on the order of 10⁵ and contain one to three fluorescent color centers. The position of the fluorescent nanodiamonds within the microcavities is confirmed using fluorescence spectroscopy, laser scanning microscopy (LSM), and Raman spectroscopy. Additionally, utilizing Finite-Difference Time-Domain (FDTD) simulations, we explore novel designs for efficient emitter-cavity coupling with color centers in 4H-Silicon Carbide (SiC) nanostructures. We optimized a double nanobeam cavity design supporting high-quality factor resonances and a "sawfish" cavity design for improved fabrication and light-matter interaction with color center in SiC. Building upon this knowledge, we discuss future directions for leveraging 2PP fabrication to integrate nanodiamonds with novel Whispering Gallery Modes (WGM) cavities, aiming at achieving low mode volumes to explore the Purcell effect. Therefore, this research paves the way for developing integrated devices containing nanodiamonds and WGM cavities for quantum technology applications.

Centros de cor têm recebido significativa atenção devido ao seu uso em aplicações de tecnologia quântica, tornando importante pesquisas envolvendo sua integração em estruturas fotônicas. Em particular, cavidades fotônicas são uma promissora plataforma para aumentar a interação da radiação com a matéria usando centros de cor. Neste trabalho, exploramos a fabricação de microcavidades dopadas com nanodiamantes fluorescentes usando fotopolimerização por absorção de dois fótons (A2F). Investigamos o compromisso entre a concentração de nanodiamantes no fotoresiste e a qualidade das estruturas fabricadas. Os resultados demonstram a integração bem-sucedida de nanodiamantes em cavidades cilíndricas dopadas com 0,002% em peso de nanodiamantes, mantendo fatores de qualidade na ordem de 10⁵. A posição dos nanodiamantes fluorescentes dentro das microcavidades foi confirmada por meio de espectroscopia de fluorescência, microscopia confocal e espectroscopia Raman. Além disso, utilizando simulações via o método de Diferenças Finitas no Domínio do Tempo, exploramos novas estruturas para promover o acoplamento eficiente entre centros de cor em Carbeto de Silício (SiC) e nanocavidades fotônicas. O design de uma dupla cavidade de cristal fotônico que suporta duas ressonâncias com alto fator de qualidade foi otimizada, e o design de uma nova geometria (cavidade do tipo sawfish) foi explorado com o intuito de facilitar a fabricação e melhorar a interação emissor-cavidade. Utilizando os conhecimentos adquiridos, foram propostos caminhos futuros para empregar a técnica de A2F para a integração de nanodiamantes em novas cavidades fotônicas que suportam modos de galeria sussurrante, com o objetivo de produzir estruturas com pequeno volume modal para explorar o engrandecimento Purcell. Portanto, este trabalho abre caminho para o desenvolvimento de estruturas fotônicas integradas contendo nanodiamantes, bem como cavidades fotônicas para aplicações em tecnologias quânticas.