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【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子传感,特别涉及基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器及其制备方法。
技术介绍
1、晶体中对可见光产生选择性吸收的缺陷部位称作色心。金刚石nv色心是金刚石中相邻的两个碳原子被一个氮原子和一个空位替换后,再捕获一个电子形成。基于金刚石nv色心的传感技术是近年来迅速崛起的一种量子传感技术,在传感性能上具有很多的优势。金刚石nv色心电子自旋的原子尺度使得传感探测能实现非常高的空间分辨率,并且其电子自旋可以与多种物理量发生相互作用,多用于磁场、电场、温度以及压强的测量。当受到外界磁场影响时,nv色心的光探测磁共振(odmr)谱会产生塞曼分裂。当受到外界电场影响时,斯塔克效应带来的能级变化使得odmr谱峰变化。关于温度和压强的测量工作,主要通过研究nv色心基态零场劈裂的变化。相比于原子蒸气和超导等量子测量系统,nv色心具有光稳定,热稳定以及无毒副作用,使得nv色心可工作在多种实验环境下。nv色心的自旋态可通过荧光读出,这使得实验人员可以通过荧光读取的方式轻松得到其自旋信息。因此,基于金刚石nv色心的量子传感技术将会推动新一代测量技术的发展。
2、现有技术中,通常采用物镜将激光聚焦至金刚石nv色心,金刚石nv色心产生荧光,再被物镜收集,通过二向色镜透射至有色滤光片上,最后被光电探测器接收到。但上述方法中激光的激发效率低并且荧光的收集效率低,使得光电探测器探测到的信号弱,nv色心自旋特性等高精度量子信息难以被检测到,影响物理场的超高空间分辨率探测。
技术实现思路
1、针
2、为了达到上述专利技术目的,本专利技术采用的技术方案为:基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器,包括:
3、金刚石颗粒:用于产生发射荧光的金刚石nv色心;
4、多模光纤:用于承载金刚石颗粒,并传输光信号;
5、所述金刚石颗粒和多模光纤通过在表面镀银构成金属微腔,所述金属微腔用于束缚光在腔内循环和汇聚。
6、进一步地:所述金刚石颗粒的粒径为1-100μm。
7、进一步地:所述多模光纤的涂覆层直径为200-1000μm,纤芯直径为50-800μm。
8、本申请还提供了基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器的制备方法,包括:
9、s1、将多模光纤端面平整截断,清除距离端面1-3mm处的多模光纤涂覆层,使纤芯裸露,并使用无水乙醇清除纤芯表面残留的涂覆层;
10、s2、将紫外线固化胶涂抹于多模光纤端面,并将金刚石颗粒置于多模光纤端面中心;
11、s3、使用紫外灯照射多模光纤端面直到紫外线固化胶完全固化;
12、s4、将裸露的纤芯和金刚石颗粒表面镀上金属ag膜,形成金属微腔。
13、进一步地:所述s2中,紫外线固化胶为丙烯酸酯型紫外线固化胶、硅氧烷型紫外线固化胶及环氧型紫外线固化胶中的任意一种。
14、进一步地:所述s4包括:
15、s41、向agno3溶液中滴加氨水,直至沉淀完全溶解至澄清后制得银氨溶液;
16、s42、将端面固定有金刚石颗粒的多模光纤亲水改性,得到改性后的多模光纤;
17、s43、将改性后的多模光纤置于银氨溶液中,并向银氨溶液中加入还原性溶液;
18、s44、静置直到多模光纤表面有金属光泽,将多模光纤取出置于烘箱进行干燥后,将裸露的纤芯和金刚石表面镀上金属ag膜。
19、进一步地:所述s42包括:
20、s421、将端面固定有金刚石颗粒的多模光纤置于等离子清洗机的舱室内;
21、s422、关闭等离子清洗机的三通阀,打开真空泵,使舱室处于负压状态;
22、s423、打开等离子清洗机的针阀使气体通入,启动等离子发生器对端面固定有金刚石颗粒的多模光纤进行清洗;
23、s424、依次关闭等离子发生器、针阀和真空泵,并将舱室排气至常压状态,得到改性后的多模光纤。
24、进一步地:所述s43中,还原性溶液为0.05ml质量分数为40%的甲醛溶液、0.15ml质量分数为20%的乙醛溶液以及1ml质量分数为10%的葡萄糖溶液中的任意一种。
25、本专利技术的有益效果为:
26、采用金属微腔结构,有效的提高了激光的激发效率和荧光的收集效率,增强了光电探测器探测到的信号强度,实现了对nv色心自旋特性等高精度量子信息检测,从而有效的服务于物理场的超高空间分辨率探测。
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1.基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器,其特征在于,所述金刚石颗粒的粒径为1-100μm。
3.根据权利要求1所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器,其特征在于,所述多模光纤的涂覆层直径为200-1000μm,纤芯直径为50-800μm。
4.应用于权利要求1-3任一权利要求所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器的制备方法,其特征在乎,包括:
5.根据权利要求4所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器的制备方法,其特征在于,所述S2中,紫外线固化胶为丙烯酸酯型紫外线固化胶、硅氧烷型紫外线固化胶及环氧型紫外线固化胶中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器的制备方法,其特征在于,所述S4包括:
7.根据权利要求6所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器的制备方法,其特征在于,所述S42包括:
8.根据权利要求6所述的基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器的制备方法,其特征在
...【技术特征摘要】
1.基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器,其特征在于,所述金刚石颗粒的粒径为1-100μm。
3.根据权利要求1所述的基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器,其特征在于,所述多模光纤的涂覆层直径为200-1000μm,纤芯直径为50-800μm。
4.应用于权利要求1-3任一权利要求所述的基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器的制备方法,其特征在乎,包括:
5.根据权利要求4所述的基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器的制备方法,其特征在于,所述s2...
【专利技术属性】
技术研发人员:李顺波,郭威,王力,闫逸飞,陈李,
申请(专利权)人:重庆大学,
类型:发明
国别省市:
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