System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 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_技高网
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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

技术编号:43887861 阅读:5 留言:0更新日期:2025-01-03 13:04
本发明专利技术公开了基于光纤式金刚石NV色心的量子传感器及其制备方法,其量子传感器包括:金刚石颗粒:用于产生发射荧光的金刚石NV色心;多模光纤:用于承载金刚石颗粒,并传输光信号;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,本申请将金刚石颗粒与多模光纤耦合,并在其表面镀金属Ag膜,形成金属微腔结构,束缚光在腔内不断循环和汇聚,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。

【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、针对现有技术中的上述不足,本专利技术提供的基于光纤式金刚石nv色心的量子传感器及其制备方法解决了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的问题。

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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【技术保护点】

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,其特征在于,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。

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【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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