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快速响应的NV色心微波传感器实现及测量
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作者 张家璇 刘鑫 +2 位作者 张立婷 李中豪 温焕飞 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期158-160,共3页
高精度微波快速测量技术是电磁频谱分析监测的核心,微波测量技术为微波传感器的高精度测量提供了可能。通过建立NV色心空间磁场能级响应频率精密调谐模型,结合NV色心光学宽场成像技术,实现了高精度、响应快可调的微波测量。首先,通过连... 高精度微波快速测量技术是电磁频谱分析监测的核心,微波测量技术为微波传感器的高精度测量提供了可能。通过建立NV色心空间磁场能级响应频率精密调谐模型,结合NV色心光学宽场成像技术,实现了高精度、响应快可调的微波测量。首先,通过连续光探测磁共振(ODMR)技术,结合宽场成像技术,通过像素级磁场强度-微波频率转化关系,实现宽场成像的微波测量;进而将连续扫频技术转变为施加定频进行检测,通过同步监测频点不同的响应特性,验证了测试结果的有效性。以上结果为高精度固态量子频谱分析仪、高瞬时带宽频谱微波传感器提供了重要技术基础。 展开更多
关键词 微波检测 磁场调谐 NV色心 光探测磁共振技术
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基于金刚石氮-空位色心的新型钢筋检测方法
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作者 余志武 伍军 +3 位作者 柏秋丽 赵博文 张少春 周梦良 《微纳电子技术》 CAS 2024年第9期133-141,共9页
针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激... 针对传统混凝土钢筋探测仪检测深度大多在100 mm以下且误差较大的问题,基于量子精密测量中金刚石氮-空位(NV)色心体系搭建了新型钢筋检测实验平台。金刚石NV色心因其优异的自旋性质和光学特性,对磁场有极高的分辨率。使用532 nm波长激光和微波对金刚石进行激光激发及微波调控,金刚石中的NV色心探测被测磁场,通过扫描光探测磁共振谱(ODMR)得到反射的微波功率,从而计算钢筋的尺寸及位置信息。结果表明自制的微波天线在2.87 GHz谐振频率下的回波损耗(S11)为-9.297 dB,在150 mm深度完成混凝土中钢筋位置、个数和直径的检测,钢筋位置平均误差≤4.3 mm,钢筋直径误差≤2.7 mm。 展开更多
关键词 氮-空位(NV)色心 钢筋 微波反射 光探测磁共振(odmr)
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EDESR and ODMR of Impurity Centers in Nanostructures Inserted in Silicon Microcavities
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作者 Nikolay T Bagraev Vladimir A. Mashkov +7 位作者 Edward Yu Danilovsky Wolfgang Gehlhoff Dmitrii S. Gets Leonid E Klyachkin Andrei A Kudryavtsev Roman V. Kuzmin Anna M Malyarenko Vladimir V Romanov 《Journal of Modern Physics》 2011年第6期544-558,共15页
We present the first findings of the new electrically- and optically-detected magnetic resonance technique [ED electron spin resonance (EDESR) and (ODMR)] which reveal single point defects in the ultra-narrow silicon ... We present the first findings of the new electrically- and optically-detected magnetic resonance technique [ED electron spin resonance (EDESR) and (ODMR)] which reveal single point defects in the ultra-narrow silicon quantum wells (Si-QW) confined by the superconductor δ-barriers. This technique allows the ESR identification without the application of the external cavity as well as a high frequency source and recorder, with measuring the only magnetoresistance (EDESR) and transmission (ODMR) spectra within frameworks of the excitonic normal-mode coupling (NMC) caused by the microcavities embedded in the Si-QW plane. The new resonant positive magnetoresistance data are interpreted here in terms of the interference transition in the diffusive transport of free holes respectively between the weak antilocalization regime in the region far from the ESR of a paramagnetic point defect located inside or near the conductive channel and the weak localization regime in the nearest region of the ESR of that defect. 展开更多
关键词 Silicon MICROCAVITY Quantum Well ESR Bound EXCITON Trigonal CENTERS Single CENTERS Carbon odmr
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金刚石氮-空位色心连续式温度测量灵敏度分析 被引量:1
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作者 邢力 冯晓娟 张金涛 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期707-713,共7页
金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV-)色心系综在温度测量原理上具有超高灵敏、微纳米级空间分辨率的特点,该方法利用色心最外层2个未成对电子自旋相互作用产生的零场分裂能实现温度测量,通常采用灵敏度分析方法来衡量其温度敏感信号的... 金刚石氮-空位(nitrogen-vacancy,NV-)色心系综在温度测量原理上具有超高灵敏、微纳米级空间分辨率的特点,该方法利用色心最外层2个未成对电子自旋相互作用产生的零场分裂能实现温度测量,通常采用灵敏度分析方法来衡量其温度敏感信号的信噪比。为有效提高灵敏度,推导了无外加磁场时连续式温度测量灵敏度的理论模型,分析了影响信噪比的主要因素;优化了微波天线直径、激光和微波功率对光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,ODMR)谱线线宽和荧光对比度的影响。在303~318 K范围内标定了零场分裂能D与温度T的关系,得到系统所用高浓度色心样品的d D/d T为-73.42 kHz/K,标定结果的相对标准偏差为5.3%。最终对不同温度的灵敏度进行测量,低频段平均灵敏度达到0.50 K/Hz 1/2(<10 Hz)的水平。 展开更多
关键词 计量学 金刚石氮-空位色心系综 零场分裂能 温度测量 光探测磁共振 灵敏度
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基于金刚石NV色心的微角度测量方法
5
作者 伍大锦 石振荣 +2 位作者 李中豪 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第3期422-426,共5页
微角度检测在超高精密测量技术中有着重要的作用。研发了一种基于金刚石氮空位(NV)色心的微角度测量方法,其中NV色心作为微角度检测敏感单元,共轴磁铁作为传感单元,由于共轴磁铁和金刚石NV轴之间不同夹角下的磁场强度变化引起金刚石NV... 微角度检测在超高精密测量技术中有着重要的作用。研发了一种基于金刚石氮空位(NV)色心的微角度测量方法,其中NV色心作为微角度检测敏感单元,共轴磁铁作为传感单元,由于共轴磁铁和金刚石NV轴之间不同夹角下的磁场强度变化引起金刚石NV色心自旋能级波动,从而使得光学探测磁共振(ODMR)信号漂移,通过闭环频率锁定技术的实时追踪实现微角度的检测。并对微角度测量进行了理论分析和实验测试,理论和实验结果基本一致。同时,通过该方法获得了微角度传感检测的灵敏度为200 mV/deg,分辨率为10 mdeg,系统的等效角度均方根噪声为0.69 mdeg/Hz^(1/2)。该方法为高灵敏度、高分辨率的微角度检测提供了新的手段,同时实时追踪金刚石多个NV轴,可实现姿态矢量微角度检测。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 微角度检测 电子自旋 光学探测磁共振(odmr) 共轴磁铁
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集群金刚石NV色心量子自旋定向激发磁传感增强方法
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作者 张扬 刘燕杰 +3 位作者 郝文渊 温焕飞 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第2期280-285,共6页
为满足工业磁传感器高灵敏度、高信噪比(SNR)测量需求,基于自制的共聚焦磁检测系统,提出一种基于脉冲幅度调制技术的集群金刚石氮空位(NV)色心量子自旋定向激发(QSDE)方法。利用任意波形发生器构建sin型QSDE脉冲光探测磁共振序列,抑制... 为满足工业磁传感器高灵敏度、高信噪比(SNR)测量需求,基于自制的共聚焦磁检测系统,提出一种基于脉冲幅度调制技术的集群金刚石氮空位(NV)色心量子自旋定向激发(QSDE)方法。利用任意波形发生器构建sin型QSDE脉冲光探测磁共振序列,抑制传感体系中对微波敏感的Ns杂质与NV色心产生耦合效应带来的线宽展宽与噪声,提升谱线对比度的同时降低了线宽与噪声,突破微波强度对灵敏度和SNR的限制。经实验验证,相较连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法,该方法可将磁传感灵敏度和信噪比分别大约提升5倍和20 dB,为量子精密测量领域开辟了全新的技术路径和研究思路。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 磁传感 量子精密测量 光探测磁共振(odmr) 脉冲调制 量子自旋定向激发
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面向固态电子自旋操控的紧凑Ω形微波辐射结构设计 被引量:1
7
作者 高研杰 郭浩 唐军 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第5期690-697,共8页
设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm&... 设计了一种面向金刚石中氮空位(NV)电子自旋调控的紧凑Ω形印制电路板(PCB)表面贴装微波辐射结构,通过计算PCB上2.87 GHz微波的1/2波长长度限制整体结构尺寸,完成设计后加工,并进行测试表征。制备的微波辐射结构尺寸为20 mm×29 mm×0.16 mm,辐射强度高,能够方便地在金刚石附近放置射频线圈等部件进行核自旋调控。在测量过程中,不同磁场下的光探测磁共振谱表明,在2.7~2.87 GHz的范围内,光探测磁共振(ODMR)谱均具有很好的信噪比和对比度。使用Rabi信号表征了辐射结构的微波辐射能力,测量得到的Rabi频率可达3.5 MHz。最后在两个不同的磁场条件下,测量了金刚石样品的自旋回波信号。实验测试结果表明,设计的PCB上紧凑Ω形微波辐射结构具有很好的电子自旋操控能力,可为核自旋调控部件提供安装空间,能很好地应用在基于固态电子自旋的精密测量中。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 量子态操控 光探测磁共振(odmr) 微波辐射结构
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NV色心磁场测量装置圆极化操控技术
8
作者 韩志强 汤炜 +2 位作者 徐啸 陈泓玮 王立权 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2023年第2期313-319,共7页
由于金刚石氮空位(NV)色心的磁测量装置兼具高空间分辨率与高测量灵敏度的优点可用于半实物仿真暗室内弱磁场的测量。对金刚石NV色心磁测量装置的圆极化操控技术进行研究,设计圆极化谐振器,并结合高输出功率的射频放大器实现NV色心能级... 由于金刚石氮空位(NV)色心的磁测量装置兼具高空间分辨率与高测量灵敏度的优点可用于半实物仿真暗室内弱磁场的测量。对金刚石NV色心磁测量装置的圆极化操控技术进行研究,设计圆极化谐振器,并结合高输出功率的射频放大器实现NV色心能级的选择性操控。通过光学检测磁共振(ODMR)与拉比振荡实验验证操控系统的性能,结果表明该系统的圆极化度高达93.24%,可实现高效的圆极化量子态操控。该技术有望在磁测量中去除线圈或永磁体提供的磁场偏置,缩小NV色心磁测量装置的体积,对暗室内弱磁场测量技术的发展具有重要意义。 展开更多
关键词 金刚石 磁场测量 氮空位(NV)色心 量子态操控 光学检测磁共振(odmr) 圆极化谐振器
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基于系综NV色心的温度传感器关键技术 被引量:5
9
作者 赵娟 秦丽 +3 位作者 马宗敏 张少文 傅月平 高健 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第12期885-889,909,共6页
金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以... 金刚石中的氮空位中心(NV色心)具有独特的自旋特性,且其电子自旋受周围环境如温度的影响,从而可以通过探测NV色心的电子自旋态实现对温度的精密测量。在精密测量中,NV色心的哈密顿量起重要作用,而哈密顿量受周围环境温度的影响,所以研究了291-390 K温度下系综NV色心的光探测磁共振(ODMR)信号与温度的关系。随着温度的升高,零场劈裂D值逐渐减小,并且获得370-390 K时零场劈裂D值与温度间存在斜率为-61.65 kHz/K的线性关系,并对ODMR信号进行微波调制,这对以后实现高精度的温度场测量具有很好的应用前景,也为研究金刚石材料的温度特性提供了很好的技术支持。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 零场劈裂D值 光探测磁共振(odmr)信号 温度探测 纳米传感
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NV色心磁测量研究现状及发展趋势 被引量:4
10
作者 马宗敏 郭卫军 +4 位作者 郑斗斗 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第9期754-762,共9页
综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术... 综述了金刚石氮空位(NV)色心磁测量研究现状及发展趋势。对NV色心DC磁测量和AC磁测量主要方法进行了系统的对比分析,着重介绍了采用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)方法检测DC磁场的发展趋势并分析其优势和不足之处,以及利用Spin Echo技术对AC磁测量的分析研究。然后介绍了NV色心在集成NV色心磁力计、体细胞NV色心磁测量以及硬盘驱动器检测等方面的应用,指出未来NV色心磁测量主要向高灵敏度、小型化、集成化、便携化的方向发展。最后分析得出NV色心DC磁测量存在微波和激光功率导致ODMR线宽展宽,延长退相位时间是提高DC磁灵敏度最主要的手段。NV色心AC磁测量则对系统电噪声和磁噪声等环境因素要求较高,延长退相干时间是提高AC磁灵敏度的关键因素。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 AC磁测量 DC磁测量 连续波光探测磁共振(CW-odmr) Spin Echo
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Experimental investigation of vector static magnetic field detection using an NV center with a single first-shell ^(13)C nuclear spin in diamond 被引量:1
11
作者 Feng-Jian Jiang Jian-Feng Ye +4 位作者 Zheng Jiao Jun Jiang Kun Ma Xin-Hu Yan Hai-Jiang Lv 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期481-486,共6页
We perform a proof-of-principle experiment that uses a single negatively charged nitrogen–vacancy(NV) color center with a nearest neighbor ^13C nuclear spin in diamond to detect the strength and direction(includin... We perform a proof-of-principle experiment that uses a single negatively charged nitrogen–vacancy(NV) color center with a nearest neighbor ^13C nuclear spin in diamond to detect the strength and direction(including both polar and azimuth angles) of a static vector magnetic field by optical detection magnetic resonance(ODMR) technique. With the known hyperfine coupling tensor between an NV center and a nearest neighbor ^13C nuclear spin, we show that the information of static vector magnetic field could be extracted by observing the pulsed continuous wave(CW) spectrum. 展开更多
关键词 color centers optical detection magnetic resonance (odmr) MAGNETOMETER
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Estimation of vector static magnetic field by a nitrogen-vacancy center with a single first-shell ^(13)C nuclear(NV–^(13)C)spin in diamond
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作者 Feng-Jian Jiang Jian-Feng Ye +2 位作者 Zheng Jiao Zhi-Yong Huang Hai-Jiang Lv 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第5期474-480,共7页
We suggest an experimental scheme that a single nitrogen-vacancy(NV) center coupled to a nearest neighbor ^13C nucleus as a sensor in diamond can be used to detect a static vector magnetic field. By means of optical... We suggest an experimental scheme that a single nitrogen-vacancy(NV) center coupled to a nearest neighbor ^13C nucleus as a sensor in diamond can be used to detect a static vector magnetic field. By means of optical detection magnetic resonance(ODMR) technique, both the strength and the direction of the vector field could be determined by relevant resonance frequencies of continuous wave(CW) and Ramsey spectrums. In addition, we give a method that determines the unique one of eight possible hyperfine tensors for an(NV–^13C) system. Finally, we propose an unambiguous method to exclude the symmetrical solution from eight possible vector fields, which correspond to nearly identical resonance frequencies due to their mirror symmetry about ^14N–Vacancy–^13 C(^14N–V–^13C) plane. 展开更多
关键词 color centers optical detection magnetic resonance (odmr) MAGNETOMETER
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金刚石NV色心磁力计极限灵敏度优化方法 被引量:7
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作者 赵锐 赵彬彬 +3 位作者 王磊 郭浩 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2018年第9期683-687,699,共6页
光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR... 光探测磁共振(ODMR)信号作为氮空位(NV)色心磁力计进行磁检测的主要手段,其主要受到微波功率强度和激光功率强度的影响。对金刚石NV色心磁力计展开研究,根据其检测原理,探究其极限灵敏度优化方法。搭建了ODMR信号的检测系统,对ODMR信号的激发功率进行了探究。实验结果表明在该实验系统下,微波功率约为60 mW、激光功率约为10 mW是最优的ODMR信号激发功率,可以使磁力计灵敏度达到最优,得到其理论值为17.80 nT/Hz^1/2。为金刚石NV色心磁力计灵敏度的进一步提高提供了改进方法。 展开更多
关键词 金刚石氮空位(NV)色心 光探测磁共振(odmr)信号 微波 激光 极限灵敏度 磁力计
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一种基于金刚石NV色心系综的磁力计 被引量:4
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作者 赵彬彬 郭浩 +2 位作者 赵锐 唐军 刘俊 《微纳电子技术》 北大核心 2019年第3期218-223,共6页
金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术... 金刚石氮空位(NV)色心系综磁力计的灵敏度受激光激发效率的影响很大。对此通过增加激光与金刚石的接触面积来提高NV色心的激发效率,搭建了共聚焦磁检测系统。建立了NV色心的原子模型,根据其磁检测的原理,可通过光探测磁共振(ODMR)技术来检测外部磁场。沿着金刚石[111]晶向施加静磁场,四个共振峰所对应的微波频率与磁场强度呈现线性关系。因此,可通过检测共振峰的漂移来解算出外部磁场强度。在激光功率50 mW、微波功率23 dBm时,计算得出室温下该磁力计的极限灵敏度达到0.3 nT/Hz1/2,实验测得系统的磁噪声灵敏度为0.2 nT/Hz1/2。通过提高金刚石NV色心激发效率可以进一步提高金刚石磁力计的灵敏度。 展开更多
关键词 磁力计 金刚石系综 氮空位色心 光探测磁共振(odmr) 极限灵敏度
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量子调控型NV色心系综磁强计灵敏度优化 被引量:2
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作者 郭卫军 郑斗斗 +4 位作者 王军旗 柴笑晗 牛刘敏 秦丽 马宗敏 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第1期54-58,79,共6页
氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量... 氮空位(NV)色心是金刚石中固有的缺陷,具有纳米量级的空间分辨率和微特斯拉量级的磁灵敏度,可以实现高灵敏度与高空间分辨率的微弱磁检测。利用NV系综磁敏感单元,可以将固态电子自旋信号实时检测技术应用于NV磁强计。准确进行AC磁测量是研究的关键。利用NV色心电子自旋进行量子调控,通过光探测磁共振(ODMR)测试确定共振频率,二能级Rabi振荡测试确定Rabi频率以及退相干时间测试确定横向弛豫时间。由于自旋回波存在相位积累,导致荧光布局数发生改变。最后利用量子相位随荧光布局数的关系计算出最大AC磁场灵敏度约为0.8 pT/■。 展开更多
关键词 金刚石 NV色心 AC磁测量 光探测磁共振(odmr)测试 RABI振荡 退相干时间
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基于金刚石NV色心磁传感器微波调制频率优化的高灵敏度磁传感方法 被引量:2
16
作者 张卫东 邓胜礼 +1 位作者 郭浩 唐军 《微纳电子技术》 北大核心 2020年第3期204-208,215,共6页
基于金刚石氮空位(NV)色心系综的磁传感器磁场检测的绝对灵敏度与光探测磁共振(ODMR)的解调曲线的最大斜率呈反比,而解调曲线的斜率主要取决于磁传感器的调制参数。重点研究了磁传感器的灵敏度与调制频率之间的关系。介绍了NV色心的能... 基于金刚石氮空位(NV)色心系综的磁传感器磁场检测的绝对灵敏度与光探测磁共振(ODMR)的解调曲线的最大斜率呈反比,而解调曲线的斜率主要取决于磁传感器的调制参数。重点研究了磁传感器的灵敏度与调制频率之间的关系。介绍了NV色心的能级结构,根据其磁检测原理,采用基于微波频率调制解调的ODMR技术来检测外部微弱磁场。介绍了计算磁灵敏度的理论模型。通过实验证明,当激光功率为50 mW、微波功率为7 dBm、调制频率为18 kHz时,解调曲线的斜率为1.1461 mV/kHz,相比于未优化前(0.0868 mV/kHz)提高了约12.2倍。散粒噪声限制的磁传感器的灵敏度约为4 nT/Hz1/2(理论计算结果约为1 nT/Hz1/2)。 展开更多
关键词 磁传感器 微波频率调制解调 调制频率 金刚石NV系综 光探测磁共振(odmr)
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NV磁强计微型化激光测试技术研究 被引量:1
17
作者 牛刘敏 马宗敏 +3 位作者 柴笑晗 王军旗 傅月平 秦丽 《国外电子测量技术》 北大核心 2021年第4期68-71,共4页
微型化集成NV磁强计以其灵敏的磁探测性能以及优越的空间分辨率引起了广泛的研究,而NV磁强计所采用的高稳固体激光器体积过大发热严重,成为微型化集成NV磁强计投入实际应用的阻碍。开创性地提出将微型半导体激光元件与驱动器集成应用于N... 微型化集成NV磁强计以其灵敏的磁探测性能以及优越的空间分辨率引起了广泛的研究,而NV磁强计所采用的高稳固体激光器体积过大发热严重,成为微型化集成NV磁强计投入实际应用的阻碍。开创性地提出将微型半导体激光元件与驱动器集成应用于NV磁强计测量调控系统实现微系统磁探测的系统优化,极大的推动了集成化磁强计的研发进程,并通过实验样机平台检测验证了微型化激光模组应用于金刚石NV色心测磁的可行性,实验结果表明在激光功率为5 mW,微波功率19 dBm的情况下,光子散粒噪声的极限灵敏度可以达到2.75nT√Hz,系统最小可检测磁场约为32 nT,验证了微型化系统的可行性与稳定性,为进一步微型化集成NV磁强计投入应用打下了基础。 展开更多
关键词 金刚石 NV磁强计 集成化激光模组 功率谱密度 光探测磁共振(odmr)
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基于金刚石系综NV色心的温度磁传感特性 被引量:1
18
作者 柴笑晗 王军旗 +4 位作者 傅月平 牛刘敏 郑斗斗 袁华 马宗敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第7期641-645,共5页
基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温... 基于金刚石系综氮空位(NV)色心量子传感技术,搭建了高精度量子传感温度测量实验平台,探究了金刚石NV色心温度传感特性。通过测试不同温度下的光探测磁共振(ODMR)信号,验证了NV色心的零场劈裂参数(D)会随着温度(T)变化这一结论,即随着温度的升高,ODMR信号整体往左漂移。测得在293~343 K内,D与T呈线性关系,且斜率为-62.4 kHz/K。本实验不仅为高灵敏度和高空间分辨率的纳米尺度温度场测量提供了方法,也对NV色心温度传感器的设计和NV色心量子精密测量提供了技术支持。 展开更多
关键词 金刚石 氮空位(NV)色心 温度传感器 光探测磁共振(odmr) 温度磁传感
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全轴激发提升系综金刚石NV色心磁灵敏度 被引量:1
19
作者 王孝成 赵俊枝 +2 位作者 王雪敏 秦丽 马宗敏 《电子测量技术》 北大核心 2022年第10期20-25,共6页
金刚石中系综氮空位(NV)中心作为高灵敏度磁强计得到了广泛的研究,并且在许多领域得到了应用。为解决传统的测量方式中仅利用了单个轴向的NV色心进行激发与检测使得荧光信号对比度较低以及磁检测灵敏度受限制的问题,本文使用了一种双频... 金刚石中系综氮空位(NV)中心作为高灵敏度磁强计得到了广泛的研究,并且在许多领域得到了应用。为解决传统的测量方式中仅利用了单个轴向的NV色心进行激发与检测使得荧光信号对比度较低以及磁检测灵敏度受限制的问题,本文使用了一种双频微波进行全轴激发的方法,通过特定[111]晶向的偏置磁场使得光探测磁共振谱线呈现出两对共振峰,并将对应的双频微波进行叠加完成同步调控。经过一系列实验验证,得到拉比振荡信号与自旋回波信号的荧光对比度分别比传统方法提高2.83倍和3.81倍,系统的极限磁噪声灵敏度提升了约14.3倍达到了0.76nT√Hz,最终证明全轴激发对提升系统磁灵敏度的可行性。 展开更多
关键词 氮空位(NV)色心 光探测磁共振(odmr) 量子调控 磁场检测 量子光学
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基于金刚石氮空位色心的矢量磁强计
20
作者 王军旗 柴笑晗 +3 位作者 牛刘敏 郭卫军 秦丽 马宗敏 《微纳电子技术》 CAS 北大核心 2021年第8期700-707,共8页
金刚石氮空位(NV)色心作为高灵敏度的磁强计被广泛应用于各种领域。针对矢量磁场探测问题,在理论上建立了NV色心矢量磁场探测的物理模型,并通过仿真得到了磁场与NV色心晶向的定量关系;实验中,自主搭建了共聚焦光路测量系统,通过测量光... 金刚石氮空位(NV)色心作为高灵敏度的磁强计被广泛应用于各种领域。针对矢量磁场探测问题,在理论上建立了NV色心矢量磁场探测的物理模型,并通过仿真得到了磁场与NV色心晶向的定量关系;实验中,自主搭建了共聚焦光路测量系统,通过测量光探测磁共振(ODMR)及Rabi振荡光谱信号,得到了不同磁场角度下的信号,实验结果与理论仿真相符。磁场可检测带宽为0~10 kHz,更高的带宽可通过脉冲调控实现。磁场的角度分辨率为5°,当角度偏转5°,荧光光谱电子自旋共振(ESR)信号以及Rabi振荡信号发生明显变化,且通过噪声谱得到三轴磁场的最小可检测灵敏度为4.3nT√Hz。通过理论和实验验证了不同的矢量磁场会对NV色心产生不同的变化,表明其矢量磁强计的可行性。研究结果为以后NV色心磁强计的发展提供了技术支持。 展开更多
关键词 磁强计 氮空位(NV)色心 光探测磁共振(odmr) 量子调控 矢量磁场探测
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