[發(fā)明專利]高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111488912.4
• 申請(qǐng)日: 2021-12-07
• 公開（公告）號(hào): CN114167324A
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高楊;馬維明;郭海中;李磊;喬瑩瑩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): G01R33/032
• 分類號(hào): G01R33/032
• 代理公司: 鄭州裕晟知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 41142
• 代理人: 王宇飛

1.高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：包括激光器、聲光調(diào)制器、二相色鏡、第一物鏡、錐形光纖探頭、金屬腔帶通濾波器、微波源、光電探測(cè)器、信號(hào)分析儀、計(jì)算機(jī)，所述激光器發(fā)射的綠色激光射入所述聲光調(diào)制器，所述聲光調(diào)制器調(diào)制后的激光通過二相色鏡反射到第一物鏡，所述第一物鏡和所述錐形光纖探頭通過光纖耦合器連接，所述錐形光纖探頭的末尾端附著有帶有氮空位色心的金剛石，所述微波源為所述金屬腔帶通濾波器提供微波場(chǎng)，所述錐形光纖探頭的末尾端穿入所述金屬腔帶通濾波器內(nèi)，為金剛石氮空位色心提供三維微波場(chǎng)，所述金屬腔帶通濾波器外部設(shè)有外加磁場(chǎng)，所述金剛石氮空位色心發(fā)出紅色熒光，所述紅色熒光經(jīng)由錐形光纖探頭返回，穿過第一物鏡經(jīng)二相色鏡濾除綠色激光后，被所述光電探測(cè)器收集并確定熒光強(qiáng)度，所述光電探測(cè)器和所述信號(hào)分析儀連接，所述信號(hào)分析儀和所述計(jì)算機(jī)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：還包括第一反光鏡、第二反光鏡、第三反光鏡、第一透鏡、第二透鏡、遮光欄、第二物鏡，所述激光器產(chǎn)生的綠色激光依次經(jīng)由第一反光鏡和第一透鏡攝入激光調(diào)制器內(nèi)，所述聲光調(diào)制器依次經(jīng)由遮光欄、第二透鏡和第二反光鏡射至二相色鏡，所述紅色熒光從二相色鏡透過后經(jīng)由第三反光鏡反射至第二物鏡后由所述光電探測(cè)器收集。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述激光器發(fā)射的綠色激光的波長為532nm，所述金剛石氮空位色心發(fā)出的紅色熒光的波長為640～800nm。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述微波源為金屬腔帶通濾波器提供的微波源的頻率為0～5GHz。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：帶有氮空位色心的金剛石的顆粒直徑為2.5～3.5μm。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬腔帶通濾波器包括圓柱腔體、擾動(dòng)圓柱、兩個(gè)SMA同軸饋線，所述擾動(dòng)圓柱固定于所述圓柱腔體的底部中心，兩個(gè)所述SMA同軸饋線的端口分別穿設(shè)在所述圓柱腔體的側(cè)壁上，兩個(gè)所述SMA同軸饋線端口的夾角為90°，兩個(gè)所述SMA同軸饋線端口的內(nèi)導(dǎo)體延伸至所述圓柱腔體內(nèi)作為耦合探頭，所述圓柱腔體的側(cè)壁上開設(shè)有供錐形光纖探頭穿過的光纖通孔。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬腔帶通濾波器的圓柱腔體和擾動(dòng)圓柱由鋁制成。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬腔帶通濾波器為三模帶通濾波器，三種模式的三個(gè)外部品質(zhì)因數(shù)分別為：Q_e1＝4.65，Q_e2＝6.75，Q_e3＝11，無載品質(zhì)因數(shù)分別為：2598，2497，3806。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高Q值腔體增強(qiáng)型金剛石氮空位色心弱磁傳感系統(tǒng)，其特征在于：所述金屬腔帶通濾波器通帶為2.4～3.3GHz，中心頻率2.85GHz，分?jǐn)?shù)帶寬為31.6％。