基于微波激光的固态量子传感器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于微波激光的固态量子传感器。方法的核心是利用微波激光技术进行测量，并通过反馈回路提供自激微波。具体实现方法包括：利用激光对增益介质进行激发，初始化到理想的量子态；通过反馈回路提供自激微波进入谐振腔，与增益介质发生相互作用引起信号变化；调节激光能量，使输出微波信号达到微波激光阈值；改变谐振腔的频率，利用测量电路采集不同频率下谐振腔输出的微波信号；将信号进行分析得到增益介质能级变化引起的共振频率偏移，从而对所施加的磁场、电场、温度和压力等物理参数进行精密测量。本发明专利技术解决了现有技术中的非均匀展宽和读出方案限制灵敏度提高的问题，实现了单次读出，有望实现小型化的固态量子传感器。量子传感器。量子传感器。

【技术实现步骤摘要】
基于微波激光的固态量子传感器


[0001]本专利技术涉及精密测量
，尤其涉及一种基于微波激光的固态量子传感器。

技术介绍

[0002]量子精密测量作为一种新兴技术，发展迅速，在化学材料、生物医疗、能源工程和食品安全等多个领域具有广阔的应用前景。量子精密测量的基本原理是利用磁、光与原子的相互作用，实现对各种物理量的超高精度测量。目前已经实现原子(囚禁离子)、超导电路和固态自旋等量子体系在不同尺度、不同温度下对物理量的高灵敏度和精确度测量。其中，固态自旋体系由于其能够工作于室温大气环境与高灵敏度等优点，已经成为越来越受欢迎的超灵敏量子传感平台，在鲁棒性、生物相容性和空间分辨率方面优于其他系统。固态自旋传感器利用其存在的自旋中心缺陷，感知物理量，从而实现对磁场、电场、温度和压力等多个物理参数的高灵敏度测量。
[0003]传统的固态自旋传感器利用光源对固态自旋传感器内的一个或多个自旋中心缺陷进行光激发辐射，使其产生荧光，再通过光传感器收集荧光信息。同时，也可以使用微波辐射操控自旋中心缺陷的量子能级之间的布局。通过光激发和微波辐射可以将待测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微波激光的固态量子传感器，其特征在于，利用激光对增益介质进行激发，通过反馈回路提供自激微波进入谐振腔，调节激光能量达到微波激光阈值，再通过测量电路读出谐振腔输出的微波信号，将信号进行分析得到增益介质能级变化引起的共振频率偏移，从而对所施加的磁场、电场、温度和压力等物理参数进行精密测量。2.根据权利要求1所述的基于微波激光的固态量子传感器执行物理参数测量的实现方法，其特征在于，包括：初始化：施加激光对增益介质进行光激发，使其形成理想的量子态；自激微波信号输入：使用反馈回路产生的自激微波沿线路进入谐振腔内，微波与增益介质的相互作用引起谐振腔内微波信号的变化；激光调节：调节激光能量，使谐振腔输出的微波信号达到微波激光阈值；读出：改变谐振腔的频率，利用测量电路采集不同频率下谐振腔输出的微波信号；测量：分析采集的信号，得到增益介质能级变化引起的共振频率偏移，执行待测物理参数的精密测量。3.根据权利要求2所述的基于微波激光的固态量子传感器执行物理参数测量的实现方法，其特征在于，通过反馈回路产生的自激微波频率与谐振腔的频率相同，调节谐振腔的频率时，自激微波频率同时发生变化。4.根据权利要求2所述的基于微波激光的固态量子传感器执行物理参数测量的实现方法，其特征在于，所述激光调节以谐振腔的频率调到增益介质的共振频率附近时所输出的微波信号达到微波激光阈值为准，来调节激光能量。5.根据权利要求2所述的基于微波激光的固态量子传感器执行物理参数测量的实现方法，其特征在于，所述自激微波信号通过耦合天线处于欠耦合的一端进入谐振腔，采集的微波信号通过谐振腔过耦合天线的一端输出。6.一种基于微波激光的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴昊，杨硕，赵清，张博，马克，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：