光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器，包括：光纤探头，设置在光纤的前端，光纤探头具有一尖端部；金刚石探针，包括金刚石基底和金刚石凸起，其中：金刚石基底，设置在尖端部的前端；金刚石凸起，设置在金刚石基底上，金刚石凸起的轴线方向与光纤探头的轴线方向一致，金刚石凸起内设置有一负电荷氮空位色心；U型微波天线，两端与光纤两侧固定连接，U型微波天线的弯折部的弧心与负电荷氮空位色心重合，实现负电荷氮空位色心的可控性，耦合效率高。本发明专利技术还公开了一种光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器的制备方法。的金刚石负电荷氮空位色心传感器的制备方法。的金刚石负电荷氮空位色心传感器的制备方法。

【技术实现步骤摘要】
光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器及制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，尤其是涉及一种光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器及制备方法，适用于金刚石探针与光纤的集成耦合。

技术介绍

[0002]金刚石中的负电荷氮空位(NV)色心是一种独特的固态量子光学系统。其在室温下具有良好的光学稳定性，以及较长的电子和核自旋相干时间，并且可以通过光探测磁共振(ODMR)原理，方便地对其进行自旋态的初始化、操作和读出。基于上述特性使得NV色心适合于量子信息和传感应用，如量子网络，生物标记/成像，电场监控以及高灵敏度的磁场测量和温度测量等方面。对于金刚石中NV色心的应用，关键就是激发光的射入和荧光的检测，在以往的大多数应用中，NV色心的自旋状态是通过大块光学元件(如物镜、透镜等)引导的光来初始化和检测的。这些光学元件体积庞大，灵活性差，限制了其便携性和使用环境的兼容性，从而限制了金刚石纳米传感器的应用。若能使用一根光纤来代替这些大块组件将极大地提高基于NV色心的传感器的便捷性以及扩展其潜在应用领域。
[0003]光纤集成传感器具有独到本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器，其特征在于，包括：光纤探头，设置在光纤的前端，所述光纤探头具有一尖端部；金刚石探针，包括金刚石基底和金刚石凸起，其中：金刚石基底，设置在所述尖端部的前端；金刚石凸起，设置在所述金刚石基底上，所述金刚石凸起的轴线方向与所述光纤探头的轴线方向一致，所述金刚石凸起内设置有一负电荷氮空位色心；U型微波天线，两端与所述光纤两侧固定连接，所述U型微波天线的弯折部的弧心与所述负电荷氮空位色心重合。2.根据权利要求1所述的传感器，其特征在于，所述光纤探头包括等径部、锥形渐变部和尖端部，所述等径部与光纤前端连接，所述锥形渐变部两端分别与所述等径部和所述尖端部连接，所述锥形渐变部两端的直径分别与所述等径部和所述尖端部的直径相等。3.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述等径部的纤芯直径为50
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100um，所述尖端部直径为10
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62.5um，所述金刚石基底的直径为10
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62.5um，所述金刚石凸起的长度为500nm
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10um，所述金刚石凸起的直径为200
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600nm。4.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述负电荷氮空位色心与所述金刚石凸起前端表面的距离小于70nm。5.根据权利要求2所述的传感器，其特征在于，所述金刚石凸起的形状包括以下任一：柱形、半球形、圆台形或抛物面形。6.一种光纤集成的金刚石负电荷氮空位色心传感器的制备方法，其特征在于，包括：制备光纤探头，所述光纤探头设置在光纤的前端，所述光纤探头具有一尖端部；制备金刚石...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘文昭，刘航宇，王亚，刘昭昕，王孟祺，余佩，叶翔宇，孙浩宇，石发展，杜江峰，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：