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基于ODMR的高信噪比磁强计及荧光采集集成系统设计
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作者 曲帅 黄堃 +2 位作者 黄锲钰 冉桂豪 毛晓彪 《量子光学学报》 北大核心 2023年第1期96-104,共9页
为了解决传统的荧光光谱采集系统与光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,后文简称ODMR)光谱采集系统存在的搭建繁琐、检测样品聚焦精度较低、采集系统之间转换困难以及ODMR光谱采集信号信噪比和采集精度较低的问题,设... 为了解决传统的荧光光谱采集系统与光探测磁共振(optically detected magnetic resonance,后文简称ODMR)光谱采集系统存在的搭建繁琐、检测样品聚焦精度较低、采集系统之间转换困难以及ODMR光谱采集信号信噪比和采集精度较低的问题,设计了基于光纤传感的荧光采集与ODMR光谱采集转换系统。通过光纤将激发光源电路、微波传感天线、光纤传感器、显微聚焦光路、PD(photodetector)放大电路、信号处理模块以及荧光光谱仪各模块进行耦合集成,为信号处理的软件提供硬件部分支持。在软件部分,通过开源程序编写实现信号数据处理以及光谱成像功能,利用PD放大电路对数据进行初步处理之后,在软件部分通过信号处理模块进行进一步处理,数据以图谱形式呈现,并且最终磁灵敏度达到0.51 nT/Hz^(1/2)。 展开更多
关键词 荧光光谱 ODMR曲线 信号处理 转换系统 灵敏度 高信噪比
原文传递
金刚石氮—空位色心温度测量激发激光误差抑制
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作者 欧阳可琛 邢力 +4 位作者 王政 冯晓娟 张金涛 任成 杨星团 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期1242-1247,共6页
基于金刚石氮-空位(NV)色心的温度传感技术,通过测量其基态子级之间的零场劈裂值(D)来实现对温度的感测。由于金刚石稳定性高,抗干扰能力强,可制成不同尺寸,NV色心测温方法被视为解决微纳米尺度温度高精度测量难题的一种重要技术途径,... 基于金刚石氮-空位(NV)色心的温度传感技术,通过测量其基态子级之间的零场劈裂值(D)来实现对温度的感测。由于金刚石稳定性高,抗干扰能力强,可制成不同尺寸,NV色心测温方法被视为解决微纳米尺度温度高精度测量难题的一种重要技术途径,具有良好的应用前景。实验测量中,首先使用激光对色心进行电子自旋极化,然后使用微波对电子自旋进行调控,进而探测电子跃迁发出的荧光得到光学探测磁共振(ODMR)光谱,对谱线进行拟合分析获得D值。激光功率波动是重要的实验噪声来源之一,为了获得较高的极化率,需要足够的激光功率,然而较大激光功率下,光功率波动会影响电子自旋极化率,从而降低电子跃迁所发出荧光强度的稳定性,增加光谱的噪声,最终增大数据测量的误差。在常规测量中,不使用任何归一化参考的直接拟合法会将激光功率的波动直接反映在ODMR光谱上。为降低激光功率波动产生的误差,提出了一种特定编码的脉冲序列测量方法,可以在实验过程中获得不受微波调控的光子数参考值,对所探测的受到微波调控的光子数相对于参考值做归一化,从而输出归一化光谱。在实验室搭建的ODMR测量系统上开展了控温300 K的对比实验,考虑对脉冲编码序列两个时间参数的优化,确定了0.8 s的计数时间和0.001 s的准备时间。在不同的激光功率下,分别采用直接拟合法、数学归一化法和脉冲编码归一化法测得三组D值。数据分析结果表明,相较于直接拟合法和数学归一化法,脉冲编码归一化法将激光功率波动引入的噪声有效地抑制到了直接拟合法的62.5%,得到D值的误差从直接拟合法的179 kHz和数学归一化法的165 kHz减小到了56.9 kHz。该方法可为金刚石NV色心测温技术提供一种抑制激发激光功率影响的有效途径,提高D值测量分辨力,为金刚石NV色心测温技术的实用化发展� 展开更多
关键词 氮-空位色心 温度传感 光学探测磁共振谱 激光误差 脉冲编码 归一化
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