[发明专利]用于色心单光子收集的透镜的制备方法

权利要求书

1.一种用于色心单光子收集的透镜的制备方法，包括下列步骤：

1）在金刚石块材中定位一个色心的位置；

2）使用多组环形粒子束图案组，在所述金刚石块材表面刻蚀出以所述色心为球心的扇状球形表面，其中，在每组环形粒子束图案组中，各环形粒子束图案的环心错开，各环形粒子束图案的内圈半径相等，且各环形粒子束图案的环心均匀分布在一个圆周上，各组环形粒子束图案组的环形粒子束图案的内径逐步缩小直至趋近于0。

2.根据权利要求1所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤2）还包括：先在所述金刚石块材表面制作出胚结构，然后使用多组环形粒子束图案组对所述胚结构进行刻蚀得到所述色心为球心的扇状球形表面。

3.根据权利要求2所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤2）包括下列子步骤：

21）将所述色心在所述金刚石块材表面的投影点作为环心，从所述金刚石块材表面刻蚀深度为d₀的环形槽，该环形槽的内径为所述色心距所述金刚石块材表面的距离的两倍，所述环形槽隔离出一个作为所述胚结构的圆柱形结构；

22）通过一组环形粒子束图案从所述金刚石块材表面对所述圆柱形结构进行第1层刻蚀，每个所述环形粒子束图案的环心均略微偏离所述圆柱形结构表面的圆的圆心，内圈半径与所述圆柱形结构表面的圆的半径一致，刻蚀深度为d₁，粒子束图案宽度大于该环形粒子束图案内圈相对于所述圆柱形结构表面的圆的偏离值，用于第1层刻蚀的各环形粒子束图案的环心均匀分布在一个圆周上，该圆周围绕在所述圆台形结构表面的圆的圆心周围，第1层刻蚀后所述圆柱形结构被刻蚀为圆台形结构；

23）通过一组环形粒子束图案从所述金刚石块材表面对当前的所述圆台形结构进行第i层刻蚀，其中i是大于0的整数，每个所述环形粒子束图案的环心均略微偏离所述圆台形结构表面的圆的圆心，内圈半径与所述圆台形结构表面的圆的半径一致，刻蚀深度为d_i，粒子束图案宽度大于该环形粒子束图案内圈相对于所述圆台形结构表面的圆的偏离值，用于第i层刻蚀的各环形粒子束图案的环心均匀分布在一个圆周上，该圆周围绕在所述圆台形结构表面的圆的圆心周围；

24）重复步骤23）使得所述圆台形结构表面的圆的半径逐步缩小直至趋近于0。

4.根据权利要求3所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤21）至24）中，总刻蚀深度等于所述色心距所述金刚石块材表面的距离，使得所得到的扇状球形表面为半球形表面，其中k_i表示用于第i层刻蚀的环形粒子束图案的数目，n表示最后一组环形粒子束图案的层数。

5.根据权利要求3所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤21）中，使用聚焦离子束刻蚀环形槽；所述步骤22）、23）、24）中，所述环形粒子束图案为环形扫描聚焦离子束。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤1）包括下列子步骤：

11）在金刚石块材表面上制作对准标记；

12）观测所述金刚石块材的色心，确定观测到的所述色心在所述金刚石块材表面的投影点相对于所述对准标记的偏移矢量。

7.根据权利要求6所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤1）还包括下列子步骤：

13）根据步骤11）所得的所述对准标记和步骤12）所得的所述色心在所述金刚石块材表面的投影点相对于所述对准标记的偏移矢量，定位所述色心在所述金刚石块材表面的投影点并以其为环心刻蚀对准圆环；

14）再次观测所述金刚石块材的色心，确定观测到的所述金刚石块材表面的投影点相对于所述对准圆环环心的偏移矢量；确定所述色心距离所述金刚石块材表面的距离；

所述步骤2）中，基于所述对准圆环环心和步骤14）所得的所述金刚石块材表面的投影点相对于所述对准圆环环心的偏移矢量定位所述金刚石块材表面的投影点。

8.根据权利要求7所述的用于色心单光子收集的透镜制备方法，其特征在于，所述步骤12）和步骤14）中，采用激光扫描共聚焦显微镜系统观测所述金刚石块材的色心。