[发明专利]基于稀土离子掺杂光学晶体的量子传感器及其用途

权利要求书

1.一种基于稀土离子掺杂光学晶体的量子传感器，其特征在于，所述量子传感器包含：

稀土离子掺杂光学晶体；

低温提供单元，其向所述稀土离子掺杂光学晶体提供低温工作环境；

恒定磁场产生单元，其向所述稀土离子掺杂光学晶体施加恒定磁场；

光场产生单元，其提供对所述稀土离子掺杂光学晶体进行光学泵浦使稀土离子处于自旋初态的光场，以及用于激发所述稀土离子掺杂光学晶体的拉曼散射的光场；

脉冲磁场产生单元，其向所述稀土离子掺杂光学晶体施加垂直于所述恒定磁场的脉冲磁场，使所述稀土离子掺杂光学晶体产生自旋回波；和

外差式拉曼散射光场探测分析单元，其以光外差法探测并分析从所述稀土离子掺杂光学晶体辐射的拉曼散射光场。

2.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，

所述稀土离子掺杂光学晶体是Eu：YSO、Nd：YSO、Er：YSO、Pr：YSO或Tm：YSO晶体。

3.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，

所述光场产生单元包括：

激光器，其发出连续激光；和

光调制器，其将由所述激光器发出的连续激光调制为调制的光场。

4.根据权利要求3所述的量子传感器，其特征在于，

所述光调制器是声光调制器。

5.根据权利要求3所述的量子传感器，其特征在于，

所述激光器是窄线宽激光器。

6.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，

所述脉冲磁场产生单元包括：

矢量微波产生单元，其产生矢量微波脉冲；和

微波辐照线圈，其将所述矢量微波脉冲转化为所述脉冲磁场。

7.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，

所述脉冲磁场产生单元包括动力学解耦合序列控制装置。

8.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，

所述量子传感器还包括晶体取向调节装置。

9.根据权利要求1所述的量子传感器，其特征在于，所述量子传感器包括使得拉曼散射的激发光两次穿过所述稀土离子掺杂光学晶体的光路。

10.根据权利要求1所述的量子传感器用于磁场传感或电场传感的用途。

11.使用根据权利要求1所述的量子传感器进行电场传感的方法，所述方法包括：

用所述恒定磁场产生单元对所述稀土离子掺杂光学晶体施加恒定磁场，

用所述低温提供单元对所述稀土离子掺杂光学晶体施加1K至15K的温度，

用所述光场产生单元对所述稀土离子掺杂光学晶体施加泵浦光场，使稀土离子处于自旋初态，

使所述稀土离子掺杂光学晶体处于待测电场中，

用所述脉冲磁场产生单元使所述稀土离子产生自旋回波，

用所述光场产生单元对所述稀土离子掺杂光学晶体施加光场，激发所述稀土离子掺杂光学晶体的拉曼散射，以及

用所述外差式拉曼散射光场探测分析单元探测并分析从所述稀土离子掺杂光学晶体辐射的拉曼散射光场，并计算所述待测电场。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述恒定磁场与零一阶塞曼效应工作点的方向误差为0.001度以下且强度误差为0.005％以下。