[发明专利]基于纳米级翅片波导的量子矢量磁力计

说明书

本发明涉及一种设备，该设备包括：衬底和纳米级翅片，该衬底和该纳米级翅片由第一材料形成；RF发射器，该RF发射器处于射频范围内的能量；和波导，该波导由第二材料形成。该设备还包括双色定向耦合器，该双色定向耦合器被配置为将泵浦激光和探测激光耦合到该波导中。该波导沿着耦合长度靠近该纳米级翅片定位，使得在该波导内传播的该泵浦激光由于渐逝波重叠而沿着该耦合长度耦合到该纳米级翅片中。当该RF发射器所发射的能量处于取决于磁场的一个或多个频率时，该泵浦激光致使该第一材料吸收该探测激光。该设备还包括处理器，该处理器被配置为基于对该一个或多个频率的识别来确定该磁场的磁场强度。

背景技术

许多应用使用对磁场的精确测量。具体地，应用尝试测量矢量磁场信息以在系统内提供期望的功能。例如，应用可在基于异常的导航和基于偶极信标的导航中测量磁场。这些应用通常需要具有以下的磁传感器：高灵敏度；低尺寸、重量和功率；以及在地场中操作的能力。一些技术(例如，超导量子干涉器件(SQUID)或基于原子的磁测法)能够提供可用于某些应用的高灵敏度。然而，这些技术中的一些技术具有缺点。例如，SQUID使用低温制冷，这增加了磁力计的尺寸和功率消耗，并且基于原子的磁力计不能在地场中操作。另外，前述技术使用至少三个传感器来提供矢量信息。

发明内容

在一个示例中，一种设备包括：衬底和纳米级翅片，该衬底和该纳米级翅片由第一材料形成；射频发射器，该射频发射器发射处于射频范围内的能量；和波导，该波导由第二材料形成，其中该波导定位在该纳米级翅片上。该设备还包括双色定向耦合器，该双色定向耦合器被配置为将泵浦激光和探测激光耦合到该波导中。该波导沿着耦合长度靠近该纳米级翅片定位，使得在该波导内传播的该泵浦激光由于渐逝波重叠而沿着该耦合长度耦合到该纳米级翅片中。当该射频发射器所发射的能量处于取决于磁场的一个或多个频率时，该泵浦激光致使该第一材料吸收该探测激光。该设备还包括处理器，该处理器被配置为基于对取决于该磁场的该一个或多个频率的识别来确定该磁场的磁场强度。

附图说明

应当理解，附图仅示出了一些实施方案，因此不应认为是限制范围，将使用附图以附加特征和细节来描述示例性实施方案，在附图中：

图1是示出用于制造磁力计的特定材料的各种状态之间的转变的图；

图2是示出基于对所施加微波场中的谐振线的识别的磁场检测的曲线图；

图3是示出可用于检测磁场的波导结构的图；

图4A至图4B是示出用于检测磁场的波导结构中的不同波导宽度的影响的曲线图；

图5A至图5B是示出用于检测磁场的波导结构中的波导和衬底之间的不同分离距离的影响的曲线图；

图6A至图6C是示出沿着用于检测磁场的波导结构中的波导的耦合长度的位置的影响的曲线图；

图7是示出泵浦功率对来自用于检测磁场的波导结构中的波导的探测传输的影响的曲线图；

图8是用于检测磁场的波导系统的图；

图9是用于制造用于检测磁场的波导结构的示例性方法的流程图；以及

图10是用于制造用于检测磁场的波导结构的示例性方法的流程图。

根据惯例，所描述的各种特征未必按比例绘制，而是用于强调与示例实施方案相关的特定特征。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中通过图示方式示出了特定的例示性实施方案。然而，应当理解可能利用其他实施方案，并且可能进行逻辑、机械和电气更改。