[发明专利]高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统

权利要求书

1.高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：包括激光器、声光调制器、二相色镜、第一物镜、锥形光纤探头、金属腔带通滤波器、微波源、光电探测器、信号分析仪、计算机，所述激光器发射的绿色激光射入所述声光调制器，所述声光调制器调制后的激光通过二相色镜反射到第一物镜，所述第一物镜和所述锥形光纤探头通过光纤耦合器连接，所述锥形光纤探头的末尾端附着有带有氮空位色心的金刚石，所述微波源为所述金属腔带通滤波器提供微波场，所述锥形光纤探头的末尾端穿入所述金属腔带通滤波器内，为金刚石氮空位色心提供三维微波场，所述金属腔带通滤波器外部设有外加磁场，所述金刚石氮空位色心发出红色荧光，所述红色荧光经由锥形光纤探头返回，穿过第一物镜经二相色镜滤除绿色激光后，被所述光电探测器收集并确定荧光强度，所述光电探测器和所述信号分析仪连接，所述信号分析仪和所述计算机连接。

2.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：还包括第一反光镜、第二反光镜、第三反光镜、第一透镜、第二透镜、遮光栏、第二物镜，所述激光器产生的绿色激光依次经由第一反光镜和第一透镜摄入激光调制器内，所述声光调制器依次经由遮光栏、第二透镜和第二反光镜射至二相色镜，所述红色荧光从二相色镜透过后经由第三反光镜反射至第二物镜后由所述光电探测器收集。

3.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述激光器发射的绿色激光的波长为532nm，所述金刚石氮空位色心发出的红色荧光的波长为640～800nm。

4.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述微波源为金属腔带通滤波器提供的微波源的频率为0～5GHz。

5.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：带有氮空位色心的金刚石的颗粒直径为2.5～3.5μm。

6.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述金属腔带通滤波器包括圆柱腔体、扰动圆柱、两个SMA同轴馈线，所述扰动圆柱固定于所述圆柱腔体的底部中心，两个所述SMA同轴馈线的端口分别穿设在所述圆柱腔体的侧壁上，两个所述SMA同轴馈线端口的夹角为90°，两个所述SMA同轴馈线端口的内导体延伸至所述圆柱腔体内作为耦合探头，所述圆柱腔体的侧壁上开设有供锥形光纤探头穿过的光纤通孔。

7.根据权利要求6所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述金属腔带通滤波器的圆柱腔体和扰动圆柱由铝制成。

8.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述金属腔带通滤波器为三模带通滤波器，三种模式的三个外部品质因数分别为：Q_e1＝4.65，Q_e2＝6.75，Q_e3＝11，无载品质因数分别为：2598，2497，3806。

9.根据权利要求1所述的高Q值腔体增强型金刚石氮空位色心弱磁传感系统，其特征在于：所述金属腔带通滤波器通带为2.4～3.3GHz，中心频率2.85GHz，分数带宽为31.6％。