[发明专利]基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统

权利要求书

1.基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：其实验平台包括

磁信号标定模块，其包括用于施加偏置磁场的磁线圈(1)；

光学系统模块，其包括含有NV色心的金刚石样品(2)、用于发射激光的激光器(5)、允许特定范围波长光通过的带通滤波片、可产生双向光路的二向色镜(6)、用于接收荧光信号的光电探测器(9)，所述金刚石样品(2)固定在微波天线(3)上，所述激光器(5)发射的激光照射在二向色镜(6)上，所述金刚石样品(2)设置在二向色镜(6)的一侧，所述光电探测器(9)设置在二向色镜(6)的另一侧；

信号处理模块，其包括用于对光电探测器(9)所接收的光电信号进行放大处理的锁相放大器(10)；

微波信号产生模块，其包括用于对金刚石样品(2)产生微波信号的微波信号源(12)；

信号控制模块，其包括用于对所述微波信号源(12)进行控制的FPGA模块(11)；

数据采集模块，其通过FPGA模块11对数据进行采集。

2.根据权利要求1所述的基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：所述金刚石样品(2)与二向色镜(6)之间设置有物镜一(4)，所述二向色镜(6)与光电探测器(9)之间设置有物镜二(8)。

3.根据权利要求1所述的基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：所述二向色镜(6)与光电探测器(9)之间还设置有靠近二向色镜(6)侧的滤光片(7)。

4.基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：该系统包括以下步骤：

步骤一、搭建实验平台，并开启微波信号源(12)和激光器(5)，使用FPGA模块(11)控制微波信号源(12)产生扫频信号；

步骤二、调整示波器，在示波器上观察到ODMR信号，找到ODMR半高全宽对应的微波频率大小F_P1、F_P2；

步骤三、使用FPGA模块(11)控制微波信号源(12)产生调频信号，在调频基础上控制微波信号源(12)在F_P1-F_P2二者快速变频；

步骤四、被调制后的高频ODMR信号在锁相放大器(10)内混频成对磁敏感的直流信号，并由光电探测器(9)进行接收；

步骤五、按时序控制微波信号源(12)变频频率和FPGA采集通断以及采集数据存储的地址区域；

步骤六、改变磁场大小获得多组数据，并由PC机处理输出数据并得到最终结果。

5.根据权利要求4所述的基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：所述步骤四中，光电探测器(9)所接收的荧光信号转化为微弱的电信号通过数据线连接示波器。

6.根据权利要求4所述的基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：所述步骤四中，光电探测器(9)输出的电压信号输入锁相放大器(10)内，所述锁相放大器(10)内部集成有放大、混频、滤波等电路。

7.根据权利要求4所述的基于捷变频微波调制技术的NV色心高灵敏度差分磁采集系统，其特征在于：所述锁相放大器(10)输出端口为两个，其中一个端口输出解调后的信号的实部(Vi)，另一个端口输出解调后的信号的虚部(Vj)，然后两路信号输入至FPGA模块(11)中进行处理。