[发明专利]一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置与方法

权利要求书

1.一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：包括光纤激光器（1）、多模保偏光纤（2）、光纤二向色镜（3）、附着有固体色心金刚石颗粒（5）的光纤探头（4）、光纤滤波器（6）、光纤探测器（7）、数据处理单元（8），所述多模保偏光纤（2）连接所述光纤激光器（1）和所述光纤二向色镜（3），所述光纤激光器（1）发出的激光经所述光纤二向色镜（3）反射至所述光纤探头（4）的固体色心金刚石颗粒（5）上，固体色心金刚石颗粒（5）被激光激发后发出荧光，所述荧光经所述光纤二向色镜（3）后，经过所述光纤滤波器（6）后到达所述光纤探测器（7），所述光纤探测器（7）与所述数据处理单元（8）电信连接；

所述装置的测温步骤如下：

S1：搭建基于固体色心自旋的全光学量子测温装置：通过多模保偏光纤连接光纤激光器和光纤二向色镜，光纤二向色镜反射光方向设置附着有固体色心金刚石颗粒的光纤探头，所述光纤二向色镜透射光方向依次布置光纤滤波器、光纤探测器和数据处理单元；

S2：光纤激光器发出激光，通过多模保偏光纤传输至光纤二向色镜，光纤二向色镜反射激光至所述光纤探头的固体色心金刚石颗粒上，固体色心金刚石颗粒被激光激发后发出荧光；

S3：所述荧光透射经过所述光纤二向色镜后，经光纤滤波器后到达光纤探测器，在光纤探测器上得到荧光检测电压信号；

S4：光纤探测器上得到的荧光检测电压信号传输至数据处理单元，处理得到荧光光谱，并根据光谱频移得到待测物体的测量温度。

2.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：所述光纤激光器（1）产生工作波长为532nm的单色光。

3.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：所述光纤滤波器（6）为窄带陷波滤波器，陷波波长为532nm。

4.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：所述固体色心金刚石颗粒（5）为氮-空位色心的纳米级或微米级金刚石颗粒，固定于所述光纤探头（4）上。

5.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：所述光纤二向色镜（3）反射激光，透射荧光；所述光纤滤波器（6）隔离激发激光，透过荧光。

6.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：对于固定测温样本，将固定测温样本安装在三轴电控位移台上，置于光纤二向色镜与光纤探头之间，固定光纤探头，通过控制三轴电控位移台以固定的步长进行移动，测量测温样本各点温度，进行温度场成像。

7.如权利要求1所述的一种基于固体色心自旋的全光学量子测温装置，其特征在于：对于自由移动测温样本，在待测样本上植入一段光纤，将所述光纤与光纤探头固定连接，对自由移动测温样本进行长期测温。