申請號：201610137931.5
　　申請人：中國科學技術大學
　　發明人：袁振亨 王鵬飛 王孟祺 石發展 秦熙 段昌奎 杜江峰

　　摘要：本申請公開了一種基于金剛石NV色心的微波磁場測量系統，該系統用于對待測微波的微波磁場進行測量。具體包括共聚焦顯微裝置、精密位移裝置、靜磁場調節裝置、具備NV色心的金剛石和信號處理裝置，精密位移裝置用于控制發射待測微波的微波源與NV色心的相對位移，靜磁場調節裝置用于控制施加在所述金剛石上的靜磁場的場強；共聚焦顯微裝置用于利用預設波長的激光激發該NV色心的電子狀態，記錄所述NV色心發出的熒光，并輸出反映該熒光的熒光信號；信號處理裝置用于根據熒光信號重構待測微波在納米量級分辨率的微波磁場矢量，從而能夠實現對待測微波的微波磁場的矢量測量。 　　主權利要求：1.一種基于金剛石NV色心的微波磁場測量系統，其特征在于，包括共聚焦顯微裝置、精密位移裝置、靜磁場調節裝置、具備NV色心的金剛石和信號處理裝置，其中：所述精密位移裝置用于控制微波源與所述NV色心的相對位移，所述微波源用于發射待測微波；所述靜磁場調節裝置用于控制施加在所述金剛石上的靜磁場的場強；所述共聚焦顯微裝置用于利用預設波長的激光激發所述NV色心的電子狀態，記錄所述NV色心在所述待測微波影響下發出的熒光，并輸出反映所述熒光的熒光信號；所述信號處理裝置用于根據所述熒光信號，重構所述待測微波在納米量級分辨率的微波磁場矢量。
　　2.如權利要求1所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述精密位移裝置包括第一三維位移臺、多個伸縮柱和第二三維位移臺；所述第一三維位移臺用于承載所述金剛石，并控制所述金剛石的NV色心鎖定在所述共聚焦顯微裝置的測量點處；所述伸縮柱的一端固定在所述第一三維位移臺的上表面、另一端與所述第二三維位移臺相連接，用于控制所述第二三維位移臺與所述金剛石的距離；所述第二三維位移臺用于固定微波源，所述微波源用于發射所述待測微波。
　　3.如權利要求2所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述精密位移裝置還包括石英蓋玻片，其中：所述石英蓋玻片設置在所述三維位移臺的上表面，用于利用光學膠固定所述金剛石。
　　4.如權利要求1所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述靜磁場調節裝置包括角度圓環、多個刻度支架、伸縮桿和磁體，其中：所述刻度支架對所述角度圓環形成支撐，并控制所述角度圓環的高度；所述角度圓環通過螺絲與所述刻度支架固定連接；所述伸縮桿的一端利用旋轉接口固定在所述角度圓環上，并與所述角度圓環的平面成預設角度；所述磁體固定在所述伸縮桿的另一端，用于提供所述靜磁場。
　　5.如權利要求4所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述磁體為永磁體。
　　6.如權利要求5所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述永磁體為圓柱形永磁體。
　　7.如權利要求1所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述共聚焦顯微裝置包括共聚焦顯微光路和顯微鏡物鏡，其中：所述共聚焦顯微光路用于將激光經自由光路向所述顯微鏡物鏡發射預設波長的激光；所述顯微鏡物鏡用于將所述共聚焦光路發射的激光投射到所述NV色心上，并收集所述NV色心在所述待測微波影響下發射的所述熒光；所述共聚焦顯微光路還用于將所述熒光轉換為所述熒光信號。
　　8.如權利要求7所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述共聚焦顯微光路包括激光器、光纖耦合聲光調制器、第一光纖耦合器、二向色鏡和第二光纖耦合器和雪崩光電二極管，其中所述激光器用發射所述預設波長的激光；述光纖耦合聲光調制器通過光纖與所述激光器相連接，用于對所述激光器發射的激光進行調制；所述第一光纖耦合器通過光纖與所述光纖耦合聲光調制器相連接，用于將經過調制的激光投射在所述二向色鏡上；所述二向色鏡用于將所述激光反射到顯微鏡物鏡；所述第二光電耦合器通過光纖與所述雪崩光電二極管相連接，用于接接收所述顯微鏡物鏡收集的所述熒光；所述雪崩光電二極管用于將所述第二光電耦合器接收到的所述熒光轉換為所述熒光信號。
　　9.如權利要求1～8任一項所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述預設波長包括532nm。
　　10.如權利要求9所述的微波磁場測量系統，其特征在于，所述金剛石的尺寸為100μm*100μm*10μm、含氮量為1ppm。