RMIT大学牵头开发荧光微粒量子传感器为可现场部署量子计量学应用铺平道路

由澳大利亚皇家墨尔本理工大学(RMIT University)牵头的一个项目证明了掺有荧光微粒的玻璃纤维如何充当磁传感器,为可现场部署的量子计量学应用铺平了道路。这一突破发表在《APL Materials》上,有可能使这种传感器更易于制造和部署。

该研究建立在钻石的特定点缺陷(氮空位(NV)中心)产生有用的光致发光的能力以及如何利用外部电磁场或其他辐射来操纵该发光的基础上,从而将NV中心转变为光学寻址的能力传感器

这些中心作为磁传感器被内置到量子信息系统中的潜力已经有一段时间了。由弗劳恩霍夫IAF协调的一项2018年欧洲项目研究了将NV掺杂的金刚石用作激光介质的技术,该技术被称为激光阈值磁力法。

迄今为止的问题是,大多数NV传感器都需要显微镜来收集荧光信号,进而需要相对复杂的实验平台并将程序限制为实验室设置。

RMIT之前曾使用体积掺杂技术将荧光钻石纳米颗粒在散装原料阶段整合到玻璃基质中,以制造出一种纳米金刚石分散在整个纤维体积内的光纤。新的突破涉及改进的掺杂方法,该方法将微米级金刚石颗粒限制在纤维横截面内的角界面处,将NV荧光限制在纤维的中心区域,并有助于沿纤维收集信号。

该团队最终的掺杂纤维制造过程是一个分为两个阶段的操作。首先将玻璃挤出到甘蔗中,然后将其在外部涂上钻石颗粒。然后,将涂覆的甘蔗插入一个单独的中空玻璃管中,然后将此两组件组件下拉到掺金刚石的光纤中。在试验中,根据该项目,发光光谱和电子自旋共振表征表明,金刚石微晶中NV中心的光学性质在整个纤维拉伸过程中得到了很好的保留。该团队展示了通过50厘米光纤的有效NV旋转磁共振读数。研究小组指出:“混合纤维在NV发射光谱窗口中的传播损耗低至约4.0 dB / m,从而可以远程监测光学检测到的磁共振信号。”这样的光纤现在可以允许用于许多现场可部署量子计量应用的基于光纤的金刚石传感器可伸缩制造。这使我们能够制造出廉价的量子传感器网络,该网络能够监视磁场的变化,并具有许多有用的应用以及对我们尚未想到问题解决方案。

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