全轴激发提升系综金刚石NV色心磁灵敏度

来源：电子测量技术杂志2022年第10期北京时间：

作者：王孝成，赵俊枝，王雪敏，秦 丽，马宗敏

单位：1．中北大学 省部共建动态测试技术国家重点实验室，太原 030051; 2．中北大学 量子传感与精密测量仪器山西省重点实验室，太原 030051

摘要：金刚石中系综氮空位（NV）中心作为高灵敏度磁强计得到了广泛的研究，并且在许多领域得到了应用。为解决传统的测量方式中仅利用了单个轴向的NV色心进行激发与检测使得荧光信号对比度较低以及磁检测灵敏度受限制的问题，本文使用了一种双频微波进行全轴激发的方法，通过特定[111]晶向的偏置磁场使得光探测磁共振谱线呈现出两对共振峰，并将对应的双频微波进行叠加完成同步调控。经过一系列实验验证，得到拉比振荡信号与自旋回波信号的荧光对比度分别比传统方法提高2.83倍和3.81倍，系统的极限磁噪声灵敏度提升了约14.3倍达到了0.76nT/√Hz，最终证明全轴激发对提升系统磁灵敏度的可行性。

关键词：氮空位(NV)色心;光探测磁共振(ODMR);量子调控;磁场检测;量子光学

基金资助：国家重点研究开发项目(2017YFE0130200)；国家自然科学基金(51727808、61874100、61503346和51635011)；山西省重点研发项目(201803D121067); 装备发展部快速支持项目