金刚石氮‑空位色心温度测量的激发激光稳定闭环控制方法

来源：计量学报杂志2025年第11期北京时间：

作者：吴飞翔, 邢力, 冯晓娟, 张金涛, 孙坚

摘要：金刚石氮-空位（nitrogen vacancy，NV）色心测温技术是一种新兴的量子测温方法，具有超高灵敏与稳定物化性质，通过基态能级零场劈裂实现对温度测量，可用于芯片、生物体等多领域温度监测。一般使用激光激发电子自旋、期间施加微波进行操控，进而获得NV色心的光学探测磁共振（optically detected magnetic resonance， ODMR）谱，然而在进行ODMR谱线测量时，激光功率波动会引起荧光光子数波动。为从根源上抑制激光功率波动，基于液晶相位延迟器（liquid crystal variable retarder， LCVR）设计了一种适用于金刚石NV色心传感器的激发激光闭环稳定控制模块。长期稳定性测试显示，闭环控制后激光功率稳定性较原始光功率抑制倍数达到5.6倍。经优化LCVR设定电压，在室温下进行ODMR实验对比，开启闭环控制后，零场分裂能D值测量标准偏差从204.02 kHz降至47.03 kHz，证实该激光稳定闭环控制方法提升了荧光光功率及谱线测量稳定性。

关键词：温度计量,金刚石氮-空位色心,激光闭环控制,液晶相位延迟器,光探测磁共振

基金资助：中国计量科学研究院重点领域基本科研业务费项目(AKYZD2209-1)