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用玻璃纤维制成的高性能金刚石量子传感器

发布时间: 2020-08-20 13:44:53   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:

 

澳大利亚墨尔本,2020814-墨尔本皇家理工大学(RMIT University)和阿德莱德大学(University of Adelaide)的研究人员已经开发了一种使用常规纤维的钻石传感器。它们将μm尺度的金刚石颗粒嵌入硅酸盐玻璃纤维的截面内。 掺金刚石光纤驱动光纤磁测计量,系统在金刚石中具有氮空穴(NV)中心。该传感器可用于量子场。含有NV中心的金刚石是量子传感器的重要平台,但大多数NV传感器需要显微镜来采集荧光信号, 这限制了它们在实验室的使用。 阿德莱德大学的Heikeebendorff-heidepriem说,研究小组在十年的时间里一直在努力寻找解决这个问题的方法。她说:“因为钻石在高温下燃烧,限制了我们玻璃使用中的使用。”

.  玻璃和钻石组成的光学容器

研究人员从当地一位玻璃鼓风机专家凯伦(Karen Cunningham)的工作中得到了灵感,她在她的艺术中使用纳米粒子来展示光是如何通过玻璃传输的。

RMIT教授布兰特·吉布森说:我们给了凯伦一些更大的钻石,看看它们是如何工作的。在我们的大部分工作中,这些钻石太大了,所以我们主要用它们来测试。直径约为1μm的钻石在吹玻璃时经受住了高温。

对我们来说,这是闪光的时刻,我们知道我们可以用更传统的玻璃纤维制造钻石传感器了。”Ebendorff-Heidpriem说。

研究人员使用发光光谱和电子自旋共振表征来证明,在整个光纤拉伸过程中,用于传感器的金刚石微晶中NV中心的光学特性得到了保留。该光纤在NV发射光谱窗口中表现出约4.0dB/m的低传播损耗,允许对光学检测到的磁共振信号进行远程监测。该小组通过50厘米的光纤演示了NV自旋磁共振读出。

研究人员说,从玻璃艺术到原型传感器需要三年的测试和制造。 这项工作可以为可扩展地制造用于量子计量应用的基于光纤的金刚石传感器开辟道路,这些传感器可以部署在水下、地下和其他地方。从想法到产品总是需要艰苦的工作,但我对我们所取得的成就感到非常兴奋,甚至对这种新的量子传感器能带我们去哪里感到更兴奋,”RMIT研究员Dongbi Bai说。

该研究发表在APL Materials(www.doi.org/10.1063/5.0013473)

 

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