专利名称：单nv色心封装方法和一种单nv色心装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及单NV色心金刚石颗粒的封装技术，尤其涉及一种单NV色心封装方法和一种单NV色心装置。
背景技术：
在金刚石晶体中，存在一种由N原子取代C原子的杂质缺陷，当这个杂质缺陷和一个C原子空位相邻时就构成了一个NV色心。单个NV色心具有特殊的电子结构和光跃迁性质，这使它在量子信息、量子计算，以及磁场测量和磁成像等领域有着潜在的重要应用，此外，单个NV色心还是极好的单光子源，具有很高的量子荧光产率，并且在室温下具有很好的稳定性。利用单个NV色心的前提是能够找到单个NV色心，目前寻找并确认金刚石中的单个NV色心采用的方法是共聚焦显微技术，即利用共聚焦显微系统可以寻找并定位单个NV 色心，但是这种方法具有以下几点不足1)共聚焦显微系统需要最好的显微成像系统和纳米级的扫描系统，因此必然导致成本高昂；2)寻找和定位单个NV色心还需要花费大量的时间和人力；3)共聚焦显微系统不容易移植到像低温、磁场和电场等外场系统中去；4)采用共聚焦显微技术找到的单个NV色心不能脱离共聚焦显微系统使用；5)由于共聚焦显微系统的焦点会因为温度、干扰等多种外界因素而漂移，从而导致单个NV色心的定位不稳定；6)采用共聚焦显微技术同时只能对一个NV色心进行研究，一套共聚焦显微系统只能对应一个或一组色心，一旦更换色心后就很难再找到原先的色心。基于上述情况，亟需一种低成本且应用方便的单NV色心装置及其制备方法。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种单NV色心封装方法和一种单NV 色心装置，解决了现有技术中的问题，达到了低成本且应用方便的目的。为解决上述问题，本发明实施例提供了如下技术方案一种单NV色心封装方法，包括a)连接三根光纤，使三根光纤之间的光单方向传输，其中，第一根光纤连接激光器，传输激发光，第二根光纤连接光谱仪；b)将含有单晶金刚石颗粒的悬浊液滴在第三根光纤的端面上，待溶剂蒸发后观察所述第三根光纤的端面上是否具有单晶金刚石颗粒，如果是，进入步骤c)，否则，重复步骤 b)；c)观察所述光谱仪上是否出现NV色心的典型荧光，如果有，进入步骤d)，否则，进入步骤e)；
d)将第二根光纤连接至时间振幅转换器，通过测试反关联函数，判断所述第三根光纤端面上的NV色心是否为单NV色心，如果是，则完成了单NV色心的封装，否则，进入步骤e)；e)清洗掉所述第三根光纤端面上的单晶金刚石颗粒，重复步骤b)。优选的，所述连接三根光纤的方法为采用光纤耦合器或循环器连接三根光纤。优选的，所述NV色心的典型荧光具体为波长在600nm-800nm范围内的色心荧光。优选的，所述NV色心的典型荧光为波长为637nm的色心荧光。优选的，所述激发光为波长为532nm的激光。优选的，步骤d)中，将第二根光纤连接至时间振幅转换器的具体方法为，采用一分二的光纤耦合器将所述第二根光纤连接到所述时间振幅转换器上。优选的，所述单晶金刚石颗粒为纳米级或微米级的单晶金刚石颗粒。优选的，所述光纤为单模或多模光纤。优选的，判断所述第三根光纤端面上的NV色心是否为单NV色心的过程具体为根据以下关系式判断g( τ )和Δ τ的关系
权利要求
1.一种单NV色心封装方法，其特征在于，包括a)连接三根光纤，使三根光纤之间的光单方向传输，其中，第一根光纤连接激光器，传输激发光，第二根光纤连接光谱仪；b)将含有单晶金刚石颗粒的悬浊液滴在第三根光纤的端面上，待溶剂蒸发后观察所述第三根光纤的端面上是否具有单晶金刚石颗粒，如果是，进入步骤c)，否则，重复步骤b)；c)观察所述光谱仪上是否出现NV色心的典型荧光，如果有，进入步骤d)，否则，进入步骤e)；d)将第二根光纤连接至时间振幅转换器，通过测试反关联函数，判断所述第三根光纤端面上的NV色心是否为单NV色心，如果是，则完成了单NV色心的封装，否则，进入步骤e)；e)清洗掉所述第三根光纤端面上的单晶金刚石颗粒，重复步骤b)。
2.根据权利要求1所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述连接三根光纤的方法为采用光纤耦合器或循环器连接三根光纤。
3.根据权利要求1所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述NV色心的典型荧光具体为波长在600nm-800nm范围内的色心荧光。
4.根据权利要求3所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述NV色心的典型荧光为波长为637nm的色心荧光。
5.根据权利要求4所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述激发光为波长为 532nm的激光。
6.根据权利要求2所述的单NV色心封装方法，其特征在于，步骤d)中，将第二根光纤连接至时间振幅转换器的具体方法为，采用一分二的光纤耦合器将所述第二根光纤连接到所述时间振幅转换器上。
7.根据权利要求1所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述单晶金刚石颗粒为纳米级或微米级的单晶金刚石颗粒。
8.根据权利要求1所述的单NV色心封装方法，其特征在于，所述光纤为单模或多模光纤。
9.根据权利要求1所述的单NV色心封装方法，其特征在于，判断所述第三根光纤端面上的NV色心是否为单NV色心的过程具体为根据以下关系式判断g( τ )和Δ τ的关系其中，I(O)和Ι( τ)分别是时间为0和τ时的荧光强度，I为总体的平均荧光强度， g(T)为反关联函数，Δ τ = τ-0，为两次测量荧光强度的时间间隔；当Δ τ趋近于0时，g(x)大于0.5，则判定所述第三根光纤端面上的NV色心为多色心；当Δ τ趋近于0时，g(T) =0.5，则判定所述第三根光纤端面上的NV色心为两个色心体系；当Δ τ趋近于0时，g( τ)趋近于0，则判定所述第三根光纤端面上的NV色心为单色心。
10. 一种单NV色心装置，采用权利要求1-10任一项所述的单NV色心封装方法制作，其特征在于，包括光纤；封装在光纤端面的具有单NV色心的单晶金刚石颗粒。
全文摘要
本发明公开了一种单NV色心封装方法和一种单NV色心装置，该方法包括a)连接三根光纤，使三根光纤之间的光单方向传输，1#光纤连激光器，2#光纤连光谱仪；b)将含有单晶金刚石颗粒的悬浊液滴在3#光纤的端面上，观察3#光纤的端面上是否有单晶金刚石颗粒，是，进入c)，否，重复b)；c)观察光谱仪上是否出现NV色心的典型荧光，有，进入d)，否，进入e)；d)将2#光纤连接至TAC，测反关联函数，判断是否为单NV色心，否，进入e)；e)清洗3#光纤端面上的单晶金刚石颗粒，重复步骤b)。本发明简化了单NV色心的寻找和定位过程，节约了寻找和定位单NV色心的成本，方便了对于单NV色心的研究和应用。
文档编号H01S5/34GK102185253SQ20111006264
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月15日 优先权日2011年3月15日
发明者冯付攀, 刘晓迪, 尹 民, 王冠中, 祝巍 申请人:中国科学技术大学