基于ROF技术的量子传感前端、检测系统及检测方法与流程

本发明涉及量子精密测量，具体涉及到一种基于rof技术的量子传感前端、检测系统及检测方法。

背景技术：

1、固态自旋色心体系是实现量子精密测量的重要物理体系，以该体系中的金刚石nv色心为例，其在激光的泵浦下表现出较强的荧光，且该荧光强度与外界物理量规律性相关，因而可作为一种新型的传感核心，用于磁场、电场、温度等物理量的测量，固态自旋色心体系除了金刚石nv色心，还有硅空位色心、硼空位色心等。

2、现有技术中，基于固态自旋色心构建的传感系统还比较少，纵观现有传感系统，其分为检测前端和后端，前端一般在结构上主要包含光路、固态自旋色心探头和微波天线，通过微波和激光实现对固态自旋色心的共同激发，对于微波的产生，一般是后端的微波源输出微波信号传输至前端的微波天线以产生微波，或者是将微波源直接装在前端进行输出，对于前一种方式，需要在前、后端之间传输微波信号（电信号），在一些检测环境中这种方式存在安全隐患，如检测前后端的电势差较大的情况下；对于后一种方式，将微波源与前端绑定，会使得检测前端结构或功能复杂化，不利于检测使用。

3、基于此，本发明设计了一种基于rof技术的量子传感前端、检测系统及检测方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明目的在于提出一种基于rof技术的量子传感前端、检测系统及检测方法，以解决背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种基于rof技术的量子传感前端，包含：

4、固态自旋传感模块，用于感知待测量并在外部输入信号的激发下产生输出信号；

5、rof接收模块，用于接收外部的微波调制光信号并将其解调为微波信号作用于所述固态自旋传感模块。

6、一种检测系统，其包含了如前所述的量子传感前端、后端以及连接于二者之间的传输线路，所述后端包含微波源、rof发送模块和处理单元，所述微波源用于输出微波信号，所述rof发送模块用于将微波信号转化为微波调制光信号输出，所述处理单元用于主控、数据接收及处理分析，所述传输线路用于传输量子传感前端和后端之间的各类信号。

7、一种检测方法，其应用固态自旋传感模块感知检测端的待测量，包含以下步骤：

8、s1、在检测端获取外部的微波调制光信号；

9、s2、将该微波调制光信号解调为微波信号；

10、s3、固态自旋传感模块在所述微波信号和外部输入信号的共同激励下产生输出信号；

11、s4、对输出信号进行计算分析得到待测量。

12、相比于现有技术，本发明的有益效果是：本方案保留了在前端不设置微波源的设计，利用rof技术将微波信号转化为调制光信号，将微波信号转化为光信号在前、后端之间进行传输，既提高了检测系统的可靠性和适用性还不会使得检测前端因为设计了微波源而导致复杂化的问题，本申请基于前述构思设计了相对应的量子传感前端、检测系统以及检测方法。

技术特征：

1.一种基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述固态自旋传感模块包含色心-天线探头，所述色心-天线探头用于在激励激光和微波信号的激励下产生反馈荧光。

3.根据权利要求2所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述固态自旋传感模块还包含荧光采集处理模块，所述荧光采集处理模块用于采集并处理所述反馈荧光以形成电信号输出。

4.根据权利要求3所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述固态自旋传感模块还包含光发送机，所述光发送机根据荧光采集处理模块输出的电信号以输出荧光调制光信号。

5.根据权利要求2-4任一项所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述固态自旋传感模块还包含激励激光模块，所述激励激光模块用于通电后输出所述激励激光。

6.根据权利要求5所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述量子传感前端还包含光电池模块，所述光电池模块用于接收外部的供能激光并将其转化为前端电能。

7.根据权利要求1-4任一项所述的基于rof技术的量子传感前端，其特征在于，所述量子传感前端还包含光电池模块，所述光电池模块用于接收外部的供能激光并将其转化为前端电能。

8.一种检测系统，其特征在于，其包含了如权利要求1~7任一项所述的量子传感前端、后端以及连接于二者之间的传输线路，所述后端包含微波源、rof发送模块和处理单元，所述微波源用于输出微波信号，所述rof发送模块用于将微波信号转化为微波调制光信号输出，所述处理单元用于主控、数据接收及处理分析，所述传输线路用于传输量子传感前端和后端之间的各类信号。

9.根据权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述后端还包含通信模块，所述通信模块用于将处理单元输出的数据传输至总机侧。

10.一种检测方法，其应用固态自旋传感模块感知检测端的待测量，其特征在于，包含以下步骤：

11.根据权利要求10所述的检测方法，其特征在于，还包含在检测端获取波段为400-1100nm的供能激光并将其转化为前端电能，该前端电能为检测端的检测用通电组件供电。

技术总结
本发明涉及量子精密测量技术领域，方案为一种基于ROF技术的量子传感前端，包含：固态自旋传感模块，用于感知待测量并在外部输入信号的激发下产生输出信号；ROF接收模块，用于接收外部的微波调制光信号并将其解调为微波信号作用于所述固态自旋传感模块；本方案保留了在前端不设置微波源的设计，利用ROF技术将微波信号转化为调制光信号，将微波信号转化为光信号在前、后端之间进行传输，既提高了检测系统的可靠性和适用性还不会使得检测前端因为设计了微波源而导致复杂化的问题，本申请基于前述构思设计了相对应的量子传感前端、检测系统以及检测方法。

技术研发人员：赵博文,胡小文,赵龙,张少春,励刚,刘闫猛,田腾,杨志超,李鹏,高博,毕建刚,赵录兴,谢涛,袁帅,于浩,杨园,刘鑫
受保护的技术使用者：安徽省国盛量子科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16