一种基于金刚石NV色心的谱线拟合的方法及装置与流程

本技术涉及量子精密测量，尤其涉及一种基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法及装置。

背景技术：

1、金刚石的氮-空位(nitrogen vacancy，nv)色心是金刚石中的一种晶格缺陷，当金刚石晶格中的某个碳原子被一个氮原子所取代，同时捕获了邻位的一个空位，便形成了nv色心，该nv色心是一种室温下优异的固态自旋量子体系。一般的，可基于金刚石nv色心，进行量子精密测量，如电场以及磁场等物理量的精密测量。

2、在进行量子精密测量如磁测量时，需要对金刚石nv色心的谱线如光探测磁共振(optically detected magnetic resonance，odmr)谱线进行拟合，以基于拟合得到的函数，分析金刚石nv色心的磁场灵敏度以及性能。且通常，nv色心的odmr谱线通常包含8个共振峰，每个共振峰包含3个超精细结构，每个超精细结构都可在一定程度上从不同角度反应该nv色心的磁场灵敏度，然而，在拟合odmr谱线时，难以基于全部的超精细结构，拟合得到谱线，因此导致难以同时分析nv色心全部的超精细结构的性能，从而为监控评估nv色心在用于量子精密测量时的性能增添了难度。

3、基于此，本技术说明书提供了一种基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法。

技术实现思路

1、本说明书提供一种基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法、装置、存储介质及电子设备，以至少部分的解决现有技术存在的上述问题。

2、本说明书采用下述技术方案：

3、本说明书提供了一种基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法，所述方法包括：

4、对金刚石nv色心进行扫频测量，得到荧光强度关于频率的谱线；

5、确定所述谱线的基线值；其中，所述基线值为所述谱线中各点对应的荧光强度的众数；

6、根据所述基线值，确定所述谱线中的各中心频率点，并根据确定出的各中心频率点，确定各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构；

7、针对每个超精细结构，根据该超精细结构的中心频率点以及该超精细结构的位置，确定该超精细结构的线宽；

8、根据该超精细结构的中心频率点、确定出的该超精细结构的线宽以及所述基线值，确定该超精细结构的幅值；

9、根据得到的各超精细结构的中心频率点、线宽以及幅值，拟合所述谱线中各超精细结构的荧光强度关于频率的函数；

10、基于拟合得到的所述函数，监控所述金刚石nv色心的性能；其中，所述性能至少包括金刚石nv色心的磁场灵敏度。

11、可选地，确定所述谱线中的各中心频率点，具体包括：

12、根据预设的窗口大小，按照指定的步长，遍历所述谱线中的各点，得到每个窗口对应的点集；

13、针对得到的每个点集，依次确定该点集中每两个点之间的荧光强度的差值；

14、根据确定出的该点集对应的各差值以及所述基线值，确定该点集对应的中心频率点；

15、基于确定出的各点集对应的中心频率点，得到所述谱线中的各中心频率点。

16、可选地，确定该点集对应的中心频率点，具体包括：

17、确定该点集中的中间点；

18、判断该点集中位于所述中间点之前的每两个点之间的荧光强度的差值是否均大于预设光强阈值，且判断位于所述中间点之后的每两个点之间的荧光强度的差值是否均小于所述预设光强阈值；

19、若均是，则判断所述中间点的荧光强度与所述基线值之间的差值是否在预设范围内；

20、若是，则将所述中间点确定为该点集对应的中心频率点。

21、可选地，确定各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构，具体包括：

22、依次针对每相邻的两个中心频率点，若该两个中心频率点之间的频率差在第一预设频率范围内，则将该两个中心频率点作为待定的中心频率点；并，基于除去起始的待定的中心频率点以及末尾的待定的中心频率点之后的，每相邻的两个待定的中心频率点，确定由所述每相邻的两个待定的中心频率点之间的各点构成的共振峰；

23、根据各共振峰内的中心频率点的个数以及各共振峰内各中心频率点之间的频率差，确定所述各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构。

24、可选地，根据各共振峰内的中心频率点的个数以及各共振峰内各中心频率点之间的频率差，确定所述各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构，具体包括：

25、针对每个共振峰，若该共振峰内的中心频率点的个数满足预设数量，且该共振峰内的各中心频率点之间的频率差在第二预设频率范围内，则确定该共振峰为标准的共振峰；

26、基于确定出的各标准的共振峰，确定所述各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构。

27、可选地，确定该超精细结构的线宽，具体包括：

28、针对每个超精细结构，确定该超精细结构的起始频率点，并根据该超精细结构的起始频率点以及该超精细结构的中心频率点，确定该超精细结构的频率半高点；

29、在该超精细结构中，确定位于所述频率半高点左边的任意频率点，并作为第一频率点，以及确定位于所述频率半高点右边的任意频率点，并作为第二频率点；

30、根据该超精细结构的频率半高点、中心频率点、第一频率点以及第二频率点，确定该超精细结构的线宽。

31、可选地，监控所述金刚石nv色心的性能，具体包括：

32、基于拟合得到的所述函数，根据各超精细结构的幅值以及线宽，确定各超精细结构的对比度；

33、根据所述各超精细结构的对比度与所述各超精细结构的线宽的比值，监控所述金刚石nv色心的性能；其中，所述比值与所述金刚石nv色心的性能呈正比。

34、本说明书提供了一种基于金刚石nv色心的谱线拟合的装置，包括：

35、谱线获取模块，用于对金刚石nv色心进行扫频测量，得到荧光强度关于频率的谱线；

36、基线值确定模块，用于确定所述谱线的基线值；其中，所述基线值为所述谱线中各点对应的荧光强度的众数；

37、位置确定模块，用于根据所述基线值，确定所述谱线中的各中心频率点，并根据确定出的各中心频率点，确定各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构；

38、线宽确定模块，用于针对每个超精细结构，根据该超精细结构的中心频率点以及该超精细结构的位置，确定该超精细结构的线宽；

39、幅值确定模块，用于根据该超精细结构的中心频率点、确定出的该超精细结构的线宽以及所述基线值，确定该超精细结构的幅值；

40、拟合模块，用于根据得到的各超精细结构的中心频率点、线宽以及幅值，拟合所述谱线中各超精细结构的荧光强度关于频率的函数；

41、性能确定模块，用于基于拟合得到的所述函数，监控所述金刚石nv色心的性能；其中，所述性能至少包括金刚石nv色心的磁场灵敏度。

42、可选地，所述位置确定模块具体用于，根据预设的窗口大小，按照指定的步长，遍历所述谱线中的各点，得到每个窗口对应的点集；针对得到的每个点集，依次确定该点集中每两个点之间的荧光强度的差值；根据确定出的该点集对应的各差值以及所述基线值，确定该点集对应的中心频率点；基于确定出的各点集对应的中心频率点，得到所述谱线中的各中心频率点。

43、可选地，所述位置确定模块具体用于，确定该点集中的中间点；判断该点集中位于所述中间点之前的每两个点之间的荧光强度的差值是否均大于预设光强阈值，且判断位于所述中间点之后的每两个点之间的荧光强度的差值是否均小于所述预设光强阈值；若均是，则判断所述中间点的荧光强度与所述基线值之间的差值是否在预设范围内；若是，则将所述中间点确定为该点集对应的中心频率点。

44、可选地，所述位置确定模块具体用于，依次针对每相邻的两个中心频率点，若该两个中心频率点之间的频率差在第一预设频率范围内，则将该两个中心频率点作为待定的中心频率点；并，基于除去起始的待定的中心频率点以及末尾的待定的中心频率点之后的，每相邻的两个待定的中心频率点，确定由所述每相邻的两个待定的中心频率点之间的各点构成的共振峰；根据各共振峰内的中心频率点的个数以及各共振峰内各中心频率点之间的频率差，确定所述各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构。

45、可选地，所述位置确定模块具体用于，针对每个共振峰，若该共振峰内的中心频率点的个数满足预设数量，且该共振峰内的各中心频率点之间的频率差在第二预设频率范围内，则确定该共振峰为标准的共振峰；基于确定出的各标准的共振峰，确定所述各中心频率点对应的所述谱线中的超精细结构。

46、可选地，所述线宽确定模块具体用于，针对每个超精细结构，确定该超精细结构的起始频率点，并根据该超精细结构的起始频率点以及该超精细结构的中心频率点，确定该超精细结构的频率半高点；在该超精细结构中，确定位于所述频率半高点左边的任意频率点，并作为第一频率点，以及确定位于所述频率半高点右边的任意频率点，并作为第二频率点；根据该超精细结构的频率半高点、中心频率点、第一频率点以及第二频率点，确定该超精细结构的线宽。

47、可选地，所述性能确定模块具体用于，基于拟合得到的所述函数，根据各超精细结构的幅值以及线宽，确定各超精细结构的对比度；根据所述各超精细结构的对比度与所述各超精细结构的线宽的比值，监控所述金刚石nv色心的性能；其中，所述比值与所述金刚石nv色心的性能呈正比。

48、本说明书提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法。

49、本说明书提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法。

50、本说明书采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

51、在本说明书提供的基于金刚石nv色心的谱线拟合的方法中可以看出，可先对金刚石nv色心进行扫频测量，得到荧光强度关于频率的谱线。然后，可确定谱线的基线值，也即谱线中各点对应的荧光强度的众数。接着，根据基线值，确定谱线中的各中心频率点，以及根据确定出的各中心频率点，确定各中心频率点对应的谱线中的超精细结构。并针对每个超精细结构，根据该超精细结构的中心频率点以及该超精细结构的位置，确定该超精细结构的线宽。根据该超精细结构的中心频率点、确定出的该超精细结构的线宽以及基线值，确定该超精细结构的幅值。进而，可根据得到的各超精细结构的中心频率点、线宽以及幅值，拟合谱线中各超精细结构的荧光强度关于频率的函数。最后，基于拟合得到的函数，监控金刚石nv色心的性能。该方法可拟合得到金刚石nv色心对应的光谱中的所有超精细结构的函数，以基于拟合得到的该光谱的函数，监控金刚石nv色心的性能，如磁场灵敏度等，提高了监控金刚石nv色心的磁场灵敏度的便利度以及提高了分析金刚石nv色心的性能的准确度，具有较高的实用性。