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　　申请号：201510993367.2
　　申请人：北京航空航天大学
　　发明人：房建成 徐丽霞 张晨 张宁 张冀星 袁珩

　　摘要：本发明涉及一种微小型单轴金刚石陀螺，以内嵌负价氮原子-空位(NV-)色心的金刚石材料敏感载体角速度，以低功耗LED灯取代激光器提供极化和检测光，微波天线镀于金刚石表面以提供NV-色心能级操控的微波和射频信号。本发明结构简单紧凑，可有效提高陀螺仪的稳定度并降低生产成本，同时低功耗器件的应用也降低了使用成本，在需求小体积、低成本、低功耗、高稳定度陀螺仪的惯性导航和测姿系统领域具有很大的应用潜力。 　　主权利要求：1.一种微小型单轴金刚石陀螺，其特征在于：包括陀螺仪外壳(11)，LED光源(1)，第一平凸透镜(2)，第二平凸透镜(8)，第一环形永磁铁(3)，第二环形永磁铁(7)，金刚石(5)，第一光阑(4)，第二光阑(6)，滤波片(9)，光电探测器(10)，所有器件均共轴集成在陀螺仪外壳(11)内部；其中：所述的LED光源(1)发出波长在510nm～550nm之间的绿光，第一平凸透镜(2)的平面紧邻LED光源(1)，将绿光会聚成一束平行光，第一环形永磁铁(3)紧邻第一平凸透镜(2)的凸面一侧安装，第一环形永磁铁(3)内径大于第一平凸透镜(2)的凸面直径，第一光阑(4)一侧紧邻第一环形永磁铁(3)，另一侧与金刚石(5)紧密贴合，金刚石(5)位于第一光阑(4)和第二光阑(6)中间，第二光阑(6)一侧与金刚石(5)紧密贴合，另一侧紧邻第二环形永磁铁(7)，第二平凸透镜(8)凸面紧邻第二环形永磁铁(7)，第二平凸透镜(8)凸面直径小于第二环形永磁铁(7)内径，滤波片(9)紧邻第二平凸透镜(8)平面一侧，滤除510nm～550nm的绿光，透过630nm-800nm的荧光，光电探测器(10)紧邻滤波片(9)，用于探测630nm-800nm的荧光，通过光电探测器电气接口(16)为光电探测器(10)供电并且读出光电探测器(10)探测的信号。
　　2.根据权利要求1所述的一种微小型单轴金刚石陀螺，其特征在于：所述的金刚石(5) 内部含有NV-色心系综，沿金刚石晶胞[111]的轴方向切割，金刚石(5)两侧表面的中心位 置对称地镀有圆形的第一微波天线(17)和第二微波天线(18)。
　　3.根据权利要求1所述的一种微小型单轴金刚石陀螺，其特征在于：所述的第一光阑 (4)的小孔(19)直径小于第一微波天线(17)的直径，在第一光阑(4)靠近金刚石(5) 一侧的表面上、与第一微波天线(17)开口两侧的对应位置处镀有第一微波馈送电极(20) 和第二微波馈送电极(21)，第一微波馈送电极(20)和第二微波馈送电极(21)通过第一 光阑(4)内部引线分别连接至第一微波馈送引脚(13)和第二微波馈送引脚(14)；第一光 阑(4)与金刚石(5)紧密贴合，便于微波或射频信号通过第一微波馈送引脚(13)和第二 微波馈送引脚(14)输入到微波天线；第二光阑(6)与第一光阑(4)结构相同，并且与金 刚石(5)紧密贴合，便于微波或射频信号通过第三微波馈送引脚(15)输入到第二微波天 线(18)。
　　4.根据权利要求1所述的一种微小型单轴金刚石陀螺，其特征在于：所述的第一环形 永磁铁(3)与第二环形永磁铁(7)之间产生的静磁场与金刚石晶胞[111]的轴平行。