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　　申请号：201610137931.5
　　申请人：中国科学技术大学
　　发明人：袁振亨 王鹏飞 王孟祺 石发展 秦熙 段昌奎 杜江峰

　　摘要：本申请公开了一种基于金刚石NV色心的微波磁场测量系统，该系统用于对待测微波的微波磁场进行测量。具体包括共聚焦显微装置、精密位移装置、静磁场调节装置、具备NV色心的金刚石和信号处理装置，精密位移装置用于控制发射待测微波的微波源与NV色心的相对位移，静磁场调节装置用于控制施加在所述金刚石上的静磁场的场强；共聚焦显微装置用于利用预设波长的激光激发该NV色心的电子状态，记录所述NV色心发出的荧光，并输出反映该荧光的荧光信号；信号处理装置用于根据荧光信号重构待测微波在纳米量级分辨率的微波磁场矢量，从而能够实现对待测微波的微波磁场的矢量测量。 　　主权利要求：1.一种基于金刚石NV色心的微波磁场测量系统，其特征在于，包括共聚焦显微装置、精密位移装置、静磁场调节装置、具备NV色心的金刚石和信号处理装置，其中：所述精密位移装置用于控制微波源与所述NV色心的相对位移，所述微波源用于发射待测微波；所述静磁场调节装置用于控制施加在所述金刚石上的静磁场的场强；所述共聚焦显微装置用于利用预设波长的激光激发所述NV色心的电子状态，记录所述NV色心在所述待测微波影响下发出的荧光，并输出反映所述荧光的荧光信号；所述信号处理装置用于根据所述荧光信号，重构所述待测微波在纳米量级分辨率的微波磁场矢量。
　　2.如权利要求1所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述精密位移装置包括第一三维位移台、多个伸缩柱和第二三维位移台；所述第一三维位移台用于承载所述金刚石，并控制所述金刚石的NV色心锁定在所述共聚焦显微装置的测量点处；所述伸缩柱的一端固定在所述第一三维位移台的上表面、另一端与所述第二三维位移台相连接，用于控制所述第二三维位移台与所述金刚石的距离；所述第二三维位移台用于固定微波源，所述微波源用于发射所述待测微波。
　　3.如权利要求2所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述精密位移装置还包括石英盖玻片，其中：所述石英盖玻片设置在所述三维位移台的上表面，用于利用光学胶固定所述金刚石。
　　4.如权利要求1所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述静磁场调节装置包括角度圆环、多个刻度支架、伸缩杆和磁体，其中：所述刻度支架对所述角度圆环形成支撑，并控制所述角度圆环的高度；所述角度圆环通过螺丝与所述刻度支架固定连接；所述伸缩杆的一端利用旋转接口固定在所述角度圆环上，并与所述角度圆环的平面成预设角度；所述磁体固定在所述伸缩杆的另一端，用于提供所述静磁场。
　　5.如权利要求4所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述磁体为永磁体。
　　6.如权利要求5所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述永磁体为圆柱形永磁体。
　　7.如权利要求1所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述共聚焦显微装置包括共聚焦显微光路和显微镜物镜，其中：所述共聚焦显微光路用于将激光经自由光路向所述显微镜物镜发射预设波长的激光；所述显微镜物镜用于将所述共聚焦光路发射的激光投射到所述NV色心上，并收集所述NV色心在所述待测微波影响下发射的所述荧光；所述共聚焦显微光路还用于将所述荧光转换为所述荧光信号。
　　8.如权利要求7所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述共聚焦显微光路包括激光器、光纤耦合声光调制器、第一光纤耦合器、二向色镜和第二光纤耦合器和雪崩光电二极管，其中所述激光器用发射所述预设波长的激光；述光纤耦合声光调制器通过光纤与所述激光器相连接，用于对所述激光器发射的激光进行调制；所述第一光纤耦合器通过光纤与所述光纤耦合声光调制器相连接，用于将经过调制的激光投射在所述二向色镜上；所述二向色镜用于将所述激光反射到显微镜物镜；所述第二光电耦合器通过光纤与所述雪崩光电二极管相连接，用于接接收所述显微镜物镜收集的所述荧光；所述雪崩光电二极管用于将所述第二光电耦合器接收到的所述荧光转换为所述荧光信号。
　　9.如权利要求1～8任一项所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述预设波长包括532nm。
　　10.如权利要求9所述的微波磁场测量系统，其特征在于，所述金刚石的尺寸为100μm*100μm*10μm、含氮量为1ppm。