用于金刚石中氮空位中心的宽带环形间隙谐振器

我们提出了一种 S 波段可调谐环形间隙谐振器（LGR），为氮空位（NV）系综提供强、均匀且方向均匀的宽带微波（MW）驱动。在 42 dBm 输入功率下，该复合器件在圆形面积 $\gtrsim\!50$ mm$^2$ 或圆柱体积 $\gtrsim\!250$ mm$^3$ 上提供接近 5 G 的驱动场幅度。80 MHz 的宽器件带宽允许在低于 20 G 的偏置磁场下驱动所有八个 NV 塞曼共振。对于脉冲应用，该器件实现了百分量级的微波驱动不均匀性；我们测得在 11 mm$^2$ 圆形面积上分数均方根不均匀性 $\sigma_\text{rms}\!=\! 1.6\%$ 和峰峰变化 $\sigma_\text{pp}\!=\! 3\%$，在更大的 32 mm$^2$ 圆形面积上 $\sigma_\text{rms} \!=\! 3.2\%$ 和 $\sigma_\text{pp}\! =\! 10.5\%$。我们展示了使用多种方法将入射 MW 功率耦合到 LGR：用于部署紧凑型块体传感器的 PCB 制造激励天线，以及适用于显微镜式成像的感应耦合线圈。该感应耦合线圈允许器件上下方约 $2\pi$ 球面度的组合光学通路，非常适合设想中和现有的 NV 成像与块体传感应用。