基于金刚石中氮空位中心连续波光探测磁共振的频率可调磁场传感
量子物理
2023-05-23 v1
摘要
氮空位(NV)中心是实现具有高灵敏度和高空间分辨率的实用量子传感器的有前景的候选者,即使在室温和大气压下也是如此。在传统的基于 NV 中心的高频交流磁测量中,装置需要具有适当时间同步和强微波功率的脉冲序列。为避免这些实际困难,最近展示了使用连续波光探测磁共振(CW-ODMR)的交流磁场传感。该先前研究利用了由 NV 中心电子自旋与射频(RF)波相干相互作用产生的射频修饰态。然而,该方法的缺点是交流磁场的可检测频率是固定的。在此,我们提出并演示了基于 CW-ODMR 的频率可调磁场传感。在新的传感方案中,我们通过以两个不同频率照射 RF 场获得 RF 双修饰态。其中一个产生 RF 修饰态并改变目标交流场的频率。另一个是目标交流场,它通过与被 RF 修饰态的相干相互作用产生 RF 双修饰态,从而引起 CW-ODMR 谱的变化。我们估计该方法的灵敏度可与基于单频 RF 场的传统方法相当甚至更高。估计带宽为 7.45 MHz,高于使用 RF 修饰态的传统方法。我们基于 CW-ODMR 的频率可调磁场传感器为金刚石器件中的新应用铺平了道路。
引用
@article{arxiv.2305.12141,
title = {Frequency-tunable magnetic field sensing using continuous-wave optically detected magnetic resonance with nitrogen-vacancy centers in diamond},
author = {Ryusei Okaniwa and Takumi Mikawa and Yuichiro Matsuzaki and Tatsuma Yamaguchi and Rui Suzuki and Norio Tokuda and Hideyuki Watanabe and Norikazu Mizuochi and Kento Sasaki and Kensuke Kobayashi and Junko Ishi-Hayase},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.12141},
year = {2023}
}