单氮空位中心量子感测激光激发的优化与表征

本文提出一种针对基于氮空位（NV）中心的量子感测实验的共聚焦显微镜激光照射的全面表征与优化方法。虽然共聚焦显微镜适用于此类实验，但对多个光学参数的精确控制与理解对于可靠的单发射体研究至关重要。我们考察了激光束强度分布、单光子发射统计、在不同偏振和饱和条件下的荧光响应、光谱特征以及读出和重新初始化脉冲的时间轮廓。通过razorblade 技术测得的光束质量因子 $M^2$ 用于评估光束质量。记录光学荧光谱以确认 NV 中心发射。通过测量第二阶自相关函数 $g^{(2)}(\tau)$ 确认单发射体运行。通过变化激光功率记录相应荧光来分析饱和行为，使用半波片（$\lambda/2$）研究偏振依赖性。通过调制声光调制器的功率来检查temporal激光脉冲轮廓。在优化所有相关参数后，我们展示了显微镜在驱动单 NV 中心的自旋转换方面的能力。该工作为激光激发优化建立了一个简洁有效的方案，提高了基于 NV 的量子传感器的性能和可靠性。