基于金刚石中氮空位中心系综实现高动态范围宽带磁场传感
量子物理
2022-09-26 v1
摘要
我们提出了一种新型磁测量方法，将单晶金刚石中的氮空位（NV）中心系综与扩展动态范围相集成，用于监测快速变化的磁场。采用带快速跳频的闭环锁频技术跟踪 NV 中心自旋共振频率，实现 10 kHz 测量带宽，从而可检测高达 0.723 T/s 的快速变化磁信号。该技术在受制于微波源工作带宽的情况下展现出扩展的动态范围。该扩展动态范围可达 4.3 mT，比本征动态范围宽 86 倍。用于 NV 自旋控制和信号处理的基本组件，如信号生成、微波频率控制、数据处理和读出，均集成在板级系统中。借助该平台，我们展示了优化灵敏度为 4.2 nT·Hz^{-1/2} 的宽带磁测量。该磁测量方法有望应用于适合心磁图和高精度电流传感器等广泛实际应用的多通道锁频矢量磁强计中。
引用
@article{arxiv.2209.11360,
title = {Realization of high-dynamic-range broadband magnetic-field sensing with ensemble nitrogen-vacancy centers in diamond},
author = {Cao Wang and Qihui Liu and Yuqiang Hu and Fei Xie and Krishangi Krishna and Nan Wang and Lihao Wang and Yang Wang and Kimani C. Toussaint and Jiangong Cheng and Hao Chen and Zhenyu Wu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.11360},
year = {2022}
}
备注
18 pages, 9 figures