用于金刚石中大电子自旋集合精确控制的多功能正交天线
仪器与探测器
2024-01-30 v2 应用物理
量子物理
摘要
我们介绍了一种易于复制的廉价微波天线，可以产生任意极化的强均匀磁场，从而能够在大体积内对电子自旋进行快速相干控制。与先前的工作不同，我们提出了一种谐振天线，无论其他实验硬件组件距离多近，都能保持其谐振行为。这种鲁棒性至关重要，因为它使得使用短工作距离的显微镜物镜对块体金刚石进行宽场成像/传感成为可能。该天线在 1 W 总驱动功率下产生 22.3 A/m 的磁场强度，功率效率是先前报道的贴片天线设计的两倍。在 0.3 mm³、0.5 mm³ 和 1 mm³ 体积内的磁场均匀性分别在 6%、8% 和 13% 以内。天线的半高全宽带宽约为 160 MHz，其谐振频率可通过四个电容器或变容二极管在 400 MHz 范围内调谐。该天线经过测试，在 8 W 连续波工作期间温度保持在安全操作范围内。提供用于复制该天线的文件（可在标准且廉价的双面 PCB 上构建），并以开源形式提供。这项工作提供了一种鲁棒且多功能的仪器，特别适用于高灵敏度磁力测量和氮空位中心的宽场成像/传感等应用。
引用
@article{arxiv.2401.11986,
title = {Versatile quadrature antenna for precise control of large electron spin ensembles in diamond},
author = {Ruben Pellicer-Guridi and Koen Custers and Joseba Solozabal-Aldalur and Alexey Brodolin and Jason T. Francis and Miguel Varga and Jorge Casanova and Margarethus M. Paulides and Gabriel Molina-Terriza},
journal= {arXiv preprint arXiv:2401.11986},
year = {2024}
}