양자 마이크로파 자기장 탐사와 영상시스템 및 응용연구

양보
 
난징 체신 대학
 
요약: 자연계의 금강석 중 하나가 질소-빈자리(Nitrogen-Vacancy)로 인한 결함인데 이 결함은 자유전자를 포획한 후에 생기는 결함이라고 한다(1-중심, 이를 가진 금강석은 붉은색을 띠기 때문에 NV 색심으로 약칭한다.NV 색심은 우수한 광학 특성을 갖추고 있으며 성능이 우수한 단광자원으로 실온에서 양호한 전자 스핀 특성을 가지고 있기 때문에 NV 색심은 양자 계측, 양자 정보 처리(QIP)와 양자 자기장 탐사와 성상에 널리 사용된다.

본문은 주로 금강석 NV의 색상에 기초한 양자 마이크로파 자기장 탐사와 영상 시스템을 연구하고 금강석 NV의 색심 자기광 효과에 기초한 벡터 마이크로파장 재구성 및 영상 방법을 연구하며 이 시스템의 전자 호환 영역에서의 응용도 연구한다.본문은 금강석 NV의 뛰어난 양자 광학 성능을 이용하여 중점적으로 시스템의 탐지 효율을 높이고 시스템의 탐지 감도를 높이며 시스템의 탐지 주파수를 넓혀 세 가지 각도에서 양자 마이크로파장 영상 시스템의 연구를 진행한다.

주요 연구내용은：

 1.시스템의 탐지효율을 높이는 데 있어서 CCD카메라와 NV색심이 풍부한 금강석박막에 기초한 광시장의 급속 마이크로파장 영상화방법을 모색하였다.참고 프레임과 이미지 프레임 사이의 차분 측정 기법을 사용하여 소음 측정을 낮췄으며 프레임당 N개의 중복 서열을 통합하여 소음 비율을 더욱 높였다.본문은 CCD 카메라의 영상을 점별로 소프트웨어 분석하여 화소마다 광탐사자기공명영상(ODMR)보 또는 라비진동(Rabi)곡선을 그리고 각각의 화소점에 대응하는 마이크로파 자기장의 강도를 합하여 전 시량의 마이크로파장 재구축 공식을 통해 진폭과 위상정보를 포함한 마이크로파 자기장을 계산할 수 있는 소프트웨어 스펙트럼을 개발했다.이 전 벡터 마이크로파장 재구성 공식은 4개의 NV 축에 있는 좌우 원극화 마이크로파 자기장 분량으로 유도된다.본문은 초소형 나선 안테나의 측정을 통해 전체 실험 시스템의 정확성을 검증하였다.

2.시스템 탐지 감도를 높이는 데 있어 본 기사는 고감도 폭과 주파수 변환 기술에 기초한 금강석 NV 색심 마이크로파장 양자 측정 방법을 연구하였다.광대역 주파수 광탐지 자기공명기술에 기초한 마이크로파 자기장탐지법과 실험시스템을 개발하고 그에 맞는 표면전류 재구축 알고리즘을 제안했다.이 글에서는 특수 금강석 마이크로파탐지기를 제작하여 마이크로파 기관이나 안테나의 표면탐지 마이크로파장에 설치하였다. 이 탐침은 금강석 알갱이를 광섬유 꼭대기에 부착하여 만든 것으로 마이크로파장에 아무런 지장이 없다.이 시스템은 좁은 대역폭을 가진 필터가 대부분의 소음을 걸러내 검출하는 높은 감도를 갖습니다. 비록 마이크로파장의 측정과 영상을 구현하는 스캔법을 사용했지만, 이 방법은 모든 스캐너에서 측정 시간을 밀리초 정도로 크게 단축시킨다.다이아몬드의 서로 다른 방향의 NV 색상을 이용해 3차원 벡터 자기장 정보를 측정할 수 있다.3차원 벡터 자기장 정보를 이용하면 안테나 표면 전류의 분포를 더욱 정확하게 재구성할 수 있다.본문은 분형 안테나에 대한 측정을 실시하여 실험 시스템의 정확성을 검증하였다.
 
키워드: 마이크로파장 영상; 금강석; 양자자기장 탐사; NV색심; 양자bit; 레이저; 형광; 광탐사 자기공명;
링크:
https://kns-cnki-net-s.vpn.muc.edu.cn:8118/kcms/detail/detail.aspx?dbcode=CDFD&dbname=CDFDTEMP&filename=1020427580.nh&v=cxS7xu9pqK%25mmd2BpHcJpdz7uUW51e3So5MxqJV5PPox77HqaF9OvEdrzbPhyCNY65Cbg