ダイヤモンド中単一NVセンターのパルス光磁気共鳴測定のためのローエンドFPGAへのフォトンカウンタの実装

摘要

近年，ダイヤモンド中のNVセンターを中心として，光磁気共鳴法（ODMR） による多様な磁気センシング研究が行われている。ODMR測定には，一般に，①発光中心の発光強度を測定するための低速フォトンカウンタ，②発光中心の位置を定めるために共焦点顕微鏡（CFM）のレーザ走査に連動して働く低速フォトンカウンタ，③共鳴周波数を特定するためにマイクロ波源の周波数掃引に連動して働く低速フォトンカウンタ，および，④パルスODMR用の高速フォトンカウンタの計4種が実装される。これらはCFMを構成する1台のアバランシェフォトダイオード（APD）の出力に接続され，単一フォトン検出に伴って発せられるパルス数を計数するため、ODMR測定系の中心をなす。