色心

摘要： 高功率掺镱光纤激光器在空间环境中的应用日益增多,但掺镱光纤材料在空间辐照条件下会产生色心效应,导致损耗增加,影响光纤器件以及激光器整机的性能,从而给高功率光纤激光器在空间环境的长期稳定工作带来隐患。从空间辐照对高功率光纤激光器性能的影响机理、抑制方法和研究进展等3个方面进行介绍。首先介绍了空间辐照对高功率掺镱光纤激光器中关键光学器件、放大级热负载、非线性效应等方面的影响分析,其次介绍了抑制辐照效应的典型方法及其在高功率掺镱光纤激光器中的可行性分析,最后介绍了国内外典型的高功率掺镱光纤激光器的辐照影响及抑制的研究成果,并展望了未来发展趋势。

摘要： 目的 利用磁控溅射辅助微波等离子体化学气相沉积技术制备钛掺杂纳米金刚石薄膜。方法预先通过磁控溅射在石英玻璃基底上沉积纳米钛颗粒,然后使用微波等离子体化学气相沉积(MPCVD)设备在其表面沉积金刚石薄膜,通过活性氢原子将钛带入含碳生长基团中,从而将钛掺入纳米金刚石薄膜内。使用X射线光电子能谱(XPS)、拉曼光谱(Raman)、原子力显微镜(AFM)和共聚焦显微拉曼光谱仪对钛掺杂纳米金刚石薄膜的化学组成、表面形貌和钛色心光致发光性能进行分析。结果上述实验方法可以将钛掺杂到金刚石薄膜中,进而影响金刚石薄膜的微观结构和表面形貌。利用XPS对实验中经过MPCVD沉积前后钛元素的键能详细地做了对比分析,预溅射钛的XPS能谱在458 eV和464 eV处出现明显的峰值,符合氧化钛的能谱,而经过MPCVD沉积金刚石薄膜后钛元素的峰值发生了移动,在454 eV和460 eV处,表明钛成键发生了改变;通过Raman检测发现钛的掺入导致G峰的强度增加;AFM表明纳米金刚石薄膜掺钛后表面粗糙度由13.8 nm下降到6.69 nm;通过荧光检测首次观察到了钛掺杂纳米金刚石薄膜在540 nm和760 nm附近的光致发光现象。结论掺杂钛可细化金刚石晶粒,同时会增加石墨相,并降低其表面粗糙度。光致发光光谱表明钛掺杂金刚石薄膜中存在TiV^(0)色心。这为金刚石过渡金属色心的制备提供了研究基础。

摘要： 近年来,随着量子信息科学与技术的进一步发展,人们对量子信息处理中最基本的信息单元-单量子体系-的操控与探测提出了更高的要求,例如更高保真度的调控、更长的退相干时间以及更高精度的探测等.虽然不同体系中单量子态的操控已经取得了很好的进展,但是离实际应用还有差距,因此研究不同固态体系中单量子态的操控以及探索其在可扩展化量子信息处理中的应用仍然是目前该领域的重要研究方向.单量子体系的操控及其与微腔的相互作用为可扩展化的量子调控提供了有效手段,这对实现未来大规模量子器件及量子信息处理具有重要的意义.固态单量子体系主要包括单超导比特、单量子点、单缺陷、掺杂单原子以及单分子等体系.每种体系都有不同的优缺点,例如基于半导体量子点的单量子体系易于利用微腔耦合进行调控,可以用超快光学的方法操控,但是可扩展性差;金刚石色心是常温下比较稳定的单量子体系,但是金刚石的掺杂和加工都非常困难;单分子量子体系利用扫描隧道显微镜可以得到高分辨率成像,但是其调控和与其他物质相互作用比较困难等.

摘要： 本文利用低温拉曼与光致发光光谱对纯净金刚石晶片的结晶质量、晶体应力分布进行表征分析,并结合电子辐照和快速退火对晶片的杂质缺陷结构开展研究。通过拉曼光谱对金刚石特征峰的表征分析发现,由于金刚石生长机制以及晶片的切割、抛光等因素影响,晶片的边缘与表面应力分布较高。光致发光光谱中的零声子线具有明显的温度依赖性,根据Jahn-Teller效应与电子-声子耦合理论阐明了测试温度变化引起中性单空位缺陷零声子线分裂与红移的机理。对晶片做电子辐照与退火调控处理后,晶片中氮-空位(NV)缺陷显著增多,表明在纯净晶片中氮主要以替代位氮杂质的形式存在。

摘要： 化学气相沉积(CVD)技术的发展使得金刚石优异的综合性能得以充分发挥,在诸多领域获得应用,并有可能实现跨越式的发展。色心使得金刚石量子加速器初步显示了巨大可行性,包括紫外激光写入窗口等诸多应用场景将金刚石的光、电、热和力学综合优势发挥到了极致,超宽禁带金刚石半导体应用将很快实现,金刚石的散热应用也在不断拓展。本文在总结CVD金刚石的制备方法和性能特点的基础上,根据金刚石的本征特点和应用领域,将其分为量子级、电子级、光学级、热学级和力学级五类,对各类金刚石的研究和应用状况进行了详细阐述,进一步明晰CVD金刚石目前的发展状态,对研判其未来发展趋势有重要意义。

摘要： 据中国科大网消息,中国科学技术大学中科院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在金刚石量子器件制备方向取得重要进展,发展了一种全新的基于自对准的光子学器件制备加工技术,可将氮-空位色心这一原子级量子传感器以纳米级精度加工到金刚石器件最佳工作位置,实现接近最优光学探测性能的量子传感器阵列。

摘要： 使用导模法(EFG)生长了多片a面蓝宝石晶体。显微拉曼光谱结合电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测试得出晶体的气泡中可能存在含S化合物。晶体表面明显的生长条纹主要与温度、生长速度的波动以及模具的加工精度有关。化学腐蚀分析表明晶体位错密度在4.2×10^(4) cm^(-2),未存在小角度晶界缺陷,双晶摇摆曲线半峰宽(FWHM)为70.63″。由于采用石墨保温材料,晶体中存在F心与F+色心。晶体在400~3000 nm波段透过率高于80%,空气中退火后可减弱色心吸收。本文研究结果可为蓝宝石晶体缺陷形成理论研究提供参考,也可为导模法蓝宝石工业生产技术改进提供借鉴。

摘要： 针对光纤放大器的空间应用,对光纤放大器在辐射环境中的性能变化进行了实验研究。对铒镱共掺光纤放大器的增益光纤进行伽马射线辐射,研究了光纤放大器的输出功率和光谱特性的演化规律,并采用频谱测量法研究了光纤放大器的噪声特性。通过总剂量为50 krad的在线辐照实验发现,光纤放大器输出功率、光谱的中心波长峰值功率以及光噪声都随着辐射剂量的积累而不断降低。采用光噪声模型对辐射后的光纤放大器噪声特性进行分析,与辐射前相比,发现光噪声中的弛豫振荡噪声部分和中频部分的相对强度噪声系数分别增加了1.625×10-4 nW·mW-2·Hz-1和3.122×10-4 pW·mW-2·Hz-1,而光散粒噪声系数分别减小0.900 pW·mW-1·Hz-1和0.035 pW·mW-1·Hz-1,对于光纤放大器在太空的实际应用中,需要重视相对强度噪声的抑制。

摘要： 中国科大郭光灿院士团队李传锋、许金时等人与合作者合作,在国际上首次实现了单个碳化硅双空位色心电子自旋在室温环境下的高对比度读出和相干操控。这是继金刚石氮空位(NV)色心后第二种在室温下同时具有高自旋读出对比度和高单光子发光亮度的固态色心,该成果对发展基于碳化硅这种成熟半导体材料的量子信息技术具有重要意义。该成果日前在线发表于《国家科学评论》杂志上。

摘要： 掺镱光纤是高功率激光器的核心材料,但在高能射线辐照后其应用性能会显著下降,因此有必要对掺镱光纤材料在辐照环境下的性能变化进行深入研究.采用改进型化学气相沉积法结合稀土螯合物掺杂制备了系列光纤预制棒及光纤,测试了光纤在不同剂量下射线辐照前后的高功率输出性能,以及光纤预制棒辐照前后的吸收光谱及镱离子荧光寿命.结果表明:小剂量辐照后掺镱光纤的高功率输出显著下降,通过预制棒吸收光谱可看出主要是因为伽马辐照后使掺镱光纤材料中Al的相关缺陷浓度增多,在可见光区域吸收损耗增加.Ce离子的掺杂通过缓减辐致铝氧空位中心(Al-OHC)色心缺陷的增加,减少Yb离子荧光寿命的下降,可在一定程度上抑制高功率掺镱光纤的辐致暗化.

摘要： 蓝宝石光学窗口在空间环境服役时，将会受到不同射线（如γ射线、X 射线）以及离子流（如电子、质子等）的辐照作用，使其光学性质及结构发生变化，影响使用性能。为模拟空间环境，采用60Co源及电子流对蓝宝石进行辐照，研究了蓝宝石经辐照后的光学性能及结构变化，测试了蓝宝石辐照前后的表面粗糙度以及吸收光谱和荧光光谱变化。AFM 实验表明，γ射线辐照对蓝宝石表面粗糙度几乎没有影响，而电子流辐照使得蓝宝石表面粗糙度增加。吸收光谱结果显示，蓝宝石经γ射线及电子流辐照后在紫外可见波段表现出较强的吸收，出现206nm、238nm、300nm和330nm等吸收峰。荧光光谱发现335nm和410nm等荧光发光峰。最后分析了色心产生原因，计算了辐照前后的色心浓度。

摘要： 针对新产地的紫方钠石利用电子探针能谱、X射线粉末衍射、傅立叶红外光谱和电子顺磁共振谱进行初步的研究,发现其颜色随成分中S及Cl的质量分数比例而变化;晶体中含水,其中3438cm-1和1623cm-1分别为结晶水的伸缩振动锋和弯曲振动锋;由电子顺磁共振谱测得其△H=45.6G,g因子为2.027±,表明其结构中存在S22-离子与卤素空位有关,因此变色效应是由于色心所引起.研究还表明该矿床的紫色方钠石是很好的光致变色材料.

摘要： 研究经电子束电磁辐照BaO-SrO-TiO-SiO系统玻璃后,等温热处理制成的具有非铁电性能的极性微晶玻璃材料.利用可见光分光光度计,红外光谱(IR),X射线衍射分析(XRD),扫描电镜(SEM)探讨电子束辐照对玻璃结构和玻璃微晶化过程的影响.研究表明,由于电子束辐照,玻璃结构中形成氧离子缺位,造成E'色心,使玻璃的外观颜色随着辐照剂量的加大而由浅到深咖啡色.在光谱的250和560cm波段呈现吸收峰,证明玻璃结构发生变化,[TiO]多面体出现,玻璃网络形成体团聚状态变化,利于玻璃微晶化及细化微晶显微结构.电镜分析证明微晶玻璃具有细化致密的显微结构,定向程度提高.d压电测量仪测量结果表明微晶玻璃d数值也随之增大,有多达30﹪的提高.

摘要： 本发明适用于色心金刚石制备技术领域，提供了一种色心金刚石制备方法及色心金刚石，该方法包括：沿长方体状的金刚石的最短边的长度方向对长方体状的金刚石的任意一个最短边进行切削，形成凹弧形切削面；对切削后的金刚石进行处理产生色心；在产生色心的金刚石除凹弧形切削面外的其他面上均镀上复合膜；其中，复合膜包括高反射率镀层。激光由凹弧形切削面入射，提高了激光的光程。同时复合膜具有高反射率，可以避免激光和荧光被折射出金刚石，提高了荧光的收集率及激光的激发效率。

摘要： 本发明公开了激光辅助MPCVD法增强单晶金刚石SiV色心的应用，以及具有SiV色心的单晶金刚石，其特征在于：所述SiV色心的形成系采用激光辅助MPCVD法在单晶金刚石衬底上生长硅掺杂的单晶金刚石而成。本发明方法采用激光辅助MPCVD法制备单晶金刚石，Si元素在制备过程中经等离子体辅助进入金刚石晶粒中，形成SiV发光中心，使单晶金刚石具有很强的SiV发光特性，该方法对设备要求较低、工艺简单、易于操作。

摘要： 本发明适用于色心金刚石制备技术领域，提供了一种色心金刚石制备方法及色心金刚石，该方法包括：沿长方体状的金刚石的最短边的长度方向对长方体状的金刚石的任意一个最短边进行切削，形成凹弧形切削面；对切削后的金刚石进行处理产生色心；在产生色心的金刚石除凹弧形切削面外的其他面上均镀上复合膜；其中，复合膜包括高反射率镀层。激光由凹弧形切削面入射，提高了激光的光程。同时复合膜具有高反射率，可以避免激光和荧光被折射出金刚石，提高了荧光的收集率及激光的激发效率。

摘要： 本发明实施例公开了一种单NV色心封装方法和一种单NV色心装置，该方法包括：a)固定两根光纤，两根光纤的端面相对，1#光纤连接激光器，传输激发光，2#光纤连接光谱仪；b)将含有单晶金刚石颗粒的悬浊液滴在两根光纤的端面之间，待溶剂蒸发后观察光谱仪上是否出现NV色心的典型荧光，有，进入c)，否，进入e)；c)将2#光纤连接至TAC，测反关联函数，判断是否为单NV色心，是，进入d)，否，进入e)；d)连接两根光纤的端面，完成封装；e)清洗掉两根光纤端面之间的单晶金刚石颗粒，重复b)。本发明简化了单NV色心的寻找和定位过程，节约了寻找和定位单NV色心的成本，方便了对于单NV色心的研究和应用。

摘要： 本发明公开了一种单NV色心封装方法和一种单NV色心装置，该方法包括：a)连接三根光纤，使三根光纤之间的光单方向传输，1#光纤连激光器，2#光纤连光谱仪；b)将含有单晶金刚石颗粒的悬浊液滴在3#光纤的端面上，观察3#光纤的端面上是否有单晶金刚石颗粒，是，进入c)，否，重复b)；c)观察光谱仪上是否出现NV色心的典型荧光，有，进入d)，否，进入e)；d)将2#光纤连接至TAC，测反关联函数，判断是否为单NV色心，否，进入e)；e)清洗3#光纤端面上的单晶金刚石颗粒，重复步骤b)。本发明简化了单NV色心的寻找和定位过程，节约了寻找和定位单NV色心的成本，方便了对于单NV色心的研究和应用。

摘要： 一种提升金刚石NV色心荧光对比度的增透膜系设计方法，通过在金刚石样品上采用不同材质以交替堆叠方式形成相邻层膜，并以优化波段、遗传算法、评价函数等迭代优化确定具有最佳膜系群体参数的增透膜系，能有效提高出射荧光信号强度，提升磁测量系统的信噪比及测量精度。

摘要： 本发明涉及温度传感技术领域，尤其涉及一种基于金刚石NV色心的温度传感器及温度测量装置，该温度传感器包括：具有NV色心的金刚石基板；金刚石基板的一侧表面布设有周期性微纳米金属结构，构成金刚石超表面，用于增强637nm波长等离子体信号。本发明利用金刚石超表面激发表面等离子体场来增强金刚石NV色心发光强度，能够实现对温度的精准探测。

摘要： 本发明适用于传感器技术领域，提供了一种基于金刚石NV色心的磁力测量系统，包括：激光器、金刚石NV色心、光纤、光纤准直器、滤光片、光电探测器、微波天线及微波源；微波天线设置在金刚石NV色心的正上方，与微波源连接，用于扫频；激光器发射的激光光束由入射位进入金刚石NV色心内部；金刚石NV色心在在微波天线的影响下激发产生荧光，荧光由出射位通过光纤形成出射光束；出射光束经光纤准直器形成平行光，并通过滤光片滤光后入射到光电探测器。本发明采用光纤集成金刚石NV色心光学腔体有效提高了荧光的激发效率，同时金刚石NV色心表面镀反射膜，提高了荧光的收集率，从而提高了磁力测量系统的测量精度。

摘要： 本发明涉及磁场探测技术领域，尤其涉及一种基于磁通聚集器的无微波金刚石NV色心磁力仪，包括光路系统、磁场发生模块、光电转换模块、数据处理模块、金刚石NV色心样品薄片以及一对相同的磁通聚集器；一对磁通聚集器同轴相对间隔设置，金刚石NV色心样品薄片设于一对磁通聚集器的间隙中央；磁场发生模块用于提供稳恒磁场与调制磁场；光路系统用于提供绿色泵浦激光入射至金刚石NV色心薄片样品，以及采集金刚石NV色心薄片样品发出的红色荧光；光电转换模块用于接收红色荧光，将红色荧光转换为电信号并输入数据处理模块；数据处理模块用于基于磁通聚集器的磁场放大倍数及输入的电信号计算待测磁场。本发明可有效减小产生稳恒磁场所需功率。

摘要： 本实用新型涉及激光宽场成像技术领域，方案为一种基于NV色心的宽场面积可调的接触式温度测量装置，包括有激光激发与收集结构、NV色心宽场探头、伸缩结构、荧光接收及分析设备、微波激发设备，激光激发与收集结构，用于产生原始激光束，并对其进行扩束后再缩束处理，处理后的原始激光束照射NV色心传感探头中，并对NV色心宽场探头反射回来的混合激光束进行筛分，本实用新型基于宽场成像原理，利用扩束激光照射片状探头，实现了对被测物表面全局温度的同步监控，本实用新型中NV色心宽场探头与物镜之间距离可通过伸缩结构进行调节，即改变了绿色激光束照射在探头上的面积，从而实现根据不同待测物的大小进行宽场大小适应性调节的功能。