项目名称: 基于金刚石NV色心的固态核磁共振陀螺关键技术研究

项目编号: No.61503346

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 自动化技术、计算机技术

项目作者: 马宗敏

作者单位: 中北大学

项目金额: 19万元

中文摘要: 针对当前多种新原理陀螺的低灵敏度、大漂移(MEMS陀螺),大装配空间、长启动时间(核磁共振陀螺)问题,结合新型量子操控、量子材料、半导体激光以及微纳集成技术,本课题开展基于新型金刚石氮空位(NV)色心集群的固态自旋角速率测量关键技术研究,为NV陀螺的高灵敏度、小体积、低功耗、抗高过载提供关键技术支撑。为此,需完善高密度NV色心金刚石的13C极化敏感角速率理论,研究面向NV色心集群原子激发与光抽运方法,发展新型角速率荧光激发与检测技术,进行角速率变化引起跃迁荧光数量布居数读取测量,初步得到角速率信息。同时,研究提高光子激发及收集效率方法,提高检测灵敏度等技术,为未来NV陀螺实用化研究打下基础。本课题通过深入研究NV色心自旋共振敏感角速率信息的关键技术,初步得到角速率变化效应,可以为新一代原子导航、原子钟守时授时以及原子磁传感技术提供有力的理论和实验手段,促进相关自旋电子器件的发展。

中文关键词: 氮空位金刚石;固态自旋;角速率效应;传感器设计

英文摘要: In order to solve the low sensitivity, larger drift (MEMS gyroscope), larger volumes and longer start-up (nuclear magnetic resonance gyroscope), we proposed a novel method of solid-state spin angular velocity measurement based on nitrogen-vacancy (NV) centers in diamond with multidisciplinary technologies. In this method, we will refine the theory of angular rate detection with high density NV centers in diamond, and setup the measuring system for external angular rate variation by solid spin control in assemble of NV centers. We also make this system has the ability of angular rate detection by exploiting photon excitation, manipulation and detection techniques using optical method. Further, we need to improve efficiency and reduce the noise of photon excitement and collection to improve the sensitivity of the system. All these will be the basis for practice of gyro in the future. In conclusion, this project can shed light on the next generation of atomic navigation, atomic clock, atomic magnetic sensing and even on spintronic devices theoretically and experimentally.

英文关键词: Nitrogen-vacancy centers in diamond;Solid-state spin;The angular velocity effect;Sensor design

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