[实用新型]一种基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置

说明书

本实用新型涉及一种光子源装置，特别涉及NV色心光子源装置。该装置包括激光器、光子晶体光纤、光子探测系统；所述光子晶体光纤前端连接激光器，末端连接光子探测系统；其特征在于：所述的光子晶体光纤为含有NV色心的空芯光子晶体光纤。本实用新型的基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置，结构简单，制作容易，并且操作简单，高光子收集效率高。

技术领域

本实用新型涉及一种光子源装置，特别涉及NV色心光子源装置。

背景技术

金刚石NV色心(nitrogen-vacancy center)，晶格结构图见图1，是由一颗占据金刚石晶格的氮原子，与相邻晶格位置的空缺组成。单个NV色心作为室温下优良的单光子源，具有很高的量子荧光产率和稳定性，在量子保密通信、超分辨率成像、量子探测及量子计算等领域具有重要的应用。

目前常用共聚焦显微技术定位单个NV色心，进行光子激发，该共聚焦显微系统需要超高精度的显微成像系统和纳米级的扫描系统，具有较低的可移植性，很难移植到诸如低温、磁场和电场等外场系统中，并且更换色心后还需重新定位，需要花费大量人力、物力。另外，金刚石NV色心发出的光子的收集效率很低，只有少部分光子在金刚石表面发生折射被物镜收集，大部分光子在金刚石表面发生了全反射，同时考虑探测器的耦合和量子效率，光子的探测效率＜2％。虽然采用侧面收集技术可以提高光子收集效率，利用四个光电探测器从金刚石颗粒的四周收集光子，收集效率提高到47％，但是此方案成本较高，收集效率依旧有待提高。

综上，亟需一种制备简单、操作方便的NV色心光子源装置。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置，以达到提高光子收集效率、制作简单，操作方便的目的。

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：一种基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置，包括激光器、光子晶体光纤、光子探测系统；所述光子晶体光纤前端连接激光器，末端连接光子探测系统；所述的光子晶体光纤为含有NV色心的空芯光子晶体光纤。

作为本发明的一种优选方式，所述光子晶体光纤由包层和纤芯组成，所述纤芯中填充有固化水凝胶；所述固化水凝胶中包含NV色心金刚石纳米颗粒。

进一步优选地，所述光子晶体光纤的包层含有均匀层状排布的空气孔，空气孔的层数为3-15层。

进一步优选地，所述空气孔直径d为2-8μm，孔间距Λ为1-15μm。

进一步优选地，所述的空气孔排布形状可为圆形、或正多边形。

作为本发明的一种优选方式，所述光子晶体光纤连接有第一光纤光栅，用以反射NV色心产生的逆向光子。

进一步优选地，所述的光子晶体光纤连接有第二光纤光栅，用于反射所述激光器产生的激光。

进一步优选地，所述激光器与所述第一光纤光栅之间连接光隔离器，用于阻隔反向光入射。

作为本发明的一种优选方式，所述光子晶体光纤采用10/125μm的纤芯/包层尺寸。

进一步优选地，所述NV色心金刚石纳米颗粒尺寸在10-100nm。

本实用新型的基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置，结构简单，制作容易，并且操作简单，高光子收集效率高。

附图说明

图1是金刚石NV色心的微观结构示意图；

图2是本实用新型的基于空芯光子晶体光纤的NV色心光子源装置结构示意图；

图3是本实用新型的光子晶体光纤的端面示意图。