[发明专利]基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺

说明书

本发明涉及量子精密测量探头技术领域，方案为一种基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺，该方法能够实现光纤与单科微米级金刚石颗粒的充分连接，并提高了荧光的反射效率，便于后续荧光的高效收集，相比于现有技术，本方案可以实现单颗微米级金刚石与光纤的熔接，且熔接工艺过程简单易实现，本方案还能够对含有金刚石颗粒的微球腔进行塑形处理，使得荧光的反射面趋向为旋转抛物线面，荧光反射而出的光路与光纤延伸方向趋于平行，减少了荧光折射的损耗，进而使得后续荧光收集更高效，本方案还在微球腔外侧表面设计了镀银层，通过其能够减少荧光透射的损失，从而进一步提高荧光的后续收集。

技术领域

本发明涉及量子精密测量探头技术领域，具体涉及到一种基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺。

背景技术

金刚石晶体中普遍存在着各种晶格缺陷，其中由杂质氮引起的氮空位(nitrogenvacancy简称NV)色心缺陷在室温下具有稳定的光学特性、电子自旋特性以及理想的固态量子比特等性质，被广泛应用于量子存储、量子信息处理、生物荧光标记以及超分辨成像等方面。金刚石NV色心具有稳定的能级结构和优越的发光特性，能被激光和微波操控，可实现高灵敏度物理量探测。关于金刚石NV色心的研究和应用大部分是基于NV色心的荧光探测，因此研究NV色心的荧光机制，提高其收集效率具有重要意义。由于NV色心与电磁场耦合强度较小，因此对NV色心的荧光收集效率一直较低，为提高金刚石NV色心的荧光收集效率，传统的如采用等离子体增强的方式对NV色心荧光信号进行增强或对金刚石进行加工使其产生一些特殊的结构等方法，这些方法的实现所需的实验操作非常复杂，实验要求非常高且加工品质不易保证，不利于推广。也有一些研究利用多个光电探测器从多个方向对NV色心的荧光进行收集，但这使得整个金刚石NV色心荧光激发采集系统过于庞大限制了其在小型灵敏传感器上的应用。

专利CN201910161883.7公开了一种提高金刚石NV色心荧光收集效率的方法，该发明通过将纳米金刚石与光学微腔耦合，制备工艺要求低，具有成本低、模式体积小及能量密度高等特点，实现了金刚石NV色心荧光的激发与高效收集，有望实现基于NV色心的高灵敏度量子传感器的集成化应用。但是上述技术中的反光源为附着在玻璃管内壁上的纳米金刚石颗粒群，相比于单颗微米级金刚石，不仅前期工艺复杂，由于其各个金刚石颗粒晶向不一致，导致荧光收集效率较差，而单颗微米级金刚石的晶向统一，从而荧光收集效率高，现有技术缺乏对单颗微米级金刚石与光纤熔接的工艺。

专利CN201110061907.5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。上述技术同样公布了光纤与金刚石颗粒通过熔接链接，但是其仍然是使用含有金刚石颗粒的悬浮液进行加工，该步骤对于加工的要求较高，且还需要不断测试荧光的接收情况才能进行下一步的操作，生产过程繁琐。

因此，本发明设计了基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺，以解决上述问题。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本发明提出的一种基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺。以解决上述背景技术中提出的纳米金刚石颗粒群相比于单颗微米级金刚石前期工艺复杂，以及使用含有金刚石颗粒的悬浮液进行加工，该步骤对于加工的要求较高的问题。

为实现上述目的，一种基于烧熔技术的量子精密测量探头的加工工艺，包含有以下步骤：

S1、将单粒固态敏感单元设置于一空心透明管内侧中部；