[发明专利]激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统与方法

权利要求书

1.一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：包括激光器（1）、激光功率稳定单元、脉冲调制单元和金刚石NV色心激光激发与荧光检测单元；

所述金刚石NV色心激光激发与荧光检测单元包括二向色镜（20）、变焦物镜（21）、金刚石样品（22）、滤光片（25）和第二光电探测器（26）；

所述激光器产生的激光经激光功率稳定单元进行功率稳定后，再经脉冲调制单元实现激光的脉冲控制；经过功率稳定和脉冲控制的激光通过二向色镜（20）反射至变焦物镜（21），经过变焦物镜（21）聚焦至金刚石样品（22）上，所述金刚石样品（22）的NV色心电子自旋系综经过激光激发后发出荧光，所述荧光依次经过变焦物镜（21）、二向色镜（20）、滤光片（25）至第二光电探测器（26）。

2.如权利要求1所述的一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：所述激光功率稳定单元包括光电隔离器（2）、1/2波片（3）、偏振分光棱镜（4）、第一声光调制器（5）、第一孔径光阑（6）、1/4波片（7）、第一平凸透镜（8）、第一反射镜（9）、第二孔径光阑（10）、分束镜（11）、第二平凸透镜（12）、第一光电探测器（13）、比例-积分-微分控制器（14）、第一声光调制器驱动器（15）和信号发生器（27）；

所述激光器产生的激光进入激光功率稳定单元后，依次经过光电隔离器（2）、1/2波片（3）、偏振分光棱镜（4）得到第一透射光和第一反射光，所述第一透射光经过第一声光调制器（5）后发生衍射，得到0级和1级衍射光，所述0级衍射光被第一孔径光阑（6）阻挡，所述1级衍射光经过第一孔径光阑（6）、1/4波片（7）、第一平凸透镜（8）至第一反射镜（9）后沿原路返回，依次经过第一平凸透镜（8）、1/4波片（7）、第一孔径光阑（6）后回到第一声光调制器（5）进行二次调制，二次调制后的激光经过经过偏振分光棱镜（4）得到第二透射光和第二反射光，所述第二反射光经过分束镜（11）分束后得到第三透射光和第三反射光，所述第三透射光经第二平凸透镜（12）会聚到第一光电探测器（13）；所述第三反射光离开激光功率稳定单元进入脉冲调制单元；

所述第一声光调制器驱动器（15）与第一声光调制器（5）之间电性连接，用于调控第一声光调制器（5）；所述比例-积分-微分控制器（14）分别与第一光电探测器（13）、第一声光调制器驱动器（15）相连接。

3.如权利要求2所述的一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：所述脉冲调制单元包括第三平凸透镜（16）、第二声光调制器（17）、第四平凸透镜（18）和第二声光调制器驱动器（28）；

所述第三反射光离开激光功率稳定单元进入脉冲调制单元后，经过第三平凸透镜（16）至第二声光调制器（17）后发生衍射得到衍射光，所述衍射光经过第四平凸透镜（18）后离开脉冲调制单元进入金刚石NV色心激光激发与荧光检测单元；

所述第二声光调制器驱动器（28）与第二声光调制器（17）之间电性连接，用于调控第二声光调制器（17）。

4.如权利要求3所述的一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：还包括信号发生器（27），所述信号发生器（27）分别与比例-积分-微分控制器（14）、第二声光调制器驱动器（28）之间电性连接，用于为比例-积分-微分控制器及脉冲调制提供波形。

5.如权利要求3所述的一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：所述金刚石NV色心激光激发与荧光检测单元内还包括第三孔径光阑（19），所述第三孔径光阑（19）位于二向色镜（20）之前，用于筛选经过第四平凸透镜（18）的衍射光。

6.如权利要求1所述的一种激光功率稳定型金刚石NV色心荧光激发与检测系统，其特征在于：所述金刚石NV色心激光激发与荧光检测单元内还包括第二反射镜（23）和第四孔径光阑（24），所述第二反射镜（23）和第四孔径光阑（24）位于二向色镜（20）与滤光片（25）之间，所述荧光经过二向色镜（20）后，再依次经过第二反射镜（23）、第四孔径光阑（24）滤光片（25）至第二光电探测器（26）。