【摘 要】
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金刚石氮空位（NV）色心由于其高灵敏度与高空间分辨率的特点，可以将固态自旋信号实时检测技术应用到系综NV色心磁强计。近年来研究发现，NV色心浓度、自旋状态、相干时间以及荧光收集效率是系综NV色心磁噪声测量的关键因素，因此，本文主要针对固态电子自旋NV色心系综磁强计DC磁噪声测量和AC磁噪声测量两种方法展开深入研究。主要研究内容如下：
1.为了实现固态电子自旋磁测量，以产生高精度同步时序脉冲为研究目标，通过自主搭建的共聚焦光学平台，结合系统软件，设计了基于Labview和spincore的脉冲序列
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金刚石氮空位（NV）色心由于其高灵敏度与高空间分辨率的特点，可以将固态自旋信号实时检测技术应用到系综NV色心磁强计。近年来研究发现，NV色心浓度、自旋状态、相干时间以及荧光收集效率是系综NV色心磁噪声测量的关键因素，因此，本文主要针对固态电子自旋NV色心系综磁强计DC磁噪声测量和AC磁噪声测量两种方法展开深入研究。主要研究内容如下：
1.为了实现固态电子自旋磁测量，以产生高精度同步时序脉冲为研究目标，通过自主搭建的共聚焦光学平台，结合系统软件，设计了基于Labview和spincore的脉冲序列发生模块和数据采集、存储、运算模块，实现了不同仪器间的同步运行。
2.为了提高DC磁场散粒噪声极限，提出了一种（110）面偏置磁场CW-ODMR谱优化方法，得到最优散粒噪声极限为557pT/√Hz，磁噪声功率谱密度为4.3nT/√Hz。利用双路微波调控模块，增加Rabi振荡信号对比度，提高系综NV色心电子自旋利用率。
3.设计了实现自旋调控实验的脉冲序列，结合软硬件系统，测量了系综NV色心拉比振荡周期为193.7ns，另外，通过Spin Echo自旋回波脉冲序列实验测试了退相干时间T2约为170ns。基于量子调控的方法，分析计算得出平台系统灵敏度可以达到0.8pT/√Hz。
本文提出了系综NV色心[110]晶轴方向偏置磁场对准技术，利用该技术对系综NV色心直流磁场检测噪声进行抑制；优化了量子调控技术对系综NV色心Rabi振荡π脉冲测试，为后续系综NV色心精密磁测量打下基础。
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