金刚石NV色心实验平台微波系统的搭建及实验研究
发布时间：2022-08-09 15:11
现如今,量子信息是横跨了物理学与信息科学的前沿研究领域,具有很多分支研究方向。在国内,与量子信息相关的研究组在这一领域上的不同方向上都开展了很多研究工作。本文主要介绍了其中一个研究方向:基于固态自旋的量子调控。我们的主要研究对象是存在于金刚石内的NV色心,其主要是由金刚石晶格缺陷形成的空位与氮原子杂质所组成。在基于NV色心的量子信息实验台上,我们的目的是能够实现对NV色心量子态的操控。为了达到这一目的,由于金刚石内部NV色心的量子态不确定,我们首先要对其持续施加532nm激光来初始化量子态,使其量子态尽可能地以很高的保真度保持在ms=0态上;随后对其施加连续激光和高强度磁场,并进行微波频率扫频,通过收集NV色心发出的荧光,记录其荧光强度,得到NV色心的ODMR光谱。NV具有四个轴,我们选用主轴,由于塞曼效应（原子光谱在外加磁场时会发生分裂）的影响,主轴在ODMR光谱2870MHz频点附近会出现两个荧光强度波谷,分别对应着NV的两个量子态,即ms=±1。我们根据两个态对应的ODMR光谱上的频率点,来选择性地施加特定频率微波射频信号,以此来把NV...
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 金刚石氮-空位色心
1.2 基于金刚石NV色心的光探测磁共振系统
1.3 实验系统介绍
1.3.1 光学系统
1.3.2 微波系统
1.3.3 同步控制系统
1.4 金刚石NV色心实验系统中的微波系统
1.5 论文主要内容及结构
第二章 微波系统中微波桥的设计与实现
2.1 信号调制原理
2.2 微波在量子调控实验中的作用
2.3 单边带信号调制
2.4 微波桥的搭建与测试
2.5 本章小结
第三章 微波系统中Ω型微波辐射结构的设计与实现
3.1 传输线理论
3.1.1 传输线电路模型
3.1.2 传输线特征阻抗
3.2 槽线理论及主要性能影响因素
3.2.1 基底材质及厚度
3.2.2 沟槽宽度
3.2.3 金属层厚度
3.2.4 工作频率
3.3 Ω型微波辐射结构设计
3.3.1 常规开路槽线
3.3.2 Ω型开路槽线
3.3.3 参数优化
3.4 Ω型微波辐射结构的实现
3.4.1 微纳工艺探索
3.4.2 磁控溅射工艺
3.4.3 选择性刻蚀工艺
3.4.4 电化学镀铜工艺
3.5 Ω型微波辐射结构测试
3.5.1 特征阻抗
3.5.2 带宽
3.5.3 自旋操控性能
3.6 本章小结
第四章 基于微波系统的金刚石NV色心量子态重构实现
4.1 Wigner函数介绍
4.2 金刚石NV色心电子自旋的Wigner函数表征
4.3 NV色心电子自旋态Wigner函数重构实现
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录 部分仪器设备及实物图
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流脉冲磁控溅射铜膜的结构与性能研究[J]. 谈淑咏,张旭海,朱迪,陈健,蒋建清. 功能材料. 2017(02)
[2]PCB电镀铜添加剂作用机理研究进展[J]. 彭佳,程骄,王翀,肖定军,何为. 电镀与精饰. 2016(12)
[3]基于正交DDS单边带调制扫频源电路设计与实现[J]. 石苍松,黄光明. 电子测量技术. 2016(09)
[4]硫酸铜镀液镀铜机理概述[J]. 孙俊杰,田瑞杰,陆然,倪超. 印制电路信息. 2012(03)
[5]利用镀液组成改善镀层厚度均匀性[J]. 蔡积庆. 印制电路信息. 2010(12)
[6]碳化硅颗粒表面磁控溅射镀铜膜的研究[J]. 俞晓正,沈志刚,徐政. 材料工程. 2008(03)
[7]多频调制单边带信号的仿真[J]. 博战捷,刘美玲,李新文. 通信技术. 2007(10)
[8]微加工厚光刻胶掩膜电镀工艺研究[J]. 姜政,丁桂甫,汪红,黎莉. 电镀与涂饰. 2005(07)
[9]基于DSP的信号单边带调制的实现[J]. 张敬利,丁国栋,易克初. 通信技术. 2003(03)
[10]移相法实现单边带信号的调制[J]. 谢成山,徐济仁,陈家松. 电讯技术. 2000(06)
本文编号：3672783
【文章页数】：81 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 金刚石氮-空位色心
1.2 基于金刚石NV色心的光探测磁共振系统
1.3 实验系统介绍
1.3.1 光学系统
1.3.2 微波系统
1.3.3 同步控制系统
1.4 金刚石NV色心实验系统中的微波系统
1.5 论文主要内容及结构
第二章 微波系统中微波桥的设计与实现
2.1 信号调制原理
2.2 微波在量子调控实验中的作用
2.3 单边带信号调制
2.4 微波桥的搭建与测试
2.5 本章小结
第三章 微波系统中Ω型微波辐射结构的设计与实现
3.1 传输线理论
3.1.1 传输线电路模型
3.1.2 传输线特征阻抗
3.2 槽线理论及主要性能影响因素
3.2.1 基底材质及厚度
3.2.2 沟槽宽度
3.2.3 金属层厚度
3.2.4 工作频率
3.3 Ω型微波辐射结构设计
3.3.1 常规开路槽线
3.3.2 Ω型开路槽线
3.3.3 参数优化
3.4 Ω型微波辐射结构的实现
3.4.1 微纳工艺探索
3.4.2 磁控溅射工艺
3.4.3 选择性刻蚀工艺
3.4.4 电化学镀铜工艺
3.5 Ω型微波辐射结构测试
3.5.1 特征阻抗
3.5.2 带宽
3.5.3 自旋操控性能
3.6 本章小结
第四章 基于微波系统的金刚石NV色心量子态重构实现
4.1 Wigner函数介绍
4.2 金刚石NV色心电子自旋的Wigner函数表征
4.3 NV色心电子自旋态Wigner函数重构实现
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
参考文献
附录 部分仪器设备及实物图
攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况
【参考文献】：
期刊论文
[1]直流脉冲磁控溅射铜膜的结构与性能研究[J]. 谈淑咏,张旭海,朱迪,陈健,蒋建清. 功能材料. 2017(02)
[2]PCB电镀铜添加剂作用机理研究进展[J]. 彭佳,程骄,王翀,肖定军,何为. 电镀与精饰. 2016(12)
[3]基于正交DDS单边带调制扫频源电路设计与实现[J]. 石苍松,黄光明. 电子测量技术. 2016(09)
[4]硫酸铜镀液镀铜机理概述[J]. 孙俊杰,田瑞杰,陆然,倪超. 印制电路信息. 2012(03)
[5]利用镀液组成改善镀层厚度均匀性[J]. 蔡积庆. 印制电路信息. 2010(12)
[6]碳化硅颗粒表面磁控溅射镀铜膜的研究[J]. 俞晓正,沈志刚,徐政. 材料工程. 2008(03)
[7]多频调制单边带信号的仿真[J]. 博战捷,刘美玲,李新文. 通信技术. 2007(10)
[8]微加工厚光刻胶掩膜电镀工艺研究[J]. 姜政,丁桂甫,汪红,黎莉. 电镀与涂饰. 2005(07)
[9]基于DSP的信号单边带调制的实现[J]. 张敬利,丁国栋,易克初. 通信技术. 2003(03)
[10]移相法实现单边带信号的调制[J]. 谢成山,徐济仁,陈家松. 电讯技术. 2000(06)
本文编号：3672783
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