METHODS AND APPARATUS FOR OPTICALLY DETECTING MAGNETIC RESONANCE

• Main Authors: ENGLUND, DIRK ROBERT, CLEVENSON, HANNAH, ANNE
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 16.07.2015
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

A light-trapping geometry enhances the sensitivity of strain, temperature, and/or electromagnetic field measurements using nitrogen vacancies in bulk diamond, which have exterior dimensions on the order of millimeters. In an example light-trapping geometry, a laser beam enters the bulk diamond, which may be at room temperature, through a facet or notch. The beam propagates along a path inside the bulk diamond that includes many total internal reflections off the diamond's surfaces. The NVs inside the bulk diamonds absorb the beam as it propagates. Photodetectors measure the transmitted beam or fluorescence emitted by the NVs. The resulting transmission or emission spectrum represents the NVs' quantum mechanical states, which in turn vary with temperature, magnetic field strength, electric field strength, strain/pressure, etc. Cette invention concerne une configuration géométrique de piégeage de la lumière qui améliore la sensibilité de mesures de contrainte, de température et/ou de champ électromagnétique mettant en œuvre les défauts azote/lacune dans un diamant massif présentant des dimensions extérieures d'ordre millimétrique. Selon un exemple de configuration géométrique de piégeage de la lumière, une faisceau laser pénètre dans le diamant massif, qui peut être à température ambiante, à travers une facette ou une entaille. Ledit faisceau se propage le long d'un trajet à l'intérieur du diamant massif, qui comprend une pluralité de réflexions internes totales en dehors des surfaces du diamant. Les défauts azote/lacune à l'intérieur du diamant massif absorbent le faisceau à mesure qu'il se propage. Des photodétecteurs mesurent le faisceau transmis ou la fluorescence émise par les défauts azote/lacune. Le spectre de transmission ou d'émission qui en résulte représente les états mécaniques quantiques des défauts azote/lacune qui varient quant à eux en fonction de la température, de la force du champ magnétique, de la force du champ électrique, du rapport contrainte/pression, etc.