一、NV色心：钻石中的量子传感器
NV色心是金刚石晶格中的氮-空位缺陷，具备室温量子相干、光学读出自旋态、纳米级空间分辨率、微波相干操控成熟且精准、生物兼容性等独特优势。它不仅成为量子计算、量子网络和高精度传感的核心物理体系，更在生物成像、单分子探测和自主导航等领域展现出颠覆性潜力。当前NV色心的研究正处于从实验室走向实际应用和产业化的关键阶段，材料制备、仪器设备、算法与控制等均较为成熟，但大规模、高一致性地制造性能均匀的NV色心阵列，是量子计算应用的核心瓶颈，此外将NV色心传感器与光、电系统高效集成，实现设备的小型化与便携化也是前沿发展趋势。
卓立汉光深耕光电技术多年，围绕NV色心实验中的 “激发-操控-检测”全光路环节，提供高精度、高稳定性的光学镜架、压电位移、隔振平台与系统集成方案，助力用户突破设备限制，专注科学发现。
二、NV色心实验全光路支持方案
在利用 NV 色心进行的量子传感与精密测量实验中，实验的光路可分为激发 - 操控 - 检测三大模块，镜架的选择需兼顾一定的调节精度、稳定性（低漂移）、兼容性（多元件协同）三大指标，但每个模块对镜架的功能需求不同：
（1）激发模块：需实现激光准直、偏振态控制、功率调节，对应镜架类型为一维平移镜架、二维旋转镜架、滤光片轮镜架；
（2）操控模块：涉及微波天线与光学元件的协同，需集成式微波镜架、三维微调镜架；
（3）检测模块：需保证荧光收集效率和信号稳定性，依赖高精度物镜镜架、共聚焦光路调节镜架。
三、关键实验环节中的镜架应用
1. 激发光路的精准调控
激光准直与偏振控制
（1）俯仰偏摆镜架：调节准直镜的轴向位置，补偿激光源出射端的偏移，确保激发光平行度（直接影响 NV 色心的自旋极化效率）。可以采用卓立汉光NMHS系列高稳镜架
（2）二维旋转镜架：通过高精度旋转台调节 1/4 波片角度，将线偏振光转为圆偏振光，增强 NV 色心的自旋初始化效果。
（3）功率调节与波长切换
滤光片轮镜架：集成多档位中性密度（ND）滤光片，通过旋转切换实现激发光功率的快速调节（如从 100% 衰减至 0.1%），避免高功率激光损伤样品。
（4）二向色镜调节镜架：使用二维角度调节镜架优化二向色镜角度，确保 532 nm 激发光完全反射至物镜，同时透射 637 nm 荧光。
2. 荧光收集效率的提升策略
固态半球面镜（SIL）集成
●三维精密镜架：将固态半球面镜固定在纳米级位移台上（如我们的S系列三维压电扫描台），通过 XYZ 三轴微调（精度 < 5 nm），使 SIL 顶点与 NV 色心精确对齐，利用近场增强效应将荧光收集效率提升 2.5 倍以上。
●防振动设计：试验台用高效隔振系统（如卓立汉光ZVI系列主动隔振平台），减少环境振动对光路的干扰，适用于长时间荧光信号采集。
微球腔与光纤耦合
●二维平移镜架：将内含 NV 色心的微球腔（直径 200-500 μm）与光纤端面固定在高精度平移台上（如Auto压电镜架），通过亚微米级调节实现微球腔与光纤的高效耦合（耦合效率 > 80%），利用回音壁模式增强荧光信号。
3. 微波操控与光学元件的协同
（1）集成微波天线的镜架
导电镜架设计：在镜架结构中嵌入铜导线天线，通过三维微调镜架（如上诉提到的SUS不锈钢高稳镜架）将天线与 NV 色心的距离控制在 500 nm 以内，产生强微波磁场（B₁>170 μT），实现自旋态的快速操控。
微波 - 光学共线传输：将微波天线与物镜集成在同一镜架上，通过软件同步控制镜架移动，确保微波激发与荧光收集的时空同步性。
（2）低温环境下的镜架适配
低温兼容材料：在 2K 超低温环境中，采用无氧铜或钛合金镜架，避免材料热胀冷缩导致的光路漂移，同时支持物镜的纳米级 Z 轴调节（如使用压电陶瓷驱动）。同时物镜建议采用低温物镜，我司对应的型号如下。
4. 高灵敏度检测的镜架优化
（1）共聚焦光路调节
轴向调节：通过一维压电位移台（如 LS65压电平移台）微调检测针孔位置，将共聚焦光斑尺寸压缩至亚微米级，提高荧光信号的信噪比（SNR>20 dB）。
（2）滤光片切换模块：采用滤光片轮镜架，快速切换长通滤光片和带通滤光片，适应不同波长荧光信号的检测需求。
（3）探测器精准定位
二维微调镜架：将单光子探测器固定在高精度平移台上（因为需要一定的负载，建议采用卓立汉光电动位移台），通过亚微米级调节使探测器光敏面与荧光出射方向精确对准，提升信号采集效率（计数率 > 10⁵ cps）。
四、为什么选择卓立汉光？
- 全链路产品支持：从光学镜架、压电台到隔振平台，提供NV色心实验全流程产品，支持定制化需求。
- 高精度与低温兼容性：压电位移精度达纳米级，兼容低温环境；镜架具备锁紧防抖设计，避免光路漂移。
- 多技术协同能力：支持微波-光学共线集成、荧光-探测同步等复杂实验架构。
卓立汉光愿成为您NV色心系统构建的可靠伙伴。提供从光学设计、产品选型到系统集成的全流程支持。如需进一步了解产品性能、申请演示或获取定制方案，欢迎联系我们。
五、更多适配的产品：
（1）六轴位移台----在绿光传输时，需要通过光纤将 532 nm 绿光耦合到金刚石样品，使 NV 色心进入基态自旋极化状态，另外部分实验需用 637 nm 红光激发 NV 色心，光纤同样用于传输该波长光。
那么多角度的精密耦合台就会在这个过程中用到。而六轴压电位移台就是一个比较适配的产品。
（2）压电镜架---光路的角度自然是通过压电式镜架调节最合适。可以主推Auto长行程的压电镜架。
（3）各类调整架----反射镜架/透射镜架/偏振元件旋转架/接杆等等。
（4）气浮光学平台---实验室的基本设施，NV色心实验对稳定性要求较高，气浮式光学平台是必备的。同时也兼具对阻尼式操作台的需求。
（5）物镜扫描台---利用物镜观测金刚石的缺陷时，可以用物镜扫描台精密地控制焦距。
卓立汉光可以提供国内精度高、品质好、种类全运动控制/光机械件及元件/光学平台等产品，欢迎咨询。
