WO2022163678A1 - ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム - Google Patents

ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム Download PDF

Info

Publication number
WO2022163678A1
WO2022163678A1 PCT/JP2022/002765 JP2022002765W WO2022163678A1 WO 2022163678 A1 WO2022163678 A1 WO 2022163678A1 JP 2022002765 W JP2022002765 W JP 2022002765W WO 2022163678 A1 WO2022163678 A1 WO 2022163678A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diamond
light
optical waveguide
sensor unit
excitation light
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/002765
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
良樹 西林
裕美 中西
洋成 出口
司 林
夏生 辰巳
Original Assignee
日新電機株式会社
住友電気工業株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日新電機株式会社, 住友電気工業株式会社 filed Critical 日新電機株式会社
Priority to CN202280011208.6A priority Critical patent/CN116848422A/zh
Priority to EP22745898.1A priority patent/EP4286876A1/en
Priority to JP2022578434A priority patent/JPWO2022163678A1/ja
Priority to US18/273,286 priority patent/US20240111008A1/en
Publication of WO2022163678A1 publication Critical patent/WO2022163678A1/ja

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/24—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
    • G01R33/26—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance for measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using optical pumping
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/26—Optical coupling means
    • G02B6/32—Optical coupling means having lens focusing means positioned between opposed fibre ends
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4202—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details for coupling an active element with fibres without intermediate optical elements, e.g. fibres with plane ends, fibres with shaped ends, bundles
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4214—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical element having redirecting reflective means, e.g. mirrors, prisms for deflecting the radiation from horizontal to down- or upward direction toward a device
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4204—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms
    • G02B6/4215—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details the coupling comprising intermediate optical elements, e.g. lenses, holograms the intermediate optical elements being wavelength selective optical elements, e.g. variable wavelength optical modules or wavelength lockers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4201—Packages, e.g. shape, construction, internal or external details
    • G02B6/4246—Bidirectionally operating package structures

Definitions

  • the present disclosure relates to diamond sensor units and diamond sensor systems. This application claims priority based on Japanese Application No. 2021-010935 filed on January 27, 2021, and incorporates all the descriptions described in the Japanese Application.
  • a diamond NV center When a diamond NV center is used in combination with a microscope, it is constructed, for example, as shown in FIG. That is, LED 900 disposed on substrate 912 emits green light to excite the NV centers of diamond 904 . The emitted light passes through an SPF (Short Pass Filter) 902 and then strikes a diamond 904 arranged on a substrate 914 . This causes the electrons in the NV - center to be in an excited state. When the excited electrons return to the original ground state, red fluorescence is emitted from the diamond 904, and the fluorescence is collected by a lens 906, passed through an LPF (Long Pass Filter) 908, and placed on a substrate 916.
  • SPF Short Pass Filter
  • Lens 906 can be a high performance optical microscope lens configuration or a simple lens configuration.
  • Patent Document 1 discloses a scanning probe microscope (that is, a frequency modulated atomic force microscope (FM-AFM)) using a diamond NV center.
  • Patent Document 2 listed below discloses a magnetic field detection device using a diamond NV center.
  • the following non-patent document 2 discloses a compact magnetic field detection device using a lens.
  • a diamond sensor unit includes a sensor section including a diamond having a color center with electron spins, an irradiation section for irradiating the diamond with excitation light, and a detection section for detecting radiation light from the color center of the diamond. and an optical waveguide for transmitting excitation light and emission light.
  • a diamond sensor system includes the above-described diamond sensor unit in which diamond is arranged on a transmission line that transmits microwaves or millimeter waves, and the sensor unit functions as a magnetic sensor; or an electromagnetic wave generating unit that generates millimeter waves, and a control unit that controls the irradiating unit, the detecting unit, and the electromagnetic wave generating unit, and the control unit temporally and spatially combines microwaves or millimeter waves together with excitation light to irradiate the diamond.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a microscope using a conventional diamond NV center.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the schematic configuration of the diamond sensor unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a sequence diagram showing irradiation timings of excitation light and electromagnetic waves and measurement timings of radiated light during measurement using the diamond sensor unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph schematically showing the relationship between observed signal intensity (that is, radiant light intensity) and the frequency of electromagnetic waves (that is, microwaves).
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to the second embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to a first modified example.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a microscope using a conventional diamond NV center.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing the schematic configuration of the diamond sensor unit according to the first embodiment of the present disclosure.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to a second modified example.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to a third modified example.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to a fourth modification.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a diamond sensor unit according to a fifth modification.
  • FIG. 11 is a perspective view showing an example of the second embodiment (see FIG. 5).
  • FIG. 12 is a perspective view showing an electromagnetic wave irradiation unit using a coplanar line.
  • FIG. 13 is a perspective view showing a patch antenna for receiving microwaves.
  • FIG. 14A is a graph showing experimental results.
  • FIG. 14B is a graph showing experimental results.
  • FIG. 14C is a graph showing experimental results.
  • Patent Document 2 discloses that the light-emitting element and the light-receiving element are arranged apart from the diamond and the microwave irradiation coil. However, since the excitation light and the emitted fluorescence light are transmitted in the air as parallel light, they are diffused and there is a limit to the separation distance. In particular, fluorescence has a weak signal intensity, which poses a problem.
  • an object of the present disclosure is to provide a diamond sensor unit and a diamond sensor system that can accurately detect a magnetic field even from a remote location without being damaged even in a high-voltage environment.
  • a diamond sensor unit includes a sensor section including a diamond having a color center with electron spins, an irradiation section for irradiating the diamond with excitation light, and radiation from the diamond color center. It includes a sensing portion for sensing light and an optical waveguide for transmitting excitation light and emission light.
  • the sensor section may include a light collecting element that collects the excitation light and the emitted light, and the light collecting element may be placed between the diamond and the optical waveguide.
  • the condensing element may be a spherical lens made of silicon oxide or a Fresnel lens made of silicon oxide, and the optical waveguide has a core diameter of 1 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. It may be an optical fiber. As a result, excitation light and synchrotron radiation can be transmitted more efficiently, and detection accuracy can be improved. In addition, laser light can be guided to a desired position relatively easily, and divergence at the output end of the optical fiber can be suppressed.
  • the optical waveguide may be arranged through at least one insulator.
  • the optical waveguide may include a single medium for transmitting the excitation light and the emission light, and within a predetermined distance from one of the two ends of the optical waveguide located farther from the diamond, It may include a fluorescence reflectance filter, LPF or dichroic mirror to separate the excitation and emission light.
  • a fluorescence reflectance filter LPF or dichroic mirror to separate the excitation and emission light.
  • the optical waveguide may include a first optical waveguide that transmits excitation light and a second optical waveguide that transmits radiation light, and one end of the first optical waveguide is connected to the first optical waveguide and one end of the second optical waveguide may be positioned closer to the diamond than the other end of the second optical waveguide. It may also include a fluorescence reflection filter, LPF or dichroic mirror for separating excitation light and emission light within a predetermined distance from one end of the first optical waveguide and one end of the second optical waveguide. good.
  • the excitation light and the synchrotron radiation can be transmitted in forms suitable for each, and the detection accuracy can be improved, compared to the case where both the excitation light and the synchrotron radiation are transmitted by one medium.
  • the first optical waveguide may include a first optical fiber
  • the second optical waveguide may include a second optical fiber
  • the core diameter of the second optical fiber may be the same as that of the first optical fiber may be larger than the core diameter of
  • the core diameter of the first optical fiber may be 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less
  • the core diameter of the second optical fiber may be 1 ⁇ m or more and 1 mm or less.
  • the diamond may have at least a plurality of flat surfaces, the excitation light may be incident on a first flat surface of the plurality of flat surfaces, and the detection unit may Radiation light emitted from a second flat surface other than the first flat surface may be detected.
  • a member for example, a fluorescence reflection filter, LPF, or dichroic mirror
  • the sensor portion containing diamond may be entirely made of an electrical insulating member. As a result, it is possible to prevent damage to the sensor section even if discharge or the like occurs in a high-voltage environment in which the sensor section is arranged.
  • the diamond may be arranged on a transmission line that transmits microwaves or millimeter waves, and the sensor section may function as a magnetic sensor. As a result, the NV center of diamond can be accurately irradiated with microwaves or millimeter waves.
  • the transmission line may include a main wiring arranged on a rectangular printed circuit board with one side of 5 cm or less, and a diamond may be arranged at one end of the main wiring. Thereby, the NV center of diamond can be irradiated with microwaves.
  • the spin coherence time of diamond may be less than 50 ⁇ sec.
  • the total hydrogen concentration in diamond may be 1 ppm or less.
  • the spin coherence time T2 of diamond can be shortened, and the NV center quickly returns from the excited state to the original state. Therefore, it is possible to efficiently detect an alternating magnetic field, an electric field, and the like.
  • Any of NVH - concentration, CH concentration and CH 2 concentration in the diamond may be less than 1 ppm.
  • the spin coherence time T2 of diamond can be shortened, and the NV center quickly returns from the excited state to the original state. Therefore, it is possible to efficiently detect alternating magnetic and electric fields, including pulse-like magnetic and electric fields.
  • a diamond sensor system is the diamond sensor unit described above, wherein the diamond is arranged on a transmission line that transmits microwaves or millimeter waves, and the sensor section functions as a magnetic sensor. , an electromagnetic wave generator that generates microwaves or millimeter waves, and a controller that controls the irradiation unit, the detector, and the electromagnetic wave generator, and the controller temporally and Spatially combined to irradiate the diamond.
  • the diamond sensor unit 100 includes an excitation light generator 106, a fluorescence reflection filter 110, an optical waveguide 112, a sensor section 120, an LPF 122 and a light receiver 128.
  • An electromagnetic wave generator 140 and a controller 142 are arranged outside the diamond sensor unit 100 .
  • the control unit 142 includes a CPU (Central Processing Unit) and a storage unit (both not shown). The later-described processing performed by the control unit 142 is realized by the CPU reading and executing a program stored in advance in the storage unit.
  • CPU Central Processing Unit
  • storage unit both not shown.
  • the excitation light generator 106 includes a light emitting element 102 and a light collecting element 104 .
  • the light emitting element 102 is controlled by the control unit 142 to generate excitation light for exciting the NV - center of diamond (hereinafter abbreviated as NV center), which will be described later.
  • the control unit 142 supplies, for example, a voltage for causing the light emitting element 102 to emit light to the light emitting element 102 at a predetermined timing.
  • the excitation light is green light (ie wavelength about 490-560 nm).
  • the excitation light is preferably laser light, and the light emitting element 102 is preferably a semiconductor laser (for example, the wavelength of emitted light is 532 nm).
  • the light collecting element 104 collects the excitation light output from the light emitting element 102 .
  • the condensing element 104 is for inputting as much of the excitation light diffused and output from the light emitting element 102 as possible to the light incident end portion of the optical waveguide 112, which will be described later.
  • the condensing element 104 outputs collimated light condensed in a range smaller than the size of the light incident end of the optical waveguide 112 (for example, when using an optical fiber, its core diameter (i.e. core diameter)). preferably.
  • the fluorescence reflection filter 110 is an element for separating excitation light incident from the condensing element 104 and light emitted from diamond (that is, fluorescence), which will be described later.
  • the fluorescence reflection filter 110 may be a short-pass filter that passes light with a wavelength below a predetermined wavelength and cuts (i.e. reflects) light with a wavelength greater than a predetermined wavelength, or a short-pass filter that passes light with a wavelength within a predetermined wavelength range and passes light with a predetermined wavelength. It is a bandpass filter that cuts (ie reflects) light with wavelengths outside the wavelength range. Such a configuration is preferable because excitation light generally has a shorter wavelength than fluorescence.
  • Fluorescence reflection filter 110 is preferably a dichroic mirror with such a function.
  • the optical waveguide 112 includes a medium for transmitting light and transmits light in both directions. That is, the excitation light incident on one end arranged on the excitation light generating section 106 side is transmitted to the other end arranged on the sensor section 120 side. It also transmits the emitted light (that is, fluorescence) of the diamond element 116, which is incident on the other end, to the one end.
  • the optical waveguide 112 is, for example, an optical fiber. In order to increase the energy density of the pumping light to be transmitted, it is preferable that the core diameter of the optical fiber be as small as possible.
  • the core diameter of the optical fiber is about 80 ⁇ m or less and 1 ⁇ m or more.
  • the core diameter is larger than 80 ⁇ m, it is difficult to increase the energy density of the excitation light even if a lens is used, so it takes time to initialize the spin of the NV center, resulting in a sensor with a slow response speed. A solution to this would require a higher power laser, at the expense of portability and stability.
  • the core diameter is less than 1 ⁇ m, the efficiency of the light entering the optical fiber becomes poor, and the size of the light source of the corresponding laser diode becomes too small, which easily causes failure due to catastrophic optical damage (COD). Furthermore, laser diodes that can provide sufficient output as pumping light are limited to expensive ones, making practical use difficult.
  • the sensor section 120 includes a condensing element 114 , a diamond element 116 and an electromagnetic wave irradiation section 118 .
  • Diamond element 116 includes NV centers.
  • Concentrating element 114 is placed in contact with diamond element 116 .
  • the condensing element 114 converges the excitation light output from the optical waveguide 112 and irradiates it onto the diamond element 116 .
  • the electromagnetic wave irradiation unit 118 irradiates the diamond element 116 with electromagnetic waves (for example, microwaves).
  • the electromagnetic wave irradiation unit 118 is, for example, a coil including an electric conductor. Electromagnetic waves are supplied from the electromagnetic wave generator 140 outside the diamond sensor unit 100 to the electromagnetic wave irradiator 118 .
  • Irradiation of excitation light and electromagnetic waves to the diamond element 116 is controlled by the controller 142, and is performed at the timings shown in FIG. 3, for example. That is, the control unit 142 controls the light emitting element 102 to output the excitation light at a predetermined timing for a predetermined time period (for example, period t1). The control unit 142 controls the electromagnetic wave generator 140 to output electromagnetic waves at predetermined timings for a predetermined time period (for example, period t2).
  • the pulse sequence in period t2 is appropriate depending on the diamond used (e.g., alignment of multiple NV centers) and observation signals (i.e., signals affected by spin states of NV centers). should be used.
  • the diamond element 116 is irradiated with the electromagnetic waves in combination temporally and spatially together with the excitation light.
  • the control unit 142 takes in the input output signal of the light detection unit 126 at a predetermined timing (for example, within the period t3) and stores it in the storage unit.
  • the NV center has a structure in which carbon (C) atoms in the diamond crystal are replaced with nitrogen (N) atoms, and carbon atoms that should be present adjacent thereto are absent (ie, vacancies (V)).
  • the NV center transitions from the ground state to the excited state by green light with a wavelength of about 490-560 nm (for example, laser light at 532 nm), and emits red light with a wavelength of about 630-800 nm (for example, fluorescence at 637 nm). to return to the ground state.
  • the NV center forms a spin triplet state with magnetic quantum numbers m s of ⁇ 1, 0, and +1 when one electron is trapped (that is, NV ⁇ ).
  • the energy levels of the states separate according to the magnetic field strength (ie Zeeman separation).
  • the control section 142 controls the light emitting element 102 and the electromagnetic wave generating section 140, so that the spectrum as shown in FIG. 4, for example, is measured.
  • the observed ⁇ f depends on the magnetic field strength at the diamond element 116 position.
  • Specific spectrum measurements are performed as follows. That is, the light (that is, fluorescence) diffused and emitted from the diamond element 116 is condensed by the condensing element 114 and input to the other end of the optical waveguide 112 as parallel light.
  • Light (that is, fluorescence) input to the optical waveguide 112 is transmitted through the optical waveguide 112 and output from one end of the optical waveguide 112 .
  • Light (that is, fluorescence) output from one end of the optical waveguide 112 is reflected by the fluorescence reflection filter 110, passes through the LPF 122, is collected by the light collecting element 124, and is irradiated to the light detection section 126. .
  • the photodetector 126 generates and outputs an electrical signal corresponding to incident light.
  • the photodetector 126 is, for example, a photodiode.
  • the output signal of the photodetector 126 is acquired by the controller 142 .
  • the LPF 122 is a long-pass filter that passes light with a wavelength equal to or greater than a predetermined wavelength and cuts (eg, reflects) light with a wavelength smaller than a predetermined wavelength.
  • the emitted light of the diamond element 116 is red light and passes through the LPF 122 while the excitation light has a shorter wavelength and does not pass through the LPF 122 . Accordingly, it is possible to prevent the excitation light emitted from the light emitting element 102 from being detected by the light detection unit 126 and becoming noise, thereby suppressing a decrease in the detection sensitivity of the diamond element 116 for emitted light (that is, fluorescence).
  • the control unit 142 irradiates the diamond element 116 with the excitation light, sweeps the frequency of the electromagnetic waves in a predetermined range, irradiates the diamond element 116, and emits light (that is, fluorescence) emitted from the diamond element 116 as It can be acquired as an electrical signal output from the photodetector 126 . From the observed ⁇ f (ie, the value dependent on the magnetic field strength at the diamond element 116 position), the magnetic field strength at the diamond element 116 position can be calculated. That is, the diamond sensor unit 100 functions as a magnetic sensor.
  • the diamond sensor unit 100 can be used as a sensor for detecting not only magnetic fields (that is, magnetic fields) but also physical quantities related to magnetic fields, such as magnetization, electric fields, voltages, currents, temperatures and pressures.
  • the sensor unit 120 and the other end of the optical waveguide 112 are high because the diamond element 116, which is the main body of the sensor, and the light collecting element 114 are formed of an electrical insulator. Even if it is installed in a voltage facility or the like, it is possible to suppress the occurrence of damage due to discharge or the like. Therefore, the diamond sensor unit 100 can safely measure a magnetic field or the like in a high voltage environment. In addition, the excitation light generator 106 and the light receiver 128 can be placed far away from the high voltage environment via the optical waveguide 112, and the diamond sensor unit 100 can remotely measure magnetic fields and the like.
  • the sensor section 120 includes the condensing element 114 arranged between the diamond element 116 and the optical waveguide 112, loss of excitation light and emitted light can be reduced, and detection accuracy can be improved.
  • a fluorescence reflection filter 110 is provided to separate the excitation light and the emission light, so that the transmission of the excitation light and the emission light can be performed by one medium (for example, an optical waveguide 112). As will be described later, this makes it possible to reduce the number of components and simplify the configuration as compared with the case of providing two media for transmitting the excitation light and the emission light respectively.
  • one optical waveguide 112 is used to transmit light (that is, excitation light and emission light) in both directions.
  • An optical waveguide is used to transmit each.
  • the diamond sensor unit 200 according to the second embodiment of the present disclosure includes an excitation light generating section 206, a first optical waveguide 212, a condensing element 208, a fluorescence reflecting filter 210, a sensor section 220, an LPF 222, a concentrating It includes an optical element 224 , a second optical waveguide 230 and a light receiving portion 228 .
  • An electromagnetic wave generator 140 and a controller 142 are arranged outside the diamond sensor unit 200, as in the first embodiment.
  • the excitation light generator 206 includes a light emitting element 202 and a light collecting element 204 .
  • the sensor section 220 includes a light collecting element 214 , a diamond element 216 and an electromagnetic wave irradiation section 218 .
  • the light receiving section 228 includes a light detecting section 226 .
  • the light emitting element 202, the light collecting element 204, the fluorescence reflecting filter 210, the light collecting element 214, the diamond element 216, the electromagnetic wave irradiation section 218, the LPF 222, and the light detection section 226 are the light emitting element 102 and the light collecting element 104 shown in FIG.
  • the fluorescence reflection filter 110 the condensing element 114, the diamond element 116, the electromagnetic wave irradiation section 118, the LPF 122, and the light detection section 126, and function in the same manner. Therefore, these will be briefly described.
  • the light emitting element 202 generates excitation light for exciting the NV center of diamond under the control of the control unit 142 .
  • the control unit 142 supplies, for example, a voltage for causing the light emitting element 202 to emit light to the light emitting element 202 at a predetermined timing.
  • the excitation light is green light.
  • the excitation light is preferably laser light, and the light emitting element 202 is preferably a semiconductor laser.
  • the condensing element 204 condenses the excitation light diffused and output from the light emitting element 202 and inputs it to the light incident end of the first optical waveguide 212 .
  • the first optical waveguide 212 includes a medium that transmits light. Unlike the optical waveguide 112 shown in FIG. 2, the first optical waveguide 212 transmits the excitation light but not the emission light of the diamond element 216 . That is, the excitation light incident on one end (that is, incident end) of the first optical waveguide 212 arranged on the excitation light generating section 206 side is transferred to the other end (that is, incident end) arranged on the sensor section 220 side. output end) and output.
  • the first optical waveguide 212 is, for example, an optical fiber.
  • the excitation light diffused and output from the first optical waveguide 212 is condensed by the condensing element 208 and enters the fluorescence reflecting filter 210 as parallel light.
  • the fluorescence reflection filter 210 is an element for separating excitation light incident from the condensing element 208 and light emitted from the diamond element 216 (that is, fluorescence). Fluorescence reflecting filter 210 may be a dichroic mirror.
  • the condensing element 214 converges the excitation light input through the fluorescence reflection filter 210 and irradiates it onto the diamond element 216 .
  • Concentrating element 214 is placed in contact with diamond element 216 .
  • Diamond element 216 includes NV centers.
  • the electromagnetic wave irradiation unit 218 irradiates the diamond element 216 with electromagnetic waves (for example, microwaves).
  • the electromagnetic wave irradiation unit 218 is, for example, a coil.
  • Electromagnetic waves are supplied from the electromagnetic wave generator 140 to the electromagnetic wave irradiator 218 . Irradiation of excitation light and electromagnetic waves to the diamond element 216 is controlled by the controller 142 at the timings shown in FIG. 3, for example. This causes the diamond element 216 to emit red light (ie, fluorescence), as described above.
  • the light diffusely emitted from the diamond element 216 (that is, the red fluorescent light) is collected by the condensing element 214 into parallel light, and is input to the fluorescent reflection filter 210 .
  • the light (that is, red fluorescence) input to the fluorescence reflection filter 210 is reflected by the fluorescence reflection filter 210 and enters the LPF 222 .
  • the emitted light (that is, red fluorescence) of the diamond element 216 that enters the LPF 222 passes through the LPF 222, is collected by the light collecting element 224, and enters one end (that is, the incident end) of the second optical waveguide 230. .
  • the LPF 222 suppresses the excitation light emitted from the light emitting element 202 from being detected by the light detection section 226 and becoming noise, and thus prevents the detection sensitivity of the diamond element 216 for emitted light (that is, fluorescence) from deteriorating. Suppress.
  • the second optical waveguide 230 includes a medium that transmits light.
  • the second optical waveguide 230 directs the light incident on one end (that is, the incident end) from the light collecting element 224 (that is, the emitted light from the diamond element 216) to the other end (that is, the namely, to the output end).
  • Light output from the second optical waveguide 230 is detected by the photodetector 226 .
  • the photodetector 226 is, for example, a photodiode.
  • the output signal of the photodetector 226 is acquired by the controller 142 .
  • the control unit 142 irradiates the diamond element 216 with the excitation light, sweeps the frequency of the electromagnetic waves in a predetermined range, irradiates the diamond element 216 with the excitation light, and radiates the light emitted from the diamond element 216 as in the first embodiment.
  • the light (that is, fluorescence) emitted from the light can be obtained as an electrical signal output from the photodetector 226 . Therefore, the diamond sensor unit 200 functions as a magnetic sensor.
  • the diamond sensor unit 200 can be used as a sensor for detecting not only magnetic fields but also physical quantities related to magnetic fields such as magnetization, electric field, voltage, current, temperature and pressure.
  • the diamond element 216 which is the main body of the sensor, and the condensing element 214 are made of an electrical insulator, so damage due to discharge or the like can be suppressed. Therefore, the diamond sensor unit 200 can safely measure a magnetic field or the like in a high voltage environment.
  • the excitation light generator 206 and the light receiver 228 can be placed far from the high voltage environment via the first optical waveguide 212 and the second waveguide 230, and the diamond sensor unit 200 can remotely measure the magnetic field. .
  • the sensor unit 220 includes the light collecting element 214 arranged between the diamond element 216 and the first optical waveguide 212 and the second waveguide 230, the loss of the excitation light and the radiated light is reduced, and the detection accuracy is improved. can be improved.
  • excitation light with different wavelengths and radiation light from the diamond element 216 can be transmitted appropriately. That is, by using an optical fiber having a core diameter corresponding to the wavelength, it is possible to design a condensing optical system (that is, condensing element 204, condensing element 208, condensing element 214, and condensing element 224) suitable for each. , the light transmission efficiency can be improved, and the measurement accuracy can be improved.
  • the core diameter of the optical fiber that transmits diamond radiation light i.e., the second optical waveguide 230
  • the core diameter of the optical fiber that transmits excitation light i.e., the first optical waveguide 212.
  • the optical fiber used to transmit pumping light should have a small core diameter in order to increase the energy density of the pumping light. input into the optical fiber from the Therefore, there is an appropriate core diameter.
  • the core diameter of the first optical waveguide 212 is preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the larger the core diameter of the optical fiber for transmitting the light emitted from the diamond element 216 the better.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is preferably 1 ⁇ m or more and 1 mm or less.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is preferably equal to or larger than the core diameter of the first optical waveguide 212 and more preferably larger than the core diameter of the first optical waveguide 212 .
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is preferably 1 ⁇ m or more, more preferably 25 ⁇ m or more, and even more preferably 50 ⁇ m or more.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is preferably 80 ⁇ m or more, more preferably 400 ⁇ m or more, and even more preferably 800 ⁇ m or more, rather than 50 ⁇ m or more.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is preferably 80 ⁇ m or more, more preferably 105 ⁇ m or more, even more preferably 400 ⁇ m or more, and even more preferably 800 ⁇ m or more.
  • the core diameter is larger than 1 mm, it is difficult to bend the optical fiber and the cost is high.
  • the core diameter of the first optical waveguide 212 is in the range of 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, the above preferable conditions are satisfied.
  • the fluorescence reflection filter 210 and the LPF 222 are used to separate the excitation light and the light emitted from the diamond element 216, but this is not the only option.
  • the excitation light and the emitted light of the diamond element 216 may be separated by using the excitation light reflection filter having the function of LPF.
  • a diamond sensor unit 300 uses an excitation light reflection filter 302 having an LPF function to separate excitation light from a light emitting element 202 and radiation light from a diamond element 216.
  • the diamond sensor unit 300 replaces the fluorescence reflection filter 210 and the LPF 222 in the diamond sensor unit 200 (see FIG. 5) with an excitation light reflection filter 302 having an LPF function, and includes a path for generating and transmitting excitation light and a diamond element. 216 radiation transmission and detection paths are interchanged.
  • the excitation light reflection filter 302 having an LPF function is a long-pass filter as well as an excitation light reflection filter.
  • constituent elements with the same reference numerals as in FIG. 5 represent the same elements as in FIG. Therefore, redundant description will not be repeated with respect to them.
  • the excitation light generated by the light emitting element 202 is condensed by the condensing element 204 and input to one end of the first optical waveguide 212 .
  • the excitation light is transmitted through the first optical waveguide 212, output from the other end of the first optical waveguide 212, condensed by the condensing element 224 into parallel light, and passed through the excitation light reflection filter 302 having an LPF function.
  • incident on Since the excitation light is green light, it is reflected by the excitation light reflection filter 302 having an LPF function and enters the condensing element 214 .
  • the light emitted from the diamond element 216 is condensed by the condensing element 214 into parallel light, and enters the excitation light reflection filter 302 having an LPF function.
  • Emitted light (that is, red fluorescence) from the diamond element 216 passes through the excitation light reflection filter 302 having an LPF function, is collected by the light collecting element 224, enters the second optical waveguide 230, and enters the second optical waveguide 230. is transmitted to the light receiving unit 228 and detected by the light receiving unit 228 . Therefore, like the diamond sensor unit 200 of the second embodiment, the diamond sensor unit 300 functions as a sensor that detects magnetic fields and the like.
  • the excitation light is incident on one surface of the diamond element containing the NV center, and the emission light from the same surface is measured, but the present invention is not limited to this. If the diamond element containing the NV center has multiple flat surfaces, the surface irradiated with the excitation light and the surface measured with the emitted light may be different.
  • a flat surface means a plane having an area greater than or equal to a predetermined area, and here, a flat surface of the diamond element containing the NV center means a plane having an area larger than a circle having a diameter of about 200 ⁇ m. .
  • diamond sensor unit 400 detects light emitted from a surface different from the surface on which excitation light is incident on diamond element 402 .
  • Diamond sensor unit 400 is obtained by replacing sensor section 220 with sensor section 408 in diamond sensor unit 200 shown in FIG.
  • constituent elements with the same reference numerals as in FIG. 5 represent the same ones as in FIG. Duplicate descriptions will not be repeated with respect to them.
  • the sensor section 408 includes a diamond element 402 , a condensing element 404 , a condensing element 406 and an electromagnetic wave irradiation section 218 .
  • the diamond element 402 includes NV centers and has multiple planar surfaces.
  • the diamond element 402 is formed, for example, in the shape of a rectangular parallelepiped.
  • the condensing element 404 is arranged in contact with one flat surface (hereinafter referred to as the first flat surface) of the diamond element 402 .
  • the condensing element 406 is arranged in contact with a flat surface (hereinafter referred to as a second flat surface) of the diamond element 402 that is different from the first flat surface.
  • the excitation light transmitted by the first optical waveguide 212 enters the condensing element 404 and is condensed by the condensing element 404 to irradiate the first flat surface of the diamond element 402 .
  • the diamond elements 402 are irradiated with excitation light and electromagnetic waves (for example, microwaves) by the electromagnetic wave irradiation unit 218 at predetermined timings, whereby light is emitted from the diamond elements 402 . Emitted light is emitted in all directions.
  • the light emitted from the second flat surface of the diamond element 402 (that is, the red fluorescent light) is condensed by the condensing element 406 into parallel light, enters the LPF 222, passes through the LPF 222, and passes through the second optical waveguide 230. Incident at one end.
  • Light (ie, red fluorescent light) emitted from the second flat surface of diamond element 402 is then transmitted through second optical waveguide 230 to photodetector 226 and detected by photodetector 226 . Therefore, like the diamond sensor unit 200 of the second embodiment, the diamond sensor unit 400 functions as a sensor that detects magnetic fields and the like.
  • the number of light collecting elements can be reduced, and excitation light can be It is possible to eliminate elements (eg, fluorescence reflection filters, etc.) for separating the light emitted from the diamond element. Therefore, the diamond sensor unit can have a simpler configuration, and the cost can be reduced.
  • the diamond element 402 is formed in the shape of a rectangular parallelepiped and the first flat surface and the second flat surface are two surfaces forming 90 degrees, it is not limited to this. If the diamond element 402 is shaped like a rectangular parallelepiped, a flat surface parallel to the first flat surface may be used as the second flat surface for collecting the radiation to be detected. Moreover, the diamond element 402 only needs to have at least two flat surfaces, and the shape of the diamond element 402 is not limited to hexahedron, and the shape of the diamond element 402 is arbitrary.
  • a diamond sensor unit 500 according to a third modification is obtained by removing the electromagnetic wave irradiation section 118 from the diamond sensor unit 100 shown in FIG. That is, the sensor section 502 includes the condensing element 114 and the diamond element 116, but does not include an electromagnetic wave irradiation section (for example, a coil or the like).
  • the diamond element 116 is irradiated with excitation light (that is, green light) output from the light emitting element 102.
  • excitation light that is, green light
  • FIG. This excites the NV center of the diamond element 116 to emit light (ie, red fluorescence) and return to its original state. Therefore, by measuring the emitted light, the diamond sensor unit 500 functions as a magnetic sensor.
  • the measurement principle using microwaves is as described above, and the difference between the intensity of fluorescence from the ground level and the intensity of fluorescence from the excitation level that is resonantly absorbed by microwaves is used to determine the resonance level can be quantified at the microwave frequency, and changes in the magnetic field can be measured by changes in the resonance level.
  • the principle of measurement used here uses the fact that fluorescence intensity changes even when microwaves are not irradiated. That is, it utilizes the fact that electrons existing at the ground level change under the influence of the magnetic field, and the fluorescence intensity changes in correlation with the magnetic field.
  • the diamond sensor unit 500 functions as a sensor that detects magnetic fields and the like.
  • the sensor unit 502 does not include a conductive member such as a coil, and is entirely composed of electrical insulating members. Therefore, even if the sensor unit 502 is installed in high-voltage equipment, it will not be damaged by discharge or the like. As a result, the diamond sensor unit 500 can safely measure a magnetic field or the like in a high voltage environment.
  • diamond sensor unit 600 (Fourth modification) The configuration in which the diamond element including the NV center functions as a magnetic sensor without being irradiated with electromagnetic waves is not limited to that shown in FIG.
  • diamond sensor unit 600 according to a fourth modification is obtained by removing condensing element 114 and electromagnetic wave irradiation section 118 from diamond sensor unit 100 shown in FIG. That is, the sensor section 602 includes the diamond element 116, but does not include any of the condensing element and the electromagnetic wave irradiation section.
  • a diamond element 116 is placed in contact with the end of the optical waveguide 112 .
  • the diamond sensor unit 600 similarly to the diamond sensor unit 100 (see FIG. 2), when the diamond element 116 is irradiated with excitation light (that is, green light) output from the light emitting element 102, the NV center of the diamond element 116 is excited. , emits light (ie red fluorescence) and returns to its original state. Therefore, by measuring the emitted light, the diamond sensor unit 600 functions as a magnetic sensor.
  • the magnetic field measurement method is the same as in the third modification.
  • the diamond sensor unit 600 functions as a sensor that detects magnetic fields and the like.
  • the sensor unit 602 does not include conductive members such as coils, and is entirely composed of electrical insulating members. Therefore, even if the sensor unit 602 is installed in a high-voltage facility, it will not be damaged by discharge or the like, and can safely measure a magnetic field or the like in a high-voltage environment.
  • diamond sensor unit 700 In the third and fourth modifications, one optical waveguide transmits excitation light and radiation light, but two optical waveguides may be used to transmit each of the excitation light and radiation light. .
  • diamond sensor unit 700 according to the fifth modification is obtained by removing electromagnetic wave irradiation section 218 from diamond sensor unit 200 shown in FIG. That is, the sensor section 702 includes the condensing element 214 and the diamond element 216, but does not include an electromagnetic wave irradiation section (for example, a coil or the like). In the diamond sensor unit 700, similarly to the diamond sensor unit 200 (see FIG.
  • the diamond sensor unit 700 functions as a magnetic sensor.
  • the method of magnetic field measurement is the same as in the third modification.
  • the diamond sensor unit 700 functions as a sensor that detects magnetic fields and the like.
  • the sensor unit 702 does not include conductive members such as coils, and is entirely composed of electrical insulating members. Therefore, even if the sensor unit 702 is installed in a high-voltage facility, it will not be damaged by discharge or the like, and can safely measure a magnetic field or the like in a high-voltage environment.
  • the electromagnetic wave irradiation section 218 may be removed from each of the diamond sensor unit 300 shown in FIG. 6 and the diamond sensor unit 400 shown in FIG. In that case also, the magnetic field can be measured without irradiating electromagnetic waves.
  • the diamond sensor unit uses a diamond element having an NV center, but it is not limited to this.
  • a diamond element having a color center with electron spin may be used.
  • a color center having an electron spin is a center that forms a spin triplet state and emits light when excited, and NV centers are typical examples.
  • silicon-vacancy centers ie Si-V centers
  • germanium-vacancy centers ie Ge-V centers
  • tin-vacancy centers ie Sn-V centers
  • Centers are known to exist. Therefore, diamond elements containing these may be used instead of diamond elements containing NV centers to form a diamond sensor unit.
  • the wavelengths of excitation light and emitted light (that is, fluorescence) and the frequency of electromagnetic waves for resonance excitation differ according to the level of the color center.
  • the NV center is preferable because it is easy to handle in terms of light wavelength and microwave frequency.
  • the electromagnetic waves to be irradiated include millimeter waves (eg, 30 GHz to 300 GHz) or submillimeter waves (eg, 300 GHz), which are higher in frequency than microwaves (eg, 1 GHz to 30 GHz). ⁇ 3 THz).
  • a Si-V center can use a millimeter wave of about 48 GHz
  • a Sn-V center can use a sub-millimeter wave of about 850 GHz.
  • a laser beam is preferable for the excitation light, and a semiconductor laser is more preferable as the generator because it can be miniaturized.
  • the detector for the emitted light of the diamond element may be of the vacuum tube type, a semiconductor detector device is more preferable in terms of miniaturization.
  • the optical waveguide preferably has a two-layer or more coaxial structure having a core portion through which light passes and a portion formed around the core and made of a material having a different refractive index from that of the core portion.
  • the core portion need not be a densely packed form of the light transmitting medium.
  • the core portion may be hollow, as the space itself can transmit light.
  • the optical waveguide is preferably an optical fiber having a core diameter of 1 ⁇ m or more and 80 ⁇ m or less. This is because if an optical fiber is used, the laser light can be guided to a desired position relatively easily, and divergence at the output end of the optical fiber can be suppressed.
  • the condensing element may be made of a substance that has the effect of condensing light.
  • it may be a lens made of a silicon oxide-based material (for example, glass, which may contain additives other than silicon oxide) or a substance with a diffraction function.
  • the condensing element is preferably a lens that transmits light and utilizes a refraction phenomenon.
  • a spherical lens, a hemispherical lens, a Fresnel lens, and the like are preferred.
  • a lens in which the focal point of parallel light is positioned on the spherical surface is more preferable due to the relationship between the refractive index and the spherical shape.
  • the silicon oxide-based material lens is in direct contact with the diamond. This is because if there is no contact, there will be a problem that the light cannot be collected well. Also, if the lens receives a strong impact, the distance from the diamond to the lens may change, and even in that case, the light cannot be collected well. More preferably, the silicon oxide-based material lens is also in direct contact with the optical fiber. This is because there is less loss when the fluorescence is focused on the optical fiber, and the change in distance due to impact is less likely to occur.
  • an optical waveguide for example, an optical fiber
  • the excitation light generator and the light receiver can be insulated from the high voltage, and devices used in the excitation light generator and the light receiver can be protected.
  • the electromagnetic wave irradiation part is not limited to a coil-shaped one, and may be a linear electric wiring as described later.
  • the diamond element may be arranged on the surface or at the end of a transmission path (eg, conductive member) that transmits electromagnetic waves (eg, microwaves, millimeter waves, etc.).
  • a transmission path eg, conductive member
  • electromagnetic waves eg, microwaves, millimeter waves, etc.
  • the NV center of the diamond element when the diamond sensor unit described above is used to detect a time change such as a fluctuating magnetic field for AC power, the NV center of the diamond element, after being excited, quickly returns from the state of emitting light to the original state. It is preferable to return to the state (ie the state prior to excitation).
  • the spin coherence time T2 of the diamond element is short.
  • the diamond element preferably has a spin coherence time T2 of less than 50 ⁇ sec. Since the detection sensitivity is proportional to (T2) -1/2 , the detection sensitivity decreases as T2 decreases. Therefore, when detecting sudden changes in magnetic field fluctuations, for example, when detecting pulse-like magnetic field fluctuations, it is conceivable to sacrifice the detection sensitivity and shorten the spin coherence time T2 of the diamond element as much as possible.
  • the diamond element preferably contains impurities.
  • the total hydrogen concentration in diamond is preferably greater than 0 ppm and less than or equal to 1 ppm. It is also preferable that all of the NVH 3 ⁇ concentration, CH concentration and CH 2 concentration in the diamond are greater than 0 ppm and not more than 1 ppm.
  • the concentration (ppm unit) represents the ratio of the number of atoms.
  • FIG. 11 shows an embodiment of the arrangement shown in FIG.
  • components corresponding to the components shown in FIG. 5 are given the same reference numerals as in FIG.
  • a step-index multimode optical fiber was used for the first optical waveguide 212 and the second optical waveguide 230 .
  • the first optical waveguide 212 has a core diameter of 50 ⁇ m and NA (that is, numerical aperture) of 0.2.
  • the second optical waveguide 230 has a core diameter of 400 ⁇ m and an NA of 0.5.
  • As the diamond element 216 a rectangular parallelepiped diamond of 3 mm ⁇ 3 mm ⁇ 0.3 mm was used.
  • a spherical lens with a diameter of 2 mm was used as the condensing element 214 , and the condensing element 214 was fixed in contact with the surface of the diamond element 216 (that is, a flat surface of 3 mm ⁇ 3 mm).
  • a triangular prism 250 was arranged in addition to the condensing element 208 and the fluorescence reflection filter 210 to constitute a collimating optical system. Thereby, the excitation light was adjusted to be incident on the center of the condensing element 214 .
  • a coplanar line shown in FIG. 12 was used for the electromagnetic wave irradiation unit 218 .
  • a copper foil 272 formed on the surface of a glass epoxy substrate 270 having a side length of about 2 cm was notched in a U-shape, and an electromagnetic wave irradiation section 218 as a main wiring having a width of 1 mm was formed in the center.
  • the diamond element 216 was fixed to one end of the electromagnetic wave irradiation part 218 (that is, the area indicated by the dashed line ellipse in FIG. 12) with silver paste. Thereby, the NV center of the diamond element 216 can be accurately irradiated with the microwave.
  • the other end of the electromagnetic wave irradiation section 218 (that is, the end where the diamond element 216 is not arranged) was connected to the connector 254 shown in FIG.
  • the microwaves were generated by a remotely installed microwave generator, transmitted through the air, and received by the antenna 252 (see FIG. 11).
  • a horn antenna (gain 10 dB) was used to radiate microwaves into the air.
  • the patch antenna (frequency: 2.873 GHz, maximum gain: about 10 dBi) shown in FIG. 13 was used as the antenna 252 .
  • the patch antenna includes substrates 280 and 284 and a connector 288 for outputting received signals.
  • Both substrates 280 and 284 are substrates made of glass epoxy resin (for example, FR4), and have a thickness of 1 mm and a square plane (one side length L is 120 mm).
  • Four conductive members 282 are arranged on the surface of the substrate 280 that does not face the substrate 284 .
  • a conductive member is arranged on the entire surface of the substrate 284 facing the substrate 280 (hereinafter referred to as a ground surface).
  • the four conductive members 282 are connected in parallel to the signal lines of connector 288 and the ground plane of substrate 284 is connected to the shield (or ground) of connector 288 .
  • the microwave received by the antenna 252 was transmitted to the connector 254 via the transmission line (that is, the coaxial cable), and the diamond element 216 was irradiated from the electromagnetic wave irradiation section 218 .
  • a PIN-AMP (that is, a photodiode IC having a linear current amplifier circuit) was used for the photodetector 226 .
  • the PIN-AMP used has a photodiode sensitivity wavelength range of 300 to 1000 nm and a maximum sensitivity wavelength of 650 nm, and amplifies the photocurrent generated by the photodiode by a factor of 1300 and outputs it.
  • the condensing element 214, the diamond element 216, and the electromagnetic wave irradiation unit 218, which constitute the sensor unit, are arranged near the electric wiring 260, and an alternating current (50 Hz or 60 Hz, 30 A) is passed through the electric wiring 260, thereby generating a fluctuating magnetic field. was targeted for detection.
  • the maximum value of the magnetic field formed in the sensor section by the alternating current is about 0.3 ⁇ T.
  • FIGS. 14A to 14C show signals detected by PIN-AMP when an alternating current (30 A) of 50 Hz is passed through the electrical wiring 260.
  • the vertical axis is 10.0 mV per scale, and the horizontal axis is 4 ms per scale.
  • the detected signal decreases. Even if it radiated from the The sensed signals shown in FIGS. 14A-14C vary at an alternating frequency of 50 Hz.
  • the detection signal shown in FIG. 15 changes at an AC frequency of 60 Hz.
  • the microwave attenuates according to the distance, the microwave power to be radiated, the gain of the antenna for radiation, and the reception It is sufficient to adjust the gain, etc. of the antenna.
  • the coplanar line was formed on a substrate with a side of about 2 cm, but a rectangular substrate with a side of about 5 cm or less may be used.
  • the magnetic field can be detected without irradiating the diamond element with electromagnetic waves (for example, microwaves).
  • electromagnetic waves for example, microwaves.
  • the diamond sensor unit is configured by removing the elements for microwave irradiation (ie, electromagnetic wave irradiation section 218, antenna 252, connector 254, etc.) from the configuration of the embodiment shown in FIG. may Even in that case, the fluctuating magnetic field generated by the alternating current flowing through the electric wiring 260 can be detected.
  • the signal intensity means the difference between the maximum value and the minimum value obtained by averaging the noise part with respect to the value on the vertical axis in FIG. 14A.
  • the signal could be detected except when the core diameter of the second optical waveguide 230 was 0.9 ⁇ m, and the detected signal increased as the core diameter of the second optical waveguide 230 increased.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is 1.2 mm, it could not be accommodated in a compact experimental system. Similar experiments were also conducted with other variations utilizing the first optical waveguide 212 and the second optical waveguide 230, resulting in approximately the same ratios of detected signal intensities as above.
  • the signal could be detected except when the core diameter of the second optical waveguide 230 was 50 ⁇ m, and the detected signal increased as the core diameter of the second optical waveguide 230 increased.
  • the core diameter of the second optical waveguide 230 is 1.2 mm, it could not be accommodated in a compact experimental system. Similar experiments were also conducted with other variations utilizing the first optical waveguide 212 and the second optical waveguide 230, resulting in approximately the same ratios of detected signal intensities as above.
  • Electromagnetic wave generator 142 Control unit 212 First optical waveguide 230 Second optical waveguide 250 Triangular prism 252 Antenna 254, 288 Connector 260 Electrical wiring 270 Glass epoxy substrate 272 Copper foils 280, 284 , 912, 914, 916 substrate 282 conductive member 286 spacer 302 excitation light reflection filter 900 LED 902 SPF 904 Diamond 906 Lens 910 Photodiode H Spacing L Le

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

ダイヤモンドセンサユニットは、電子スピンを持つカラーセンタを有するダイヤモンドを含むセンサ部と、ダイヤモンドに励起光を照射する照射部と、ダイヤモンドのカラーセンタからの放射光を検知する検知部と、励起光及び放射光を伝送する光導波路とを含む。

Description

ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム
　本開示は、ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステムに関する。本出願は、２０２１年１月２７日出願の日本出願第２０２１－０１０９３５号に基づく優先権を主張し、前記日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　ダイヤモンドのＮＶセンタを用いたセンサが知られている。ダイヤモンドのＮＶセンタを顕微鏡と組合せて使用する場合、例えば図１に示すように構成される。即ち、基板９１２に配置されたＬＥＤ９００は、ダイヤモンド９０４のＮＶセンタを励起するための緑色の光を放射する。放射された光は、ＳＰＦ（Ｓｈｏｒｔ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）９０２を通過した後、基板９１４に配置されたダイヤモンド９０４に入射する。これにより、ＮＶ－センタの電子は励起状態となる。励起された電子が元の基底状態に戻るときに、ダイヤモンド９０４から赤色の蛍光が放射され、その蛍光はレンズ９０６により集光され、ＬＰＦ（Ｌｏｎｇ　Ｐａｓｓ　Ｆｉｌｔｅｒ）９０８を通過した後、基板９１６に配置されたフォトダイオード９１０により検出される。また、外部装置（図示せず）により発生されたマイクロ波をダイヤモンド９０４に照射する。これにより、スピン状態の異なる状態と共鳴状態となり励起されると、ダイヤモンド９０４からの赤色の蛍光の強度が変化する。この変化は、フォトダイオード９１０により検出される。レンズ９０６は高性能な光学顕微鏡のレンズ構成であることも、簡易的なレンズ構成であることも可能である。
　下記特許文献１には、ダイヤモンドのＮＶセンタを使用した走査プローブ顕微鏡（即ち周波数変調型原子間力顕微鏡（ＦＭ－ＡＦＭ））が開示されている。また、下記特許文献２には、ダイヤモンドのＮＶセンタを用いた磁場検出装置が開示されている。下記非特許文献２には、レンズを使ったコンパクトな磁場検出装置が開示されている。
特開２０１７－６７６５０号公報 特開２０１８－１３６３１６号公報
Arne　Wickenbrock,　et　al.,　"Microwave-free　magnetometry　with　nitrogen-vacancy　centers　in　diamond",　Applied　Physics　Letters　109,　053505　(2016) Felix　M.　Stuerner,　et　al.,　"Compact　integrated　magnetometer　based　on　nitrogen-vacancy　centres　in　diamond",　Diamond　&　Related　Materials　93　(2019)　59-65
　本開示のある局面に係るダイヤモンドセンサユニットは、電子スピンを持つカラーセンタを有するダイヤモンドを含むセンサ部と、ダイヤモンドに励起光を照射する照射部と、ダイヤモンドのカラーセンタからの放射光を検知する検知部と、励起光及び放射光を伝送する光導波路とを含む。
　本開示の別の局面に係るダイヤモンドセンサシステムは、ダイヤモンドが、マイクロ波又はミリ波を伝送する伝送線路上に配置されており、センサ部が磁気センサとして機能する上記のダイヤモンドセンサユニットと、マイクロ波又はミリ波を発生する電磁波発生部と、照射部、検出部、及び電磁波発生部を制御する制御部を含み、制御部は、励起光と共に、マイクロ波又はミリ波を時間的及び空間的に組合せてダイヤモンドに照射する。
図１は、従来のダイヤモンドのＮＶセンタを使用した顕微鏡を示す断面図である。 図２は、本開示の第１実施形態に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図３は、図２に示したダイヤモンドセンサユニットを用いた測定時の励起光及び電磁波の照射タイミング、並びに、放射光の測定タイミングを示すシーケンス図である。 図４は、観測される信号強度（即ち放射光強度）と電磁波（即ちマイクロ波）の周波数との関係を模式的に示すグラフである。 図５は、本開示の第２実施形態に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図６は、第１変形例に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図７は、第２変形例に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図８は、第３変形例に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図９は、第４変形例に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図１０は、第５変形例に係るダイヤモンドセンサユニットの概略構成を示す模式図である。 図１１は、第２実施形態（図５参照）の実施例を示す斜視図である。 図１２は、コプレーナ線路を用いた電磁波照射部を示す斜視図である。 図１３は、マイクロ波を受信するパッチアンテナを示す斜視図である。 図１４Ａは、実験結果を示すグラフである。 図１４Ｂは、実験結果を示すグラフである。 図１４Ｃは、実験結果を示すグラフである。 図１５は、実験結果を示すグラフである。 図１６は、図１０に示した構成の実施例を示す斜視図である。
　［発明が解決しようとする課題］
　電力機器等の高電圧機器に対してセンサを使用する場合、放電により瞬間的に発生する高電圧及び大電流により、また、それに伴う強力な電磁波の発生により、発光素子及び受光素子が損傷する可能性がある。高電圧環境で使用するセンサには、特許文献１に開示された構成を採用できない。
　特許文献２には、発光素子及び受光素子を、ダイヤモンド及びマイクロ波照射コイルから離隔して配置することが開示されている。しかし、励起光及び発光した蛍光を平行光として、空中を伝送させるので拡散されてしまい、離隔する距離に限界がある。特に、蛍光の信号強度は弱いので、問題となる。
　したがって、本開示は、高電圧環境においても損傷を受けることなく、遠隔からも精度よく磁場等を検知可能なダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステムを提供することを目的とする。
　［発明の効果］
　本開示によれば、高電圧環境においても損傷を受けることなく、遠隔からも精度よく磁場及び電場等を測定可能なダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステムを提供できる。
　［本開示の実施形態の説明］
　本開示の実施形態の内容を列記して説明する。以下に記載する実施形態の少なくとも一部を任意に組合せてもよい。
　（１）本開示の第１の局面に係るダイヤモンドセンサユニットは、電子スピンを持つカラーセンタを有するダイヤモンドを含むセンサ部と、ダイヤモンドに励起光を照射する照射部と、ダイヤモンドのカラーセンタからの放射光を検知する検知部と、励起光及び放射光を伝送する光導波路とを含む。これにより、高電圧環境においても損傷を受けることなく、遠隔からも精度よく磁場及び電場等を測定できる。
　（２）センサ部は、励起光及び放射光を集光する集光素子を含むことができ、集光素子は、ダイヤモンドと光導波路との間に配置され得る。これにより、励起光及び放射光のロスを低減し、検出精度を向上できる。
　（３）集光素子は、酸化ケイ素をベースとして形成された球状のレンズ、又は、酸化ケイ素をベースとして形成されたフレネルレンズであってもよく、光導波路は、コア径が１μｍ以上８０μｍ以下の光ファイバであってもよい。これにより、より励起光及び放射光を効率的に伝送でき、検出精度を向上できる。また、レーザー光を比較的容易に、所望の位置に導くことができ、光ファイバの出力端部での発散を抑えることもできる。
　（４）光導波路は、少なくとも１つの絶縁碍子中を経由して配置されてもよい。これにより、センサ部が配置された高電圧環境において放電等が発生しても、検出部等が損傷を受けることを防止できる。
　（５）光導波路は、励起光及び放射光を伝送する１つの媒体を含んでいてもよく、光導波路の両端部のうち、ダイヤモンドからより遠くに位置する一方の端部から所定距離内に、励起光と放射光とを分離する蛍光反射フィルタ、ＬＰＦ又はダイクロイックミラーを含んでいてもよい。これにより、励起光及び放射光の各々を伝送する媒体を設ける場合よりも、構成要素を少なくでき、簡単な構成にできる。
　（６）光導波路は、励起光を伝送する第１光導波路と、放射光を伝送する第２光導波路とを含んでいてもよく、第１光導波路の一方の端部は、第１光導波路の他方の端部よりもダイヤモンドの近くに配置されてもいてもよく、第２光導波路の一方の端部は、第２光導波路の他方の端部よりもダイヤモンドの近くに配置されてもいてもよく、第１光導波路の一方の端部及び第２光導波路の一方の端部から所定距離内に、励起光と放射光とを分離する蛍光反射フィルタ、ＬＰＦ又はダイクロイックミラーを含んでいてもよい。これにより、励起光及び放射光を共に１つの媒体で伝送する場合よりも、励起光及び放射光を、各々に適した形態で伝送でき、検出精度を向上できる。
　（７）第１光導波路は、第１光ファイバを含んでいてもよく、第２光導波路は、第２光ファイバを含んでいてもよく、第２光ファイバのコア径は、第１光ファイバのコア径よりも大きくてもよい。これにより、励起光及び放射光を、各々の波長に適した形態で伝送でき、検出精度を向上できる。
　（８）第１光ファイバのコア径は、１μｍ以上１００μｍ以下であってもよく、第２光ファイバのコア径は、１μｍ以上１ｍｍ以下であってもよい。これにより、励起光及び放射光を、各々の波長に適したコア径の光ファイバを用いて伝送でき、不必要に太いコア径の光ファイバを使用することがないので、コストを低減できる。
　（９）ダイヤモンドは、少なくとも複数の平坦面を有していてもよく、励起光は、複数の平坦面のうちの第１平坦面に入射してもよく、検知部は、複数の平坦面のうちの第１平坦面以外の第２平坦面から放射される放射光を検出してもよい。これにより、励起光と放射光とを分離する部材（例えば、蛍光反射フィルタ、ＬＰＦ又はダイクロイックミラー）が不要になり、コストを低減できる。
　（１０）ダイヤモンドを有するセンサ部は、全て電気絶縁部材で形成されていてもよい。これにより、センサ部が配置された高電圧環境において、放電等が発生してもセンサ部が損傷を受けることを抑制できる。
　（１１）ダイヤモンドは、マイクロ波又はミリ波を伝送する伝送線路上に配置されていてもよく、センサ部は、磁気センサとして機能してもよい。これにより、ダイヤモンドのＮＶセンタにマイクロ波又はミリ波を精度よく照射できる。
　（１２）伝送線路は、１辺５ｃｍ以下の矩形のプリント基板上に配置された主配線を含んでいてもよく、主配線の一方の端部にダイヤモンドが配置されていてもよい。これにより、ダイヤモンドのＮＶセンタにマイクロ波を照射できる。
　（１３）ダイヤモンドのスピンコヒーレンス時間は、５０μｓｅｃ未満であってもよい。これにより、ＮＶセンタは、励起状態から元の状態に速やかに戻るので、交流の磁場及び電場等を効率的に検出できる。特に、パルス的に変化する磁場及び電場等を検出可能になる。
　（１４）ダイヤモンド中の全水素濃度は、１ｐｐｍ以下であってもよい。これにより、ダイヤモンドのスピンコヒーレンス時間Ｔ２を短くでき、ＮＶセンタは、励起状態から元の状態に速やかに戻る。したがって、交流の磁場及び電場等を効率的に検出できる。
　（１５）ダイヤモンド中のＮＶＨ－濃度、ＣＨ濃度及びＣＨ２濃度のいずれも、１ｐｐｍ未満であってもよい。これにより、ダイヤモンドのスピンコヒーレンス時間Ｔ２を短くでき、ＮＶセンタは、励起状態から元の状態に速やかに戻る。したがって、パルス的に変化する磁場及び電場を含み、交流の磁場及び電場等を効率的に検出できる。
　（１６）本開示の第２の局面に係るダイヤモンドセンサシステムは、ダイヤモンドが、マイクロ波又はミリ波を伝送する伝送線路上に配置されており、センサ部が磁気センサとして機能する上記のダイヤモンドセンサユニットと、マイクロ波又はミリ波を発生する電磁波発生部と、照射部、検出部、及び電磁波発生部を制御する制御部を含み、制御部は、励起光と共に、マイクロ波又はミリ波を時間的及び空間的に組合せてダイヤモンドに照射する。これにより、高電圧環境においても損傷を受けることなく、遠隔からも精度よく磁場及び電場等を測定可能である。
　［本開示の実施形態の詳細］
　以下の実施形態においては、同一の部品には同一の参照番号を付してある。それらの名称及び機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
（第１実施形態）
　図２を参照して本開示の第１実施形態に係るダイヤモンドセンサユニット１００は、励起光発生部１０６、蛍光反射フィルタ１１０、光導波路１１２、センサ部１２０、ＬＰＦ１２２及び受光部１２８を含む。ダイヤモンドセンサユニット１００の外部には、電磁波発生部１４０及び制御部１４２が配置されている。
　制御部１４２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）及び記憶部（いずれも図示せず）を備えている。制御部１４２が行う後述の処理は、記憶部に予め記憶されたプログラムをＣＰＵが読出して実行することにより実現される。
　励起光発生部１０６は、発光素子１０２及び集光素子１０４を含む。発光素子１０２は、制御部１４２の制御を受けて、後述するダイヤモンドのＮＶ－センタ（以下、ＮＶセンタと略記する）を励起するための励起光を発生する。制御部１４２は、例えば、発光素子１０２を発光させるための電圧を、所定のタイミングで発光素子１０２に供給する。励起光は、緑色の光（即ち波長約４９０～５６０ｎｍ）である。励起光は、レーザー光であることが好ましく、発光素子１０２は、半導体レーザー（例えば、放射光の波長５３２ｎｍ）であることが好ましい。集光素子１０４は、発光素子１０２から出力される励起光を集光する。集光素子１０４は、発光素子１０２から拡散して出力される励起光をできるだけ多く、後述する光導波路１１２の光の入射端部に入力するためのものである。集光素子１０４は、光導波路１１２の光の入射端部の大きさ（例えば、光ファイバを用いる場合、そのコア径（即ちコアの直径））よりも小さい範囲に集光された平行光を出力することが好ましい。
　蛍光反射フィルタ１１０は、集光素子１０４から入射される励起光と、後述するダイヤモンドから放射される光（即ち蛍光）とを分離するための素子である。例えば、蛍光反射フィルタ１１０は、所定波長以下の波長の光を通し、所定波長より大きい波長の光をカット（即ち反射）するショートパスフィルタ、又は、所定波長範囲内の波長の光を通し、所定波長範囲外の波長の光をカット（即ち反射）するバンドパスフィルタである。一般的に、励起光は蛍光よりも波長が短いことから、このような構成が好ましい。蛍光反射フィルタ１１０は、このような機能を持つダイクロイックミラーであるのが好ましい。
　光導波路１１２は、光を伝送する媒体を含み、双方向に光を伝送する。即ち、励起光発生部１０６の側に配置された一方の端部に入射する励起光を、センサ部１２０の側に配置された他方の端部まで伝送する。また、他方の端部に入射する、ダイヤモンド素子１１６の放射光（即ち蛍光）を、一方の端部まで伝送する。光導波路１１２は、例えば光ファイバである。伝送する励起光のエネルギー密度を高くするには、光ファイバのコア径はできるだけ小さい方が好ましい。一方、コア径が小さすぎると、光源（即ち発光素子）から拡散して放射される光を、光ファイバに入力する効率が低下する。したがって、適切なコア径が存在する。例えば、光ファイバのコア径は、約８０μｍ以下１μｍ以上である。例えば、コア径が８０μｍより大きい場合、レンズを利用しても励起光のエネルギー密度を高くすることが難しいため、ＮＶセンタのスピンの初期化に時間がかかり、応答速度の遅いセンサとなる。これを解決するには、より出力の大きいレーザーが必要となり、可搬性及び安定性が犠牲となってしまう。一方、コア径が１μｍより小さい場合、光ファイバへの入射効率が悪くなると共に、対応するレーザーダイオードの光源サイズが小さくなり過ぎて光学損傷ＣＯＤ（Ｃａｔａｓｔｒｏｐｈｉｃ　Ｏｐｔｉｃａｌ　Ｄａｍａｇｅ）による故障が発生し易くなる。さらに、励起光として充分な出力が得られるレーザーダイオードは高額なものに限定され、実用上利用が困難になる。
　センサ部１２０は、集光素子１１４、ダイヤモンド素子１１６及び電磁波照射部１１８を含む。ダイヤモンド素子１１６はＮＶセンタを含む。集光素子１１４は、ダイヤモンド素子１１６に接触して配置されている。集光素子１１４は、光導波路１１２から出力される励起光を収束し、ダイヤモンド素子１１６に照射する。電磁波照射部１１８は、ダイヤモンド素子１１６に電磁波（例えばマイクロ波）を照射する。電磁波照射部１１８は、例えば電気導体を含んで形成されたコイルである。電磁波は、ダイヤモンドセンサユニット１００外部の電磁波発生部１４０から電磁波照射部１１８に供給される。ダイヤモンド素子１１６への励起光及び電磁波の照射は、制御部１４２により制御され、例えば、図３に示すようなタイミングで行われる。即ち、制御部１４２は、所定のタイミングで所定の時間（例えば期間ｔ１）励起光を出力するように発光素子１０２を制御する。制御部１４２は、所定の時間（例えば期間ｔ２）、所定のタイミングで電磁波を出力するように電磁波発生部１４０を制御する。期間ｔ２におけるパルスシーケンスは、使用するダイヤモンド（例えば、複数のＮＶセンタの方位の揃い具合）及び観測信号（即ち、ＮＶセンタのスピンの状態の影響を受けた信号）等に応じて、適切なものが使用されればよい。これにより、励起光と共に、電磁波を時間的及び空間的に組合せてダイヤモンド素子１１６に照射する。制御部１４２は、後述するように、入力される光検知部１２６の出力信号を所定のタイミング（例えば期間ｔ３内）で取込み、記憶部に記憶する。
　ＮＶセンタは、ダイヤモンド結晶中の炭素（Ｃ）原子が窒素（Ｎ）原子と置換され、それに隣接して存在するはずの炭素原子が存在しない（即ち空孔（Ｖ））構造を有する。ＮＶセンタは、波長が約４９０～５６０ｎｍの緑色の光（例えば５３２ｎｍのレーザー光）により基底状態から励起状態に遷移し、波長が約６３０～８００ｎｍの赤色の光（例えば６３７ｎｍの蛍光）を放射して、基底状態に戻る。ＮＶセンタは、電子を１個捕獲した状態（即ちＮＶ－）では、磁気量子数ｍｓが－１、０、＋１のスピン三重項状態を形成し、磁場が存在すると、ｍｓ＝±１の状態のエネルギーレベルは磁場強度に応じて分離する（即ちゼーマン分離）。約２．８７ＧＨｚのマイクロ波をＮＶセンタに照射して、ｍｓ＝０の状態をｍｓ＝±１の状態に遷移（即ち電子スピン共鳴）させた後、緑色の光を照射して励起する。これにより、基底状態に戻るときの遷移には光（即ち蛍光）を放射しない遷移が含まれるので、観測される放射光の強度は低下する。したがって、ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｓｐｉｎ　Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）スペクトルにおいて谷（即ち信号の落込み）が観測される。上記したように、制御部１４２が、発光素子１０２及び電磁波発生部１４０を制御することにより、例えば、図４に示すようなスペクトルが測定される。観測されるΔｆは、ダイヤモンド素子１１６の位置における磁場強度に依存する。
　具体的なスペクトルの測定は、以下のようにして測定される。即ち、ダイヤモンド素子１１６から拡散して放射される光（即ち蛍光）は、集光素子１１４により集光されて平行光として、光導波路１１２の他方の端部に入力される。光導波路１１２に入力された光（即ち蛍光）は、光導波路１１２により伝送されて、光導波路１１２の一方の端部から出力される。光導波路１１２の一方の端部から出力された光（即ち蛍光）は、蛍光反射フィルタ１１０により反射され、ＬＰＦ１２２を通過し、集光素子１２４により集光されて、光検知部１２６に照射される。これにより、ダイヤモンド素子１１６が配置された位置における磁場に応じた周波数の光が光検知部１２６により検知される。光検知部１２６は、入射する光に応じた電気信号を生成して出力する。光検知部１２６は、例えばフォトダイオードである。光検知部１２６の出力信号は、制御部１４２により取得される。
　ＬＰＦ１２２は、ロングパスフィルタであり、所定波長以上の波長の光を通し、所定波長より小さい波長の光をカット（例えば反射）する。ダイヤモンド素子１１６の放射光は赤色の光であり、ＬＰＦ１２２を通るが、励起光はそれよりも波長が短いので、ＬＰＦ１２２を通らない。これにより、発光素子１０２から放射された励起光が光検知部１２６により検知されてノイズとなり、ダイヤモンド素子１１６の放射光（即ち蛍光）の検知感度が低下することを抑制できる。
　以上により、制御部１４２は、励起光をダイヤモンド素子１１６に照射し、電磁波の周波数を所定の範囲で掃引してダイヤモンド素子１１６に照射し、ダイヤモンド素子１１６から放射される光（即ち蛍光）を、光検知部１２６から出力される電気信号として取得できる。観測されたΔｆ（即ち、ダイヤモンド素子１１６の位置における磁場強度に依存する値）から、ダイヤモンド素子１１６の位置における磁場強度を算出できる。即ち、ダイヤモンドセンサユニット１００は、磁気センサとして機能する。なお、ダイヤモンドセンサユニット１００は、磁場（即ち磁界）に限らず、磁場に関係する物理量、例えば、磁化、電場、電圧、電流、温度及び圧力等を検知するためのセンサとしても利用できる。
　光導波路１１２に光ファイバを用いれば、センサの本体であるダイヤモンド素子１１６と、集光素子１１４とは電気絶縁体により形成されているので、センサ部１２０及び光導波路１１２の他方の端部が高電圧設備等に設置されても、放電等による損傷の発生を抑制できる。したがって、ダイヤモンドセンサユニット１００により、高電圧環境において安全に磁場等を測定できる。また、光導波路１１２を介して励起光発生部１０６及び受光部１２８を高電圧環境から遠くに配置でき、ダイヤモンドセンサユニット１００により、遠隔から磁場等を測定可能になる。また、センサ部１２０は、ダイヤモンド素子１１６と光導波路１１２との間に配置される集光素子１１４を含むので、励起光及び放射光のロスを低減し、検出精度を向上できる。また、励起光と放射光とを分離する蛍光反射フィルタ１１０を設け、励起光及び放射光の伝送を１つの媒体（例えば光導波路１１２）により行うことができる。これにより、後述するように、励起光及び放射光の各々を伝送する２つの媒体を設ける場合よりも、構成要素を少なくでき、簡単な構成にできる。
（第２実施形態）
　第１実施形態においては、１つの光導波路１１２を用いて、双方向に光（即ち励起光及び放射光）を伝送したが、第２実施形態においては、ダイヤモンド素子２１６の励起光及び放射光の各々を伝送する光導波路を用いる。図５を参照して本開示の第２実施形態に係るダイヤモンドセンサユニット２００は、励起光発生部２０６、第１光導波路２１２、集光素子２０８、蛍光反射フィルタ２１０、センサ部２２０、ＬＰＦ２２２、集光素子２２４、第２光導波路２３０及び受光部２２８を含む。ダイヤモンドセンサユニット２００の外部には、第１実施形態と同様に、電磁波発生部１４０及び制御部１４２が配置されている。
　励起光発生部２０６は、発光素子２０２及び集光素子２０４を含む。センサ部２２０は、集光素子２１４、ダイヤモンド素子２１６及び電磁波照射部２１８を含む。受光部２２８は、光検知部２２６を含む。発光素子２０２、集光素子２０４、蛍光反射フィルタ２１０、集光素子２１４、ダイヤモンド素子２１６、電磁波照射部２１８、ＬＰＦ２２２及び光検知部２２６はそれぞれ、図２に示した発光素子１０２、集光素子１０４、蛍光反射フィルタ１１０、集光素子１１４、ダイヤモンド素子１１６、電磁波照射部１１８、ＬＰＦ１２２及び光検知部１２６に対応し、同様に機能する。したがって、これらに関しては簡略に説明する。
　発光素子２０２は、第１実施形態と同様に、制御部１４２の制御を受けて、ダイヤモンドのＮＶセンタを励起するための励起光を発生する。制御部１４２は、例えば、発光素子２０２を発光させるための電圧を、所定のタイミングで発光素子２０２に供給する。励起光は、緑色の光である。励起光は、レーザー光であることが好ましく、発光素子２０２は、半導体レーザーであることが好ましい。集光素子２０４は、発光素子２０２から拡散して出力される励起光を集光し、第１光導波路２１２の光の入射端部に入力する。
　第１光導波路２１２は、光を伝送する媒体を含む。第１光導波路２１２は、図２に示した光導波路１１２とは異なり、励起光を伝送するが、ダイヤモンド素子２１６の放射光は伝送しない。即ち、第１光導波路２１２の、励起光発生部２０６側に配置された一方の端部（即ち入射端部）に入射する励起光を、センサ部２２０側に配置された他方の端部（即ち出力端部）まで伝送して出力する。第１光導波路２１２は、例えば光ファイバである。第１光導波路２１２から拡散して出力される励起光は、集光素子２０８により集光されて平行光として蛍光反射フィルタ２１０に入射される。
　蛍光反射フィルタ２１０は、集光素子２０８から入射される励起光と、ダイヤモンド素子２１６から放射される光（即ち蛍光）とを分離するための素子である。蛍光反射フィルタ２１０は、ダイクロイックミラーであってもよい。
　集光素子２１４は、蛍光反射フィルタ２１０を通過して入力される励起光を収束し、ダイヤモンド素子２１６に照射する。集光素子２１４は、ダイヤモンド素子２１６に接触して配置されている。ダイヤモンド素子２１６はＮＶセンタを含む。電磁波照射部２１８は、ダイヤモンド素子２１６に電磁波（例えばマイクロ波）を照射する。電磁波照射部２１８は、例えばコイルである。電磁波は、電磁波発生部１４０から電磁波照射部２１８に供給される。ダイヤモンド素子２１６への励起光及び電磁波の照射は、制御部１４２により、例えば、図３に示すようなタイミングで制御される。これにより、上記したように、ダイヤモンド素子２１６から赤色の光（即ち蛍光）が放射される。
　ダイヤモンド素子２１６から拡散して放射される光（即ち赤色の蛍光）は、集光素子２１４により集光されて平行光になり、蛍光反射フィルタ２１０に入力される。蛍光反射フィルタ２１０に入力された光（即ち赤色の蛍光）は、蛍光反射フィルタ２１０により反射され、ＬＰＦ２２２に入射する。ＬＰＦ２２２に入射したダイヤモンド素子２１６の放射光（即ち赤色の蛍光）は、ＬＰＦ２２２を通り、集光素子２２４により集光され、第２光導波路２３０の一方の端部（即ち入射端部）に入射する。ＬＰＦ２２２は、発光素子２０２から放射された励起光が、光検知部２２６により検知されてノイズとなることを抑制し、したがって、ダイヤモンド素子２１６の放射光（即ち蛍光）の検知感度が低下することを抑制する。
　第２光導波路２３０は、光を伝送する媒体を含む。第２光導波路２３０は、集光素子２２４から一方の端部（即ち入射端部）に入射する光（即ちダイヤモンド素子２１６の放射光）を、受光部２２８側に配置された他方の端部（即ち出力端部）まで伝送する。第２光導波路２３０から出力される光は、光検知部２２６により検知される。光検知部２２６は、例えばフォトダイオードである。光検知部２２６の出力信号は、制御部１４２により取得される。
　以上により、制御部１４２は、第１実施形態と同様に、励起光をダイヤモンド素子２１６に照射し、電磁波の周波数を所定の範囲で掃引してダイヤモンド素子２１６に照射し、ダイヤモンド素子２１６から放射される光（即ち蛍光）を、光検知部２２６から出力される電気信号として取得できる。したがって、ダイヤモンドセンサユニット２００は、磁気センサとして機能する。ダイヤモンドセンサユニット２００は、磁場に限らず、磁場に関係する物理量、例えば、磁化、電場、電圧、電流、温度及び圧力等を検知するためのセンサとしても利用できる。
　２つの光導波路に光ファイバを用いれば、センサの本体であるダイヤモンド素子２１６と、集光素子２１４とは電気絶縁体により形成されているので、放電等による損傷の発生を抑制できる。したがって、ダイヤモンドセンサユニット２００により、高電圧環境において安全に磁場等を測定できる。また、第１光導波路２１２及び第２導波路２３０を介して励起光発生部２０６及び受光部２２８を高電圧環境から遠くに配置でき、ダイヤモンドセンサユニット２００により、遠隔から磁場等を測定可能になる。また、センサ部２２０は、ダイヤモンド素子２１６と第１光導波路２１２及び第２導波路２３０との間に配置される集光素子２１４を含むので、励起光及び放射光のロスを低減し、検出精度を向上できる。
　２つの光導波路（即ち第１光導波路２１２及び第２光導波路２３０）を用いることにより、波長が異なる励起光とダイヤモンド素子２１６の放射光とを、それぞれ適切に伝送できる。即ち、波長に応じたコア径の光ファイバを用いることにより、各々に適した集光光学系（即ち、集光素子２０４、集光素子２０８、集光素子２１４及び集光素子２２４）を設計でき、光の伝送効率を向上でき、測定精度を向上できる。光導波路に光ファイバを用いる場合、ダイヤモンドの放射光を伝送する光ファイバ（即ち第２光導波路２３０）のコア径は、励起光を伝送する光ファイバ（即ち第１光導波路２１２）のコア径よりも大きいことが好ましい。
　上記したように、励起光を伝送するために使用される光ファイバは、励起光のエネルギー密度を高くするためには、コア径は小さい方がよいが、コア径が小さ過ぎると、光を光源から光ファイバに入力するときにロスが生じる。したがって、適度なコア径が存在する。第１光導波路２１２のコア径は、１μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。一方、ダイヤモンド素子２１６の放射光を伝送するための光ファイバのコア径は、大きいほど好ましい。但し、コア径が大き過ぎるとコストがかかる。第２光導波路２３０のコア径は、１μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。但し、この場合にも、第１光導波路２１２のコア径より第２光導波路２３０のコア径が小さいと、励起光により発生した蛍光が充分集光されず、駆動電力の損失が大きくなってしまう。したがって、第２光導波路２３０のコア径は、第１光導波路２１２のコア径以上であることが好ましく、第１光導波路２１２のコア径より大きいことがより好ましい。例えば、第１光導波路２１２のコア径が１μｍの場合には第２光導波路２３０のコア径は、１μｍ以上が好ましく、２５μｍ以上がより好ましく、５０μｍ以上がさらに好ましい。また、第１光導波路２１２のコア径が１μｍの場合には第２光導波路２３０のコア径は、５０μｍ以上よりも８０μｍ以上が好ましく、４００μｍ以上がより好ましく、８００μｍ以上がさらに好ましい。例えば、第１光導波路２１２のコア径が８０μｍの場合には第２光導波路２３０のコア径は、８０μｍ以上が好ましく、１０５μｍ以上がより好ましく、４００μｍ以上がさらに好ましく、８００μｍ以上がよりさらに好ましい。いずれの場合にも、コア径が１ｍｍより大きいと光ファイバを曲げにくい、コストがかかる等の不都合が生じる。上記したように、第１光導波路２１２のコア径が1μｍ以上１００μｍ以下の範囲であれば、上記の好ましい条件が成立する。
（第１変形例）
　第２実施形態においては、蛍光反射フィルタ２１０とＬＰＦ２２２とを用いて、励起光とダイヤモンド素子２１６の放射光とを分離したが、これに限定されない。励起光とダイヤモンド素子２１６の放射光とを、励起光反射フィルタがＬＰＦの機能を持つことを用いて分離してもよい。
　図６を参照して、第１変形例に係るダイヤモンドセンサユニット３００は、ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２を用いて、発光素子２０２からの励起光と、ダイヤモンド素子２１６の放射光とを分離する。ダイヤモンドセンサユニット３００は、ダイヤモンドセンサユニット２００（図５参照）において、蛍光反射フィルタ２１０及びＬＰＦ２２２をＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２で代替し、励起光を発生及び伝送する経路と、ダイヤモンド素子２１６の放射光を伝送及び検知する経路とを入替えたものである。ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２はロングパスフィルタであり、励起光反射フィルタでもある。図６において、図５と同じ符号を付した構成要素は、図５と同じものを表す。したがって、それらに関して、重複説明は繰返さない。
　発光素子２０２により発生した励起光は、集光素子２０４により集光され、第１光導波路２１２の一方の端部に入力される。励起光は第１光導波路２１２により伝送され、第１光導波路２１２の他方の端部から出力され、集光素子２２４により集光されて平行光になり、ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２に入射する。励起光は緑色の光であるので、ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２により反射され、集光素子２１４に入射する。
　一方、ダイヤモンド素子２１６の放射光は、集光素子２１４により集光されて平行光になり、ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２に入射する。ダイヤモンド素子２１６の放射光（即ち赤色の蛍光）は、ＬＰＦの機能を持つ励起光反射フィルタ３０２を通って集光素子２２４により集光され、第２光導波路２３０に入射し、第２光導波路２３０により受光部２２８まで伝送され、受光部２２８により検知される。したがって、第２実施形態のダイヤモンドセンサユニット２００と同様に、ダイヤモンドセンサユニット３００は、磁場等を検知するセンサとして機能する。
（第２変形例）
　上記では、ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子の１つの面に励起光を入射し、その同じ面からの放射光を測定する場合を説明したが、これに限定されない。ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子が、複数の平坦な面を有している場合、励起光を照射する面と、放射光を測定する面とが異なっていてもよい。平坦面とは、所定以上の面積を有する１つの平面を意味し、ここでは、ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子の平坦面とは、直径約２００μｍの円よりも大きい面積を有する１つの平面を意味する。
　図７を参照して、第２変形例に係るダイヤモンドセンサユニット４００は、ダイヤモンド素子４０２に対して励起光を入射した面と異なる面から放射される光を検出する。ダイヤモンドセンサユニット４００は、図５に示したダイヤモンドセンサユニット２００において、センサ部２２０をセンサ部４０８で代替し、集光素子２０８、蛍光反射フィルタ２１０及び集光素子２２４を取除いたものである。図７において、図５と同じ符号を付した構成要素は、図５と同じものを表す。それらに関して、重複説明は繰返さない。
　センサ部４０８は、ダイヤモンド素子４０２、集光素子４０４、集光素子４０６及び電磁波照射部２１８を含む。ダイヤモンド素子４０２は、ＮＶセンタを含み、複数の平坦面を有する。ダイヤモンド素子４０２は、例えば直方体に形成されている。集光素子４０４は、ダイヤモンド素子４０２の１つの平坦面（以下、第１平坦面という）に接触して配置されている。集光素子４０６は、ダイヤモンド素子４０２の、第１平坦面とは異なる平坦面（以下、第２平坦面という）に接触して配置されている。
　第１光導波路２１２により伝送された励起光は、集光素子４０４に入射し、集光素子４０４により集光されてダイヤモンド素子４０２の第１平坦面を照射する。上記したように、ダイヤモンド素子４０２に対して、励起光の照射及び電磁波照射部２１８による電磁波（例えばマイクロ波）の照射が所定のタイミングで行われることにより、ダイヤモンド素子４０２から光が放射される。放射光は全方向に放射される。ダイヤモンド素子４０２の第２平坦面から放射される光（即ち赤色の蛍光）は、集光素子４０６により集光されて平行光になり、ＬＰＦ２２２に入射し、ＬＰＦ２２２を通って第２光導波路２３０の一方の端部に入射する。その後、ダイヤモンド素子４０２の第２平坦面から放射された光（即ち赤色の蛍光）は、第２光導波路２３０により光検知部２２６まで伝送され、光検知部２２６により検知される。したがって、第２実施形態のダイヤモンドセンサユニット２００と同様に、ダイヤモンドセンサユニット４００は、磁場等を検知するセンサとして機能する。
　このように、励起光を照射した面（即ち第１平坦面）と異なる面（即ち第２平坦面）から放射光を検知する構成とすることにより、集光素子の数を削減でき、励起光とダイヤモンド素子の放射光とを分離するための素子（例えば蛍光反射フィルタ等）を削減できる。したがって、ダイヤモンドセンサユニットをより簡単な構成にでき、コストを削減できる。
　上記では、ダイヤモンド素子４０２が、直方体に形成されており、第１平坦面及び第２平坦面が、９０度を成す２つの面である場合を説明したが、これに限定されない。ダイヤモンド素子４０２が、直方体に形成されている場合、第１平坦面に平行な平坦面を、検知対象の放射光を集光する第２平坦面としてもよい。また、ダイヤモンド素子４０２は少なくとも２つの平坦面を有していればよく、６面体に限らず、ダイヤモンド素子４０２の形状は任意である。
（第３変形例）
　上記では、ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子に電磁波（例えばマイクロ波）を照射する場合を説明したが、これに限定されない。非特許文献１に開示されているように、ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子は、電磁波を照射しなくても磁気センサとして機能する。
　図８を参照して、第３変形例に係るダイヤモンドセンサユニット５００は、図２に示したダイヤモンドセンサユニット１００において、電磁波照射部１１８を取除いたものである。即ち、センサ部５０２は、集光素子１１４及びダイヤモンド素子１１６を含むが、電磁波照射部（例えばコイル等）を含まない。ダイヤモンドセンサユニット５００において、ダイヤモンドセンサユニット１００（図２参照）と同様に、発光素子１０２から出力される励起光（即ち緑色の光）をダイヤモンド素子１１６に照射する。これにより、ダイヤモンド素子１１６のＮＶセンタは励起され、光（即ち赤色の蛍光）を放射して、元の状態に戻る。したがって、放射光を測定することにより、ダイヤモンドセンサユニット５００は、磁気センサとして機能する。
　マイクロ波を用いた測定原理は上記した通りであり、基底準位からの蛍光の強度と、マイクロ波で共鳴吸収した励起準位からの蛍光の強度とが違うことを利用して、共鳴準位をマイクロ波の周波数で数値化でき、磁場の変化を共鳴準位の変化により測定できる。一方、ここで利用する測定原理は、マイクロ波を照射しない場合においても、蛍光強度が変化することを使う。即ち、基底準位に存在する電子が磁場の影響で変化し、蛍光強度が磁場と相関を持って変化することを利用するものである。
　したがって、ダイヤモンドセンサユニット５００は、磁場等を検知するセンサとして機能する。センサ部５０２は、コイル等の導電性部材を含まず、全て電気絶縁部材により構成される。したがって、センサ部５０２は、高電圧設備に設置されても、放電等により損傷されることがない。この結果、ダイヤモンドセンサユニット５００により、高電圧環境において安全に磁場等を測定できる。
（第４変形例）
　ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子を、電磁波を照射せずに磁気センサとして機能させる構成は、図８に示したものに限定されない。図９を参照して、第４変形例に係るダイヤモンドセンサユニット６００は、図２に示したダイヤモンドセンサユニット１００から集光素子１１４及び電磁波照射部１１８を取除いたものである。即ち、センサ部６０２は、ダイヤモンド素子１１６を含むが、集光素子及び電磁波照射部のいずれも含まない。ダイヤモンド素子１１６は、光導波路１１２の端部に接触して配置されている。
　ダイヤモンドセンサユニット６００において、ダイヤモンドセンサユニット１００（図２参照）と同様に、発光素子１０２から出力される励起光（即ち緑色の光）をダイヤモンド素子１１６に照射すると、ダイヤモンド素子１１６のＮＶセンタは励起され、光（即ち赤色の蛍光）を放射して、元の状態に戻る。したがって、放射光を測定することにより、ダイヤモンドセンサユニット６００は、磁気センサとして機能する。磁場の測定方法は、第３変形例と同様である。
　したがって、ダイヤモンドセンサユニット６００は、磁場等を検知するセンサとして機能する。センサ部６０２は、コイル等の導電性部材を含まず、全て電気絶縁部材により構成される。したがって、センサ部６０２は、高電圧設備に設置されても、放電等により損傷されることがなく、高電圧環境において安全に磁場等を測定できる。
（第５変形例）
　第３変形例及び第４変形例においては、１つの光導波路により、励起光及び放射光を伝送したが、励起光及び放射光の各々を伝送するために、２つの光導波路を用いてもよい。図１０を参照して、第５変形例に係るダイヤモンドセンサユニット７００は、図５に示したダイヤモンドセンサユニット２００において、電磁波照射部２１８を取除いたものである。即ち、センサ部７０２は、集光素子２１４及びダイヤモンド素子２１６を含むが、電磁波照射部（例えばコイル等）を含まない。ダイヤモンドセンサユニット７００において、ダイヤモンドセンサユニット２００（図５参照）と同様に、発光素子２０２から出力される励起光（即ち緑色の光）をダイヤモンド素子２１６に照射すると、ダイヤモンド素子２１６のＮＶセンタは励起され、光（即ち赤色の蛍光）を放射して、元の状態に戻る。したがって、放射光を測定することにより、ダイヤモンドセンサユニット７００は、磁気センサとして機能する。磁場測定の測定方法は、第３変形例と同様である。
　したがって、ダイヤモンドセンサユニット７００は、磁場等を検知するセンサとして機能する。センサ部７０２は、コイル等の導電性部材を含まず、全て電気絶縁部材により構成される。したがって、センサ部７０２は、高電圧設備に設置されても、放電等により損傷されることがなく、高電圧環境において安全に磁場等を測定できる。
　なお、図６に示したダイヤモンドセンサユニット３００、及び、図７に示したダイヤモンドセンサユニット４００の各々においても、電磁波照射部２１８を取除いてよい。その場合にも、電磁波を照射せずに、磁場を測定できる。
　上記では、ダイヤモンドセンサユニットに、ＮＶセンタを有するダイヤモンド素子を用いる場合を説明したが、これに限定されない。電子スピンを持つカラーセンタを有するダイヤモンド素子であればよい。電子スピンを持つカラーセンタは、スピン三重項状態を形成し、励起されることにより発光するセンタであり、ＮＶセンタが代表例である。その他に、シリコン－空孔センタ（即ちＳｉ－Ｖセンタ）、ゲルマニウム－空孔センタ（即ちＧｅ－Ｖセンタ）、錫－空孔センタ（即ちＳｎ－Ｖセンタ）にも、電子スピンを持ったカラーセンタが存在することが知られている。したがって、これらを含むダイヤモンド素子を、ＮＶセンタを含むダイヤモンド素子の代わりに用いて、ダイヤモンドセンサユニットを構成してもよい。
　なお、カラーセンタの準位に応じて、励起光及び放射光（即ち蛍光）の波長、並びに、共鳴励起させる電磁波の周波数が異なる。中でも、ＮＶセンタが、光の波長及びマイクロ波の周波数の点で扱いやすく、好ましい。Ｓｉ－Ｖセンタ、Ｇｅ－Ｖセンタ、Ｓｎ－Ｖセンタの場合、照射する電磁波には、マイクロ波（例えば１ＧＨｚ～３０ＧＨｚ）よりも周波数が高いミリ波（例えば３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚ）又はサブミリ波（例えば３００ＧＨｚ～３ＴＨｚ）を使用する。例えば、Ｓｉ－Ｖセンタであれば、約４８ＧＨｚのミリ波を使用し、Ｓｎ－Ｖセンタであれば、約８５０ＧＨｚのサブミリ波を使用できる。
　励起光はレーザー光が好ましく、発生装置としては半導体レーザーが、小型化できる点でより好ましい。ダイヤモンド素子の放射光の検知器は真空管型でもよいが、半導体検知デバイスが、小型化の点でより好ましい。
　光導波路は、光が通るコア部分と、コアの周辺に形成されたコア部分とは屈折率が異なる材料の部分とを有する２層以上の同軸構造であることが好ましい。コア部分は、光を伝送する媒体が密に充填された形態でなくてもよい。空間自体が光を伝送できるので、コア部分は空洞であってもよい。光導波路は、コア径が１μｍ以上８０μｍ以下の光ファイバであることが好ましい。光ファイバを使用すれば、レーザー光を比較的容易に、所望の位置に導くことができ、光ファイバの出力端部での発散を抑えることもできるからである。
　集光素子は、光を集光する作用のある物質により形成されていればよい。例えば、酸化ケイ素をベースとした素材（例えばガラス。酸化ケイ素以外の添加物が含まれていてもよい）により形成されたレンズであっても、回折機能を持った物質であってもよい。集光素子は、光を透過して屈折現象を利用するレンズが好ましい。球面状のレンズ、半球面状のレンズ、及び、フレネルレンズ等が好ましい。特に、屈折率と球体形状との関係で、平行光の焦点が球面上に位置するレンズがより好ましい。そのようなレンズを使用すれば、光学上の焦点及び光軸の調整が非常に簡便になり、光量を最大に利用できるからである。酸化ケイ素をベースとした素材のレンズは、ダイヤモンドに直接接触していることが好ましい。接触していないと、光がうまく集光できない不具合が生じるからである。また、強い衝撃を受けると、ダイヤモンドからレンズまでの距離が変化してしまうことがあり、その場合にも光がうまく集光できないからである。さらに、酸化ケイ素をベースとした素材のレンズは、光ファイバにも直接接触していることがより好ましい。蛍光を光ファイバに集光する際のロスが少なくなり、衝撃による距離の変化が起こりにくいからである。
　高電圧環境にセンサ部を配置する場合、励起光とダイヤモンドの放射光とを伝送する光導波路（例えば光ファイバ）は、絶縁碍子の中を通して配置することが好ましい。これにより、励起光発生部及び受光部を、高電圧から絶縁でき、励起光発生部及び受光部において使用される機器を保護できる。
　電磁波照射部は、コイル状のものに限らず、後述するように直線状の電気配線であってもよい。その場合、ダイヤモンド素子は、電磁波（例えばマイクロ波又はミリ波等）を伝送する伝送路（例えば導電性部材）の表面上又は端部に配置されていればよい。これにより、ダイヤモンドのＮＶセンタに電磁波を精度よく照射できる。
　上記したダイヤモンドセンサユニットを使用して、交流電力を対象とし、変動する磁場等の時間変化を検知する場合、ダイヤモンド素子のＮＶセンタは、励起された後、光を放射する状態から速やかに元の状態（即ち励起前の状態）に戻ることが好ましい。そのためには、ダイヤモンド素子のスピンコヒーレンス時間Ｔ２が短いことが好ましい。例えば、ダイヤモンド素子のスピンコヒーレンス時間Ｔ２は５０μｓｅｃ未満であることが好ましい。なお、検知感度は（Ｔ２）－１／２に比例するので、Ｔ２が小さいほど検知感度は小さくなる。したがって、磁場変動の急激な変化を検知する場合、例えば、パルス状の磁場変動を検知する場合には、検知感度を犠牲にして、ダイヤモンド素子のスピンコヒーレンス時間Ｔ２をできるだけ短くすることが考えられる。
　スピンコヒーレンス時間を短くするには、ダイヤモンド素子が不純物を含むことが好ましい。Ｔ２が小さいほど検知感度は低下することを考慮すると、例えば、ダイヤモンド中の全水素濃度が、０ｐｐｍより大きく１ｐｐｍ以下であることが好ましい。また、ダイヤモンド中のＮＶＨ－濃度、ＣＨ濃度及びＣＨ２濃度のいずれもが、０ｐｐｍより大きく１ｐｐｍ以下であることも好ましい。ここで、濃度（ｐｐｍ単位）は原子の個数の割合を表す。
　以下に、実施例により、本開示の有効性を示す。図１１は、図５に示した構成の実施例を示す。図１１において、図５に示した構成要素に対応するものは、図５と同じ符号を付している。
　第１光導波路２１２及び第２光導波路２３０には、ステップインデックス・マルチモード型の光ファイバを用いた。第１光導波路２１２は、コア径５０μｍ、ＮＡ（即ち開口数）０．２である。第２光導波路２３０は、コア径４００μｍ、ＮＡ０．５である。ダイヤモンド素子２１６には、３ｍｍ×３ｍｍ×０．３ｍｍの直方体のダイヤモンドを用いた。集光素子２１４には、直径２ｍｍの球形のレンズを用い、集光素子２１４をダイヤモンド素子２１６の表面（即ち３ｍｍ×３ｍｍの平坦面）に接触させて固定した。励起光を伝送する光学系には、集光素子２０８及び蛍光反射フィルタ２１０に加えて三角プリズム２５０を配置し、コリメート光学系を構成した。これにより、励起光が集光素子２１４の中心に入射するように調整した。
　電磁波照射部２１８には、図１２に示すコプレーナ線路を用いた。１辺約２ｃｍのガラスエポキシ基板２７０の表面に形成された銅箔２７２をコの字状に切欠き、中央に幅１ｍｍの主配線である電磁波照射部２１８を形成した。ダイヤモンド素子２１６は、電磁波照射部２１８の一方の端部（即ち、図１２において一点鎖線の楕円で示す領域）に、銀ペーストで固定した。これにより、ダイヤモンド素子２１６のＮＶセンタにマイクロ波を精度よく照射できる。電磁波照射部２１８の他方の端部（即ち、ダイヤモンド素子２１６が配置されない端部）は、図１１のコネクタ２５４に接続した。
　マイクロ波は、遠隔に設けたマイクロ波発生装置により生成し、空中を伝送し、アンテナ２５２（図１１参照）により受信した。空中へのマイクロ波の放射には、ホーンアンテナ（ゲイン１０ｄＢ）を用いた。アンテナ２５２には、図１３に示したパッチアンテナ（周波数２．８７３ＧＨｚ、最大利得約１０ｄＢｉ）を用いた。パッチアンテナは、基板２８０及び２８４と、受信した信号を出力するためのコネクタ２８８とを備えている。基板２８０及び２８４は、４隅に設けたスペーサ２８６により間隔Ｈ（Ｈ＝５．２（ｍｍ））を空けて配置されている。基板２８０及び２８４はいずれも、ガラスエポキシ樹脂の基板（例えばＦＲ４）であり、厚さは１ｍｍ、平面は正方形（１辺の長さＬは１２０ｍｍ）である。基板２８０の、基板２８４に対向しない面には、４つの導電部材２８２が配置されている。基板２８４の、基板２８０に対向する面（以下、グラウンド面という）には、全面に導電性部材が配置されている。４つの導電部材２８２は並列に、コネクタ２８８の信号線に接続され、基板２８４のグラウンド面は、コネクタ２８８のシールド（即ちグラウンド）に接続されている。アンテナ２５２により受信されたマイクロ波を、伝送路（即ち同軸ケーブル）を介してコネクタ２５４に伝送し、電磁波照射部２１８からダイヤモンド素子２１６に照射した。
　光検知部２２６には、ＰＩＮ－ＡＭＰ（即ち、リニア電流増幅回路を有するフォトダイオードＩＣ）を用いた。使用したＰＩＮ－ＡＭＰは、フォトダイオードの感度波長範囲３００～１０００ｎｍ、最大感度波長６５０ｎｍであり、フォトダイオードが発生する光電流を１３００倍に増幅して出力する。
　センサ部を構成する集光素子２１４、ダイヤモンド素子２１６、電磁波照射部２１８を電気配線２６０の近傍に配置し、電気配線２６０に交流電流（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、３０Ａ）を流し、これにより発生する変動磁場を検知対象とした。交流電流により、センサ部に形成される磁場の最大値は約０．３μＴである。ホーンアンテナから放射するマイクロ波の電力を一定（３０ｄＢｍ（＝１Ｗ））にし、センサ部とマイクロ波を放射するホーンアンテナとの距離Ｄを変化させて測定した。その結果を図１４Ａ～１４Ｃ及び図１５に示す。
　図１４Ａ～１４Ｃは、電気配線２６０に５０Ｈｚの交流電流（３０Ａ）を流した状態で、ＰＩＮ－ＡＭＰにより検出された信号を示す。図１４Ａ～１４Ｃは、それぞれ、Ｄ＝２．８（ｍ）、Ｄ＝４（ｍ）及びＤ＝５（ｍ）における測定結果である。いずれも、縦軸は１目盛１０．０ｍＶ、横軸は１目盛５ｍｓである。図１５は、電気配線２６０に６０Ｈｚの交流電流（３０Ａ）を流した状態で、Ｄ＝１０（ｍ）として、ＰＩＮ－ＡＭＰにより検出された信号を示す。縦軸は１目盛１０．０ｍＶ、横軸は１目盛４ｍｓである。
　図１４Ａ～１４Ｃ及び図１５から分かるように、マイクロ波を放射する距離Ｄが長くなると、検知される信号は減少するが、１Ｗ程度の比較的弱いマイクロ波を、センサ部から約１０ｍ離隔した位置から放射しても、交流電流により形成される磁場変化を十分に検知できた。図１４Ａ～１４Ｃに示した検知信号は、交流の周波数５０Ｈｚで変化している。図１５に示した検知信号は、交流の周波数６０Ｈｚで変化している。なお、距離に応じてマイクロ波は減衰するが、採用する光検知部の検知限界（即ち電力の下限値）及び放射距離を考慮して、放射するマイクロ波電力、放射用アンテナのゲイン、及び受信用アンテナのゲイン等を調整すればよい。
　上記では、１辺約２ｃｍの基板上にコプレーナ線路を形成したが、１辺約５ｃｍ以下の長方形の基板を用いてもよい。
　また、第３変形例～第５変形例（図８～図１０参照）として示したように、ダイヤモンド素子に電磁波（例えばマイクロ波等）を照射しなくても磁場を検出できる。例えば、図１６に示したように、図１１に示した実施例の構成からマイクロ波照射のための要素（即ち電磁波照射部２１８、アンテナ２５２及びコネクタ２５４等）を除いてダイヤモンドセンサユニットを構成してもよい。その場合にも、電気配線２６０に流した交流電流により発生する変動磁場を検知できる。
　集光素子２１４をダイヤモンド素子２１６の表面から０．１ｍｍ離して非接触とし、その他の条件は、上記したＤ＝２．８ｍの実験条件、即ち、図１４Ａの信号が観測された実験条件と同じにして実験した。その結果、信号強度は検出限界の１／１０未満となり観測できなくなってしまった。励起光の密度が低減し、かつ蛍光強度が集光されずに信号強度が１／１０未満になったものと思われる。なお、信号強度とは、図１４Ａの縦軸の値に関して、ノイズ部分を平均化して得られる最大値と最小値との差を意味する。
　また、第１光導波路２１２のコア径を１μｍとし、第２光導波路２３０のコア径を０．９μｍ、１μｍ、２５μｍ、５０μｍ、８０μｍ、４００μｍ及び８００μｍと変更して実験した。その他の条件は、上記したＤ＝２．８ｍの実験条件、即ち、図１４Ａの信号が観測された実験条件と同じとした。その結果、信号強度（即ち蛍光強度）は、図１４Ａの信号強度を基準値（例えば１）として、それぞれその０．１倍未満、０．５倍、１．２倍、１．６倍、１．８倍、１．９倍及び２倍となった。即ち、第２光導波路２３０のコア径が０．９μｍである場合を除いて信号を検出でき、第２光導波路２３０のコア径が大きくなると検出信号も大きくなった。なお、第２光導波路２３０のコア径が１．２ｍｍの場合には、コンパクトな実験系に収めることができなかった。また、第１光導波路２１２と第２光導波路２３０とを利用する他の変形例に関して同様な実験を行った結果、検出された信号強度に関して上記とほぼ同じ比率が得られた。
　また、第１光導波路２１２のコア径を８０μｍとし、第２光導波路２３０のコア径を５０μｍ、８０μｍ、１０５μｍ、４００μｍ及び８００μｍと変更して実験した。その他の条件は、上記したＤ＝２．８ｍの実験条件、即ち、図１４Ａの信号が観測された実験条件と同じとした。その結果、信号強度（即ち蛍光強度）は、図１４Ａの信号強度を基準値（例えば１）として、それぞれその０．１倍未満、０．３倍、０．６倍、０．７５倍及び０．８倍となった。即ち、第２光導波路２３０のコア径が５０μｍの場合を除いて信号を検出でき、第２光導波路２３０のコア径が大きくなると検出信号も大きくなった。なお、第２光導波路２３０のコア径が１．２ｍｍの場合には、コンパクトな実験系に収めることができなかった。また、第１光導波路２１２と第２光導波路２３０とを利用する他の変形例に関して同様な実験を行った結果、検出された信号強度に関して上記とほぼ同じ比率が得られた。
　以上、実施の形態を説明することにより本開示を説明したが、上記した実施の形態は例示であって、本開示は上記した実施の形態のみに制限されるわけではない。本開示の範囲は、発明の詳細な説明の記載を参酌した上で、請求の範囲の各請求項によって示され、そこに記載された文言と均等の意味及び範囲内での全ての変更を含む。
１００、２００、３００、４００、５００、６００、７００　　ダイヤモンドセンサユニット
１０２、２０２　　発光素子
１０４、１１４、１２４、２０４、２０８、２１４、２２４、４０４、４０６　　集光素子
１０６、２０６　　励起光発生部
１１０、２１０　　蛍光反射フィルタ
１１２　　光導波路
１１６、２１６、４０２　　ダイヤモンド素子
１１８、２１８　　電磁波照射部
１２０、２２０、４０８、５０２、６０２、７０２　　センサ部
１２２、２２２、９０８　　ＬＰＦ
１２６、２２６　　光検知部
１２８、２２８　　受光部
１４０　　電磁波発生部
１４２　　制御部
２１２　　第１光導波路
２３０　　第２光導波路
２５０　　三角プリズム
２５２　　アンテナ
２５４、２８８　　コネクタ
２６０　　電気配線
２７０　　ガラスエポキシ基板
２７２　　銅箔
２８０、２８４、９１２、９１４、９１６　　基板
２８２　　導電部材
２８６　　スペーサ
３０２　　励起光反射フィルタ
９００　　ＬＥＤ
９０２　　ＳＰＦ
９０４　　ダイヤモンド
９０６　　レンズ
９１０　　フォトダイオード
Ｈ　　間隔
Ｌ　　長さ

Claims (16)

  1. 　電子スピンを持つカラーセンタを有するダイヤモンドを含むセンサ部と、
    　前記ダイヤモンドに励起光を照射する照射部と、
    　前記ダイヤモンドの前記カラーセンタからの放射光を検知する検知部と、
    　前記励起光及び前記放射光を伝送する光導波路とを含む、ダイヤモンドセンサユニット。
  2. 　前記センサ部は、前記励起光及び前記放射光を集光する集光素子を含み、
    　前記集光素子は、前記ダイヤモンドと前記光導波路との間に配置される、請求項１に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  3. 　前記集光素子は、酸化ケイ素をベースとして形成された球状のレンズ、又は、酸化ケイ素をベースとして形成されたフレネルレンズであり、
    　前記光導波路は、コア径が１μｍ以上８０μｍ以下の光ファイバである、請求項２に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  4. 　前記光導波路は、少なくとも１つの絶縁碍子中を経由して配置される、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  5. 　前記光導波路は、前記励起光及び前記放射光を伝送する１つの媒体を含み、
    　前記光導波路の両端部のうち、前記ダイヤモンドからより遠くに位置する一方の端部から所定距離内に、前記励起光と前記放射光とを分離する蛍光反射フィルタ、ＬＰＦ又はダイクロイックミラーを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  6. 　前記光導波路は、前記励起光を伝送する第１光導波路と、前記放射光を伝送する第２光導波路とを含み、
    　前記第１光導波路の一方の端部は、前記第１光導波路の他方の端部よりも前記ダイヤモンドの近くに配置され、
    　前記第２光導波路の一方の端部は、前記第２光導波路の他方の端部よりも前記ダイヤモンドの近くに配置され、
    　前記第１光導波路の前記一方の端部及び前記第２光導波路の前記一方の端部から所定距離内に、前記励起光と前記放射光とを分離する蛍光反射フィルタ、ＬＰＦ又はダイクロイックミラーを含む、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  7. 　前記第１光導波路は、第１光ファイバを含み、
    　前記第２光導波路は、第２光ファイバを含み、
    　前記第２光ファイバのコア径は、前記第１光ファイバのコア径よりも大きい、請求項６に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  8. 　前記第１光ファイバのコア径は、１μｍ以上１００μｍ以下であり、
    　前記第２光ファイバのコア径は、１μｍ以上１ｍｍ以下である、請求項７に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  9. 　前記ダイヤモンドは、複数の平坦面を有し、
    　前記励起光は、前記複数の平坦面のうちの第１平坦面に入射し、
    　前記検知部は、前記複数の平坦面のうちの前記第１平坦面以外の第２平坦面から放射される前記放射光を検出する、請求項６から請求項８のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  10. 　前記ダイヤモンドを有する前記センサ部は、全て電気絶縁部材で形成されている、請求項１から請求項９のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  11. 　前記ダイヤモンドは、マイクロ波又はミリ波を伝送する伝送線路上に配置されており、
    　前記センサ部は、磁気センサとして機能する、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  12. 　前記伝送線路は、１辺５ｃｍ以下の矩形のプリント基板上に配置された主配線を含み、
    　前記主配線の一方の端部にダイヤモンドが配置されている、請求項１１に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  13. 　前記ダイヤモンドのスピンコヒーレンス時間は、５０μｓｅｃ未満である、請求項１から請求項１２のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  14. 　前記ダイヤモンド中の全水素濃度は、１ｐｐｍ以下である、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  15. 　前記ダイヤモンド中のＮＶＨ－濃度、ＣＨ濃度及びＣＨ２濃度のいずれも、１ｐｐｍ以下である、請求項１から請求項１３のいずれか１項に記載のダイヤモンドセンサユニット。
  16. 　請求項１１又は請求項１２に記載のダイヤモンドセンサユニットと、
    　前記マイクロ波又は前記ミリ波を発生する電磁波発生部と、
    　前記照射部、前記検出部、及び前記電磁波発生部を制御する制御部を含み、
    　前記制御部は、前記励起光と共に、前記マイクロ波又は前記ミリ波を時間的及び空間的に組合せて前記ダイヤモンドに照射する、ダイヤモンドセンサシステム。
PCT/JP2022/002765 2021-01-27 2022-01-26 ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム WO2022163678A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202280011208.6A CN116848422A (zh) 2021-01-27 2022-01-26 金刚石传感器单元及金刚石传感器系统
EP22745898.1A EP4286876A1 (en) 2021-01-27 2022-01-26 Diamond sensor unit and diamond sensor system
JP2022578434A JPWO2022163678A1 (ja) 2021-01-27 2022-01-26
US18/273,286 US20240111008A1 (en) 2021-01-27 2022-01-26 Diamond sensor unit and diamond sensor system

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-010935 2021-01-27
JP2021010935 2021-01-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2022163678A1 true WO2022163678A1 (ja) 2022-08-04

Family

ID=82653413

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/002765 WO2022163678A1 (ja) 2021-01-27 2022-01-26 ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20240111008A1 (ja)
EP (1) EP4286876A1 (ja)
JP (1) JPWO2022163678A1 (ja)
CN (1) CN116848422A (ja)
WO (1) WO2022163678A1 (ja)

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505494A (ja) * 2012-12-13 2016-02-25 エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド 量子光学的用途のための合成ダイヤモンド材料およびその作製方法
JP2016539900A (ja) * 2013-11-18 2016-12-22 エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド 量子撮像、感知、および情報処理デバイス用のダイヤモンド構成要素
JP2017067650A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡
JP2017146158A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 磁気計測装置
US20170363696A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-21 Lockheed Martin Corporation Magneto-optical defect center magnetometer
JP2018136316A (ja) 2017-02-21 2018-08-30 日新電機株式会社 検出装置及び検出方法、並びに、それを用いた電圧電流検出装置
US20190285706A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Lockheed Martin Corporation Magnetic detection system for device detection, characterization, and monitoring
JP2019211271A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 株式会社日立製作所 探針製造装置、及び方法
JP2020008298A (ja) * 2018-07-03 2020-01-16 スミダコーポレーション株式会社 磁場測定装置および磁場測定方法
JP2021010935A (ja) 2019-07-09 2021-02-04 日鉄テックスエンジ株式会社 下地処理方法及び下地処理装置

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016505494A (ja) * 2012-12-13 2016-02-25 エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド 量子光学的用途のための合成ダイヤモンド材料およびその作製方法
JP2016539900A (ja) * 2013-11-18 2016-12-22 エレメント シックス テクノロジーズ リミテッド 量子撮像、感知、および情報処理デバイス用のダイヤモンド構成要素
JP2017067650A (ja) 2015-09-30 2017-04-06 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学 近接場プローブ構造および走査プローブ顕微鏡
JP2017146158A (ja) * 2016-02-16 2017-08-24 ルネサスエレクトロニクス株式会社 磁気計測装置
US20170363696A1 (en) * 2016-05-31 2017-12-21 Lockheed Martin Corporation Magneto-optical defect center magnetometer
JP2018136316A (ja) 2017-02-21 2018-08-30 日新電機株式会社 検出装置及び検出方法、並びに、それを用いた電圧電流検出装置
US20190285706A1 (en) * 2018-03-13 2019-09-19 Lockheed Martin Corporation Magnetic detection system for device detection, characterization, and monitoring
JP2019211271A (ja) * 2018-06-01 2019-12-12 株式会社日立製作所 探針製造装置、及び方法
JP2020008298A (ja) * 2018-07-03 2020-01-16 スミダコーポレーション株式会社 磁場測定装置および磁場測定方法
JP2021010935A (ja) 2019-07-09 2021-02-04 日鉄テックスエンジ株式会社 下地処理方法及び下地処理装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARNE WICKENBROCK ET AL.: "Microwave-free magnetometry with nitrogen-vacancy centers in diamond", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 109, 2016, pages 053505, XP012209939, DOI: 10.1063/1.4960171
FELIX M. STUERNER ET AL.: "Compact integrated magnetometer based on nitrogen-vacancy centres in diamond", DIAMOND & RELATED MATERIALS, vol. 93, 2019, pages 59 - 65
HATANO, YUJI, NISHITANI, DAISUKE, MASUYAMA, YUTA, ONODA, SHINOBU, OHSHIMA, TAKESHI, ARAI, KEIGO, IWASAKI, TAKAYUKI, HATANO, MUTSUK: "8p-Z05-18 Sensitivity of the diamond quantum sensor in the simultaneous multiple operation point measurement", PROCEEDINGS OF THE 81ST JSAP AUTUMN MEETING; [ONLINE VIRTUAL MEETING]; SEPTEMBER 9-11, 2020, JAPAN SOCIETY OF APPLIED PHYSICS, JP, vol. 81, 12 November 2020 (2020-11-12) - 11 September 2020 (2020-09-11), JP, pages 05 - 052, XP009538535, DOI: 10.11470/jsapmeeting.2020.2.0_930 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20240111008A1 (en) 2024-04-04
JPWO2022163678A1 (ja) 2022-08-04
CN116848422A (zh) 2023-10-03
EP4286876A1 (en) 2023-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10539630B2 (en) Package for chip scale magnetometer or atomic clock
US20230358709A1 (en) Devices and methods for quartz enhanced photoacoustic spectroscopy
CN113678041A (zh) 基于缺陷中心的传感器
US11747414B2 (en) Measurement device having a microwave generator in which a capacitor spans coil legs
KR20150077302A (ko) 파장 중심 검출 기반 센서 장치 및 방법
JP5765086B2 (ja) テラヘルツ波発生装置、カメラ、イメージング装置および計測装置
US10495698B2 (en) Magneto-encephalography device
US20080238419A1 (en) Magnetic field measuring apparatus capable of measuring at high spatial resolution
JP2017515091A (ja) 電磁放射を送信及び受信するためのシステム
WO2022163679A1 (ja) ダイヤモンドセンサユニット
JP2019124556A (ja) 光導波機構を有するセルを用いた磁気計測装置
WO2022163677A1 (ja) ダイヤモンド磁気センサユニット及びダイヤモンド磁気センサシステム
WO2022163678A1 (ja) ダイヤモンドセンサユニット及びダイヤモンドセンサシステム
US8781265B2 (en) Sensor, a system and a method for measuring forces and/or moments
WO2023013234A1 (ja) 磁場測定装置および磁場測定方法
WO2022183895A1 (en) Methods and apparatus for integrating diamond with led towards on-chip quantum sensing
WO2022244399A1 (ja) 磁場測定装置および磁場測定方法
AU2016300218A1 (en) A magneto-encephalography device
US20240142396A1 (en) Sensor Device for Magnetic Field Measurement by Means of Optical Magnetic Resonance Measurement
US20240019476A1 (en) Electrometer system with rydberg decay fluorescence detection
US20240175945A1 (en) Diamond magneto-optical sensor
CN116413512A (zh) 一种基于里德堡原子的瞬时测频方法和系统
JP2005101401A (ja) テラヘルツ電磁波発生装置
CN116380842A (zh) 一种传感探头及其制备方法、传感器
WO2024099542A1 (en) Integrated device for spatially offset raman spectroscopy

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22745898

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022578434

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 18273286

Country of ref document: US

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 202280011208.6

Country of ref document: CN

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2022745898

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2022745898

Country of ref document: EP

Effective date: 20230828