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公開番号2025171620
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-20
出願番号2024077140
出願日2024-05-10
発明の名称ダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法
出願人トヨタ自動車株式会社
代理人弁理士法人平木国際特許事務所
主分類G01R 33/20 20060101AFI20251113BHJP(測定;試験)
要約【課題】光ファイバ内で発生する励起光と信号光との逆相ノイズを除去できるダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法を提供する。
【解決手段】ノイズ除去方法は、光ファイバに導光された励起光をダイヤモンドに照射するとともにマイクロ波を掃引し、ダイヤモンドから放出されて光ファイバに導光された信号光の強度を信号強度として取得し、光ファイバに導光された励起光の強度を参照強度として取得する取得ステップと、取得された信号強度及び参照強度に対し、時間ごとに信号強度と参照強度との差分及び和を算出する算出ステップと、算出された差分及び和を時間微分する微分ステップと、差分の微分値及び和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定して該差分の微分値及び和の微分値をゼロとする第1ノイズ除去ステップと、ノイズ除去後の差分の微分値及び和の微分値を時間積分することでノイズ除去後の差分及び和を算出する積分ステップとを含む。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
光ファイバを用いたダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法であって、
前記光ファイバに導光された励起光をダイヤモンドに照射するとともにマイクロ波を掃引し、前記ダイヤモンドから放出されて前記光ファイバに導光された信号光の強度を信号強度として取得し、前記光ファイバに導光された前記励起光の強度を参照強度として取得する取得ステップと、
取得された前記信号強度及び前記参照強度に対し、時間ごとに、前記信号強度と前記参照強度との差分及び前記信号強度と前記参照強度との和をそれぞれ算出する算出ステップと、
算出された前記差分及び前記和をそれぞれ時間微分する微分ステップと、
前記差分の微分値及び前記和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第１ノイズ除去ステップと、
ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれ時間積分することにより、ノイズ除去後の前記差分及び前記和をそれぞれ算出する積分ステップと、
を含むことを特徴とするダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法。
続きを表示（約 430 文字）【請求項２】
前記第１ノイズ除去ステップと前記積分ステップとの間に、第１ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値に対し、前記差分の微分値の絶対値及び前記和の微分値の絶対値をそれぞれ求め、求められた前記差分の微分値の絶対値及び前記和の微分値の絶対値が予め設定した閾値以下の値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第２ノイズ除去ステップを更に含む請求項１に記載のダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法。
【請求項３】
前記第２ノイズ除去ステップと前記積分ステップとの間に、第２ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値に対し、前記差分の微分値及び前記和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第３ノイズ除去ステップを更に含む請求項２に記載のダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法に関し、特に光ファイバを用いたダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンド量子センサとして、励起光を発生するレーザ光源と、ＮＶ（Nitrogen-Vacancy）センターを有するダイヤモンドと、ダイヤモンドにマイクロ波を照射して掃引するマイクロ波源と、励起光の照射によってダイヤモンドから放出される蛍光の強度を検出する検出部とを備えるものが知られている。このようなダイヤモンド量子センサを用いた磁場センシングの場合、励起光の強度が変動すると、蛍光である信号光の強度（以下、「信号強度」という）も変動するので、磁場の検出精度を悪くするという問題がある。
【０００３】
上記問題を解決するために、例えば下記非特許文献１に記載のように、励起光の強度を参照強度として取得し、取得した参照強度と信号強度との比を用いて、励起光の変動による影響を補正する手法が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
Felix M.Sturner et al., “Integrated and Portable Magnetometer Based on Nitrogen-Vacancy Ensembles in Diamond”, Adv.Quantum Technol.2021,4,2000111
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、この手法を光ファイバを用いたダイヤモンド量子センサに適用する場合、光ファイバ内で励起光と信号光との逆相ノイズが発生する問題が新たに生じる。
【０００６】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、光ファイバ内で発生する励起光と信号光との逆相ノイズを除去できるダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法は、光ファイバを用いたダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法であって、前記光ファイバに導光された励起光をダイヤモンドに照射するとともにマイクロ波を掃引し、前記ダイヤモンドから放出されて前記光ファイバに導光された信号光の強度を信号強度として取得し、前記光ファイバに導光された前記励起光の強度を参照強度として取得する取得ステップと、取得された前記信号強度及び前記参照強度に対し、時間ごとに、前記信号強度と前記参照強度との差分及び前記信号強度と前記参照強度との和をそれぞれ算出する算出ステップと、算出された前記差分及び前記和をそれぞれ時間微分する微分ステップと、前記差分の微分値及び前記和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第１ノイズ除去ステップと、ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれ時間積分することにより、ノイズ除去後の前記差分及び前記和をそれぞれ算出する積分ステップと、を含むことを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法では、取得された信号強度及び参照強度に対し、時間ごとに信号強度と参照強度との差分及び信号強度と参照強度との和をそれぞれ算出し、算出された差分及び和をそれぞれ時間微分し、差分の微分値及び和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された差分の微分値及び和の微分値をそれぞれゼロとする。このように信号強度と参照強度との差分及び信号強度と参照強度との和に関する強度変化が一致しない点を除去することで、光ファイバ内で発生する励起光と信号光との逆相ノイズを除去することができる。
【０００９】
本発明に係るダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法において、前記第１ノイズ除去ステップと前記積分ステップとの間に、第１ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値に対し、前記差分の微分値の絶対値及び前記和の微分値の絶対値をそれぞれ求め、求められた前記差分の微分値の絶対値及び前記和の微分値の絶対値が予め設定した閾値以下の値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第２ノイズ除去ステップを更に含むことが好適である。このようにすれば、微小な強度変化をノイズとして除去することができる。
【００１０】
また、本発明に係るダイヤモンド量子センサのノイズ除去方法において、前記第２ノイズ除去ステップと前記積分ステップとの間に、第２ノイズ除去後の前記差分の微分値及び前記和の微分値に対し、前記差分の微分値及び前記和の微分値の符号が一致しない値をノイズとして判定し、ノイズとして判定された前記差分の微分値及び前記和の微分値をそれぞれゼロとする第３ノイズ除去ステップを更に含むことが好適である。このようにすれば、除去できなかった差分と和の強度変化が一致しないノイズを除去することができる。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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