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　　申請號：201510993367.2
　　申請人：北京航空航天大學
　　發明人：房建成 徐麗霞 張晨 張寧 張冀星 袁珩

　　摘要：本發明涉及一種微小型單軸金剛石陀螺，以內嵌負價氮原子-空位(NV-)色心的金剛石材料敏感載體角速度，以低功耗LED燈取代激光器提供極化和檢測光，微波天線鍍于金剛石表面以提供NV-色心能級操控的微波和射頻信號。本發明結構簡單緊湊，可有效提高陀螺儀的穩定度并降低生產成本，同時低功耗器件的應用也降低了使用成本，在需求小體積、低成本、低功耗、高穩定度陀螺儀的慣性導航和測姿系統領域具有很大的應用潛力。 　　主權利要求：1.一種微小型單軸金剛石陀螺，其特征在于：包括陀螺儀外殼(11)，LED光源(1)，第一平凸透鏡(2)，第二平凸透鏡(8)，第一環形永磁鐵(3)，第二環形永磁鐵(7)，金剛石(5)，第一光闌(4)，第二光闌(6)，濾波片(9)，光電探測器(10)，所有器件均共軸集成在陀螺儀外殼(11)內部；其中：所述的LED光源(1)發出波長在510nm～550nm之間的綠光，第一平凸透鏡(2)的平面緊鄰LED光源(1)，將綠光會聚成一束平行光，第一環形永磁鐵(3)緊鄰第一平凸透鏡(2)的凸面一側安裝，第一環形永磁鐵(3)內徑大于第一平凸透鏡(2)的凸面直徑，第一光闌(4)一側緊鄰第一環形永磁鐵(3)，另一側與金剛石(5)緊密貼合，金剛石(5)位于第一光闌(4)和第二光闌(6)中間，第二光闌(6)一側與金剛石(5)緊密貼合，另一側緊鄰第二環形永磁鐵(7)，第二平凸透鏡(8)凸面緊鄰第二環形永磁鐵(7)，第二平凸透鏡(8)凸面直徑小于第二環形永磁鐵(7)內徑，濾波片(9)緊鄰第二平凸透鏡(8)平面一側，濾除510nm～550nm的綠光，透過630nm-800nm的熒光，光電探測器(10)緊鄰濾波片(9)，用于探測630nm-800nm的熒光，通過光電探測器電氣接口(16)為光電探測器(10)供電并且讀出光電探測器(10)探測的信號。
　　2.根據權利要求1所述的一種微小型單軸金剛石陀螺，其特征在于：所述的金剛石(5) 內部含有NV-色心系綜，沿金剛石晶胞[111]的軸方向切割，金剛石(5)兩側表面的中心位 置對稱地鍍有圓形的第一微波天線(17)和第二微波天線(18)。
　　3.根據權利要求1所述的一種微小型單軸金剛石陀螺，其特征在于：所述的第一光闌 (4)的小孔(19)直徑小于第一微波天線(17)的直徑，在第一光闌(4)靠近金剛石(5) 一側的表面上、與第一微波天線(17)開口兩側的對應位置處鍍有第一微波饋送電極(20) 和第二微波饋送電極(21)，第一微波饋送電極(20)和第二微波饋送電極(21)通過第一 光闌(4)內部引線分別連接至第一微波饋送引腳(13)和第二微波饋送引腳(14)；第一光 闌(4)與金剛石(5)緊密貼合，便于微波或射頻信號通過第一微波饋送引腳(13)和第二 微波饋送引腳(14)輸入到微波天線；第二光闌(6)與第一光闌(4)結構相同，并且與金 剛石(5)緊密貼合，便于微波或射頻信號通過第三微波饋送引腳(15)輸入到第二微波天 線(18)。
　　4.根據權利要求1所述的一種微小型單軸金剛石陀螺，其特征在于：所述的第一環形 永磁鐵(3)與第二環形永磁鐵(7)之間產生的靜磁場與金剛石晶胞[111]的軸平行。