一种差分探测相干布居囚禁磁强计的实现方法技术

本发明专利技术公开了一种差分探测相干布居囚禁磁强计的实现方法，该方法采用VCSEL输出的线偏振多色光与磁场中的原子作用，借助Faraday效应通过差分探测技术提取CPT信号，有效抑制了信号中激光产生的AM和FM-AM噪声，消除了多色光无用光频成分产生本底噪声，提高CPT磁强计的测量精度，另外通过差分还扩展了对磁场强度的探测范围。

【技术实现步骤摘要】
201610114466

【技术保护点】
一种差分探测相干布居囚禁磁强计的实现方法，包括以下步骤：步骤1、对VCSEL进行设定温度控制，微波源输出经过频率调制的微波与电流源输出的电流通过Bias‑Tee耦合后作为VCSEL的输入，使得VCSEL输出调频线偏振光；步骤2、在VCSEL输出调频线偏振光传播方向上放置被控于设定温度的原子气室，其中原子气室内充有87Rb原子和缓冲气体，原子气室表面环绕有线圈，产生轴向待测磁场，轴向待测磁场为激光与87Rb原子作用提供量子化轴并使87Rb原子能级产生Zeeman移动，原子气室及线圈被装入磁屏蔽盒中；步骤3、VCSEL输出的调频线偏振光入射至原子气室，与原子气室内原子相互作用，其中，原子基态磁量子数之和为‑2的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数分别为‑1和0的两子能态产生第一个Λ型CPT共振构型，原子基态磁量子数之和为0的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数为0的两子能态产生第二个Λ型CPT共振构型，原子基态磁量子数之和为2的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数分别为0和1的两子能态产生第三个Λ型CPT共振构型；步骤4、经原子气室出射的光束由偏振分束器分为偏振方向相互垂直且均与VCSEL输出偏振光的偏振方向成45°夹角的两束线偏振光束；步骤5、经过偏振分束器后的透射光和反射光分别由第一光电探测器和第二光电探测器探测，将分别探测到的信号相减获得差分信号并从中提取步骤3中所述的三个Λ型CPT共振构型产生的三个CPT信号；步骤6、提取探测到的第一个Λ型CPT共振构型和第三个Λ型CPT共振构型对应的CPT信号中的调制信息分别进行解调，得到两个CPT信号的微分信号，根据两个CPT信号的微分信号零点所对应的频率确定两个CPT信号对应的原子基态磁敏感子能态之间的频率差ω，再根据公式计算磁场B的大小，其中为约化普朗克常数，ωhfs为原子基态磁量子数为0的两能态之间的频率差，mF＝1、m′F＝2分别为原子基态F＝1和F＝2的角量子数，γ为原子的旋磁比，B是施加的待测磁场。...

【技术特征摘要】
1.一种差分探测相干布居囚禁磁强计的实现方法，包括以下步骤：
步骤1、对VCSEL进行设定温度控制，微波源输出经过频率调制的微波与电流
源输出的电流通过Bias-Tee耦合后作为VCSEL的输入，使得VCSEL输出调频线偏
振光；
步骤2、在VCSEL输出调频线偏振光传播方向上放置被控于设定温度的原子气
室，其中原子气室内充有87Rb原子和缓冲气体，原子气室表面环绕有线圈，产生轴
向待测磁场，轴向待测磁场为激光与87Rb原子作用提供量子化轴并使87Rb原子能级
产生Zeeman移动，原子气室及线圈被装入磁屏蔽盒中；
步骤3、VCSEL输出的调频线偏振光入射至原子气室，与原子气室内原子相互
作用，其中，原子基态磁量子数之和为-2的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数分
别为-1和0的两子能态产生第一个Λ型CPT共振构型，原子基态磁量子数之和为0
的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数为0的两子能态产生第二个Λ型CPT共振构
型，原子基态磁量子数之和为2的两子能态与激发态F＇＝1中磁量子数分别为0和1
的两子能态产生第三个Λ型CPT共振构型；
步骤4、经原子气室出射的光束由偏振分束器分为偏振方向相互垂直且均与
VCSEL输出偏振光...

【专利技术属性】
技术研发人员：田原，顾思洪，张樊，
申请(专利权)人：中国科学院武汉物理与数学研究所，
类型：发明
国别省市：湖北;42