光激发磁传感器及光激发磁测定方法技术

本发明专利技术提供能够扩大可测定的磁力频段的光激发磁传感器，其具备：封入有碱金属的容器；产生泵浦光的泵浦光源；产生探测光的探测光源；基于通过容器之后的探测光，得到与容器接受到的磁力相关的输出信号的信号输出单元；使容器的配置区域产生沿着泵浦光轴的静磁场的线圈单元；控制线圈单元的动作的计算机。计算机输出将静磁场的强度设定成第一强度的第一控制信号和将静磁场的强度设定成与第一强度不同的第二强度的第二控制信号。不同的第二强度的第二控制信号。不同的第二强度的第二控制信号。

【技术实现步骤摘要】
光激发磁传感器及光激发磁测定方法


[0001]本专利技术涉及光激发磁传感器及光激发磁测定方法。

技术介绍

[0002]利用了光泵的光激发磁传感器通过检测由光泵激发的碱金属的原子的自旋极化，而测定微小的磁力。光激发磁传感器作为代替超导量子干涉仪(superconducting quantum interference device，SQUID)的新的磁测定的技术备受注目。例如，专利文献1公开利用了光泵的磁力计。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2014
‑
215151号公报

技术实现思路

[0006]专利技术所要解决的问题
[0007]光激发磁传感器通过对蒸气状的碱金属照射泵浦光，而将碱金属设为激发状态。激发状态的碱金属为自旋极化状态。自旋极化状态的碱金属接受到磁力时，碱金属的原子的自旋极化轴的倾斜度根据接受的磁力进行变化。自旋极化轴的倾斜度能够通过与泵浦光分开地照射于蒸气状的碱金属的探测光来检测。
[0008]激发状态的碱金属受到的磁力的变化表现为自旋极化轴的旋转角的变化。自旋极化轴的旋转角的变化能够作为探测光的偏振光角度的变化进行检测。因此，光激发磁传感器将检测到的偏振光角度的变化作为信号强度进行输出。磁力强度的变化越大，自旋极化轴的旋转角的变化越大。其结果，光激发磁传感器输出的信号的强度也变大。
[0009]光激发磁传感器输出的信号的强度不仅受到磁力强度的影响，还受到磁力频率的影响。当即使磁力强度相同，磁力频率也不同时，光激发磁传感器输出的信号的强度增减。因此，也有时可根据磁力频率不同，信号的强度充分。相反，也有时可根据磁力频率不同，信号的强度不充分。其结果，可在维持充分的S/N比的状态下可测定的磁力频段受到限制。
[0010]本专利技术提供可扩大可测定的磁力频段的光激发磁传感器及光激发磁测定方法。
[0011]用于解决问题的技术方案
[0012]本专利技术的一形式提供一种光激发磁传感器，其具备：容器(cell)，其中封入有碱金属；第一光源，其产生用于激发碱金属的原子的泵浦光；第二光源，其产生用于检测原子的激发状态下的期望特性的探测光；信号输出部，其基于通过容器之后的探测光，得到与容器接受到的磁力相关的输出信号；静磁场产生部，其使配置有容器的区域产生沿着第一光源的光轴的静磁场；控制部，其控制静磁场产生部的动作。控制部输出将静磁场的强度设定成第一强度的第一控制信号和将静磁场的强度设定成与第一强度不同的第二强度的第二控制信号。
[0013]光激发磁传感器的静磁场产生部使配置有容器的区域产生静磁场。被蒸气化并被
泵浦光激发的碱金属的原子根据静磁场的强度决定旋进运动的频率。其结果，产生具有与第一强度对应的频率的旋进运动，因此，能够良好地检测与旋进运动的频率对应的磁力。另外，控制部将静磁场的强度从第一强度切换至第二强度。切换强度的结果，旋进运动的频率根据第二强度进行变化，因此，能够良好地检测的磁力也变化。因此，通过控制部切换静磁场的强度，能够切换可良好地检测的磁力频段。因此，光激发磁传感器能够扩大可测定的磁力频段。
[0014]在一形式中，控制部也可以交替地输出第一控制信号和第二控制信号。根据该方式，通过简单的控制，能够扩大可测定的磁力频段。
[0015]在一形式中，控制部也可以输出将静磁场的强度设定成与第一强度及第二强度不同的第三强度的第三控制信号。控制部也可以反复进行按照第一控制信号、第二控制信号及第三控制信号的顺序输出的动作。根据该方式，能够进一步扩大可测定的磁力频段。
[0016]在一形式中，控制部也可以输出将静磁场的强度设定成与第一强度及第二强度不同的第三强度的第三控制信号。控制部也可以反复进行按照第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第二控制信号、第一控制信号的顺序输出的动作。通过该方式，也能够进一步扩大可测定的磁力频段。
[0017]在一形式中，控制部也可以反复进行判定在输出第一控制信号的状态下得到的输出信号是否包含表示磁脉冲的信号成分的第一动作和判定在输出第二控制信号的状态下得到的输出信号是否包含表示磁脉冲的信号成分的第二动作。在第一动作中输出信号包含表示磁脉冲的信号成分的情况下，也可以不进行从第一动作向第二动作的切换，而继续进行第一动作。在第二动作中输出信号包含表示磁脉冲的信号成分的情况下，也可以不进行从第二动作向第一动作的切换，而继续进行第二动作。根据该方式，通过继续进行确认到磁脉冲的静磁场的状态，能够使配置有容器的区域产生适于磁脉冲的测定的静磁场。因此，能够进一步提高磁脉冲的测定灵敏度。
[0018]本专利技术的另一形式提供一种光激发磁测定方法，其中，具有：对封入有碱金属的容器照射用于激发碱金属的原子的泵浦光，并且对容器照射用于检测原子的激发状态下的期望特性的探测光的工序；在使配置有容器的区域产生具有第一强度的静磁场的状态下，获取基于通过容器之后的探测光的输出信号的工序；在使配置有容器的区域产生具有与第一强度不同的第二强度的静磁场的状态下，获取基于通过容器之后的探测光的输出信号的工序。
[0019]该方法中，通过切换静磁场的强度并进行测定，而切换能够良好地检测的磁力频段。其结果，能够扩大可测定的磁力频段。
[0020]专利技术效果
[0021]根据本专利技术，可提供能够扩大可测定的磁力频段的光激发磁传感器及光激发磁测定方法。
附图说明
[0022]图1是表示实施方式的光激发磁传感器的结构的图。
[0023]图2是用于说明图1所示的光激发磁传感器的动作的图。
[0024]图3是用于说明能够扩大可测定的磁力频段的原因的图。
[0025]图4A是在磁脉冲的频率和共振频率偏差时得到的输出信号的示例。
[0026]图4B是在磁脉冲的频率和共振频率近似时得到的输出信号的示例。
[0027]图5是表示实施方式的光激发磁测定方法的主要的工序的流程图。
[0028]图6A、图6B及图6C是用于说明图1所示的光激发磁传感器的具体的动作的图。
[0029]图7A是用于说明变形例1的光激发磁传感器的动作的图。
[0030]图7B是用于说明变形例2的光激发磁传感器的动作的图。
[0031]图8A是用于说明变形例3的光激发磁传感器的动作的图。
[0032]图8B是用于说明变形例4的光激发磁传感器的动作的图。
[0033]图8C是用于说明变形例5的光激发磁传感器的动作的图。
[0034]图9是用于说明变形例6的光激发磁传感器的动作的图。
[0035]图10A、图10B及图10C是表示实施例1的结果的图表。
[0036]图11A、图11B及图11C是表示实施例2的结果的图表。
具体实施方式
[0037]以下，参照附图详细地说明用于实施本专利技术的形式。在附图的说明中，对相同的要素标注相同的符号，并省略重复的说明。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光激发磁传感器，其具备：容器，其中封入有碱金属；第一光源，其产生用于激发所述碱金属的原子的泵浦光；第二光源，其产生用于检测所述原子的激发状态下的期望特性的探测光；信号输出部，其基于通过所述容器之后的所述探测光，得到与所述容器接受到的磁力相关的输出信号；静磁场产生部，其使配置有所述容器的区域产生沿着所述第一光源的光轴的静磁场；控制部，其控制所述静磁场产生部的动作，所述控制部输出将所述静磁场的强度设定成第一强度的第一控制信号和将所述静磁场的强度设定成与所述第一强度不同的第二强度的第二控制信号。2.根据权利要求1所述的光激发磁传感器，其中，所述控制部交替地输出所述第一控制信号和所述第二控制信号。3.根据权利要求1所述的光激发磁传感器，其中，所述控制部输出将所述静磁场的强度设定成与所述第一强度及所述第二强度不同的第三强度的第三控制信号，所述控制部反复进行按照所述第一控制信号、所述第二控制信号及所述第三控制信号的顺序输出的动作。4.根据权利要求1所述的光激发磁传感器，其中，所述控制部输出将所述静磁场的强度设定成与所述第一强度及所述第二强度不同的第三强度的第三控制信号，所述控制部反复进行按照所述第一控制信号、所...

【专利技术属性】
技术研发人员：山田将来，武宫孝嗣，
申请(专利权)人：浜松光子学株式会社，
类型：发明
国别省市：