磁场测量装置制造方法及图纸

技术编号:30230500 阅读:14 留言:0更新日期:2021-09-29 10:02
本申请涉及一种磁场测量装置,通过包括激光器、探测器和控制模块的激光探测模块,以及包括原子气室和反光镜的磁感应模块,将磁感应模块设置于待测磁场中,通过激光器向原子气室输入频率与原子的跃迁频率一致的第一光信号,来极化原子,使原子气室中的原子在待测磁场的作用下进行拉莫尔进动;控制模块对第一光信号进行幅值调制,使调制后的第一光信号输入原子气室后经反光镜返回原子气室后形成的第二光信号,探测器获取该第二光信号的光强信号,并向控制模块发送该光强信号;控制模块根据该光强信号和原子的旋磁比,确定待测磁场的磁场强度;能够避免探测器对原子气室中原子产生的电学噪声干扰,提高磁感应模块的灵敏度,以及降低原子气室的温度。低原子气室的温度。低原子气室的温度。

【技术实现步骤摘要】
磁场测量装置


[0001]本申请涉及磁场强度测量
,特别是涉及一种磁场测量装置。

技术介绍

[0002]磁场检测涉及领域较多,在众多领域中,往往需要通过精密的磁强计来准确测量磁场的强度,近年来,对磁强计的研究衍生出多种类型的磁强计,其中原子磁强计作为灵敏度较高的磁场检测设备,具有广阔的应用前景。
[0003]传统技术中,原子磁强计是通过激光器发射单束圆偏振光作用于探头中的原子气室,使得该原子气室中的原子在该圆偏振光以及外界磁场的作用下做拉莫尔进动,接着,通过探头中的探测器检测与原子气室中的原子作用后的激光光强,进而根据该光强信息确定外界磁场的强度。
[0004]然而,现有磁强计的探头不利于进行小型化设计,且探头内的原子气室中的原子感受到的磁场容易受到探头内有源器件发出的电学噪声的影响,导致磁强计的灵敏度降低。

技术实现思路

[0005]基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种有利于磁强计探头小型化,且能够避免电学噪声对磁场探测过程的干扰,进而提高磁强计灵敏度的磁场测量装置。
[0006]一种磁场测量装置,该磁场测量装置包括:激光探测模块以及磁感应模块,磁感应模块设置于待测磁场中,激光探测模块包括激光器、探测器和控制模块,磁感应模块包括原子气室和反光镜;
[0007]激光器,用于向原子气室输入第一光信号,该第一光信号用于极化原子气室中的原子;其中,第一光信号的频率与原子从基态到激发态的跃迁频率一致;
[0008]控制模块,用于对第一光信号进行幅值调制;/>[0009]探测器,用于在控制模块对第一光信号进行幅值调制后,获取第二光信号的光强信号,并向控制模块发送该光强信号;第二光信号为第一光信号输入原子气室后,经反光镜返回原子气室后形成的光信号;
[0010]控制模块,还用于根据该光强信号和原子的旋磁比,确定待测磁场的磁场强度。
[0011]在其中一个实施例中,控制模块,具体用于根据该光强信号,确定原子的进动频率,并根据该进动频率和原子的旋磁比,确定待测磁场的磁场强度。
[0012]在其中一个实施例中,控制模块,具体用于根据该光强信号,确定该光强信号中的强度峰值,将该强度峰值对应的频率确定为原子的进动频率。
[0013]在其中一个实施例中,控制模块,具体用于根据进动频率和原子的旋磁比的比值,确定待测磁场的磁场强度。
[0014]在其中一个实施例中,该磁场测量装置还包括:激光传输模块;激光探测模块通过激光传输模块与磁感应模块连接;
[0015]激光传输模块,用于将第一光信号输入原子气室。
[0016]在其中一个实施例中,该激光探测模块还包括:第一光纤耦合器,磁感应模块还包括:第二光纤耦合器和λ/4波片;第一光纤耦合器通过激光传输模块与第二光纤耦合器连接;
[0017]第一光纤耦合器和第二光纤耦合器,用于传输第一光信号和第二光信号;其中,第一光信号和第二光信号为线偏振光;
[0018]λ/4波片,用于将第二光纤耦合器输出的第一光信号转换为圆偏振光后,输入原子气室,以及用于将反光镜返回原子气室后形成的光信号转换为线偏振光,形成第二光信号。
[0019]在其中一个实施例中,激光探测模块还包括:分光棱镜;
[0020]分光棱镜,用于改变第二光信号的传播方向,以使探测器探测到第二光信号。
[0021]在其中一个实施例中,激光探测模块还包括:1/2波片;该1/2波片设置在激光器与分光棱镜之间;
[0022]1/2波片,用于调整第一光信号的偏振态。
[0023]在其中一个实施例中,控制模块包括激光调制器和控制单元;
[0024]控制单元,用于控制激光调制器输出不同频率的控制信号,控制信号,用于对第一光信号进行幅值调制。
[0025]在其中一个实施例中,原子气室中的原子为铷原子。
[0026]在其中一个实施例中,激光传输模块为单模保偏光纤。
[0027]上述磁场测量装置,通过设置包括激光器、探测器和控制模块的激光探测模块,以及包括原子气室和反光镜的磁感应模块,将磁感应模块设置于待测磁场中,通过激光器向原子气室输入频率与原子从基态到激发态的跃迁频率一致的第一光信号,来极化原子,使原子气室中的原子在待测磁场的作用下进行拉莫尔进动;接着,通过控制模块对第一光信号进行幅值调制,幅值调制后的第一光信号穿过原子气室,并经反光镜返回原子气室后形成第二光信号,探测器获取该第二光信号的光强信号,并向控制模块发送该光强信号;进而,控制模块根据该光强信号和原子的旋磁比,确定待测磁场的磁场强度;也就是说,本实施例中的磁场测量装置,将探测器和原子气室分别设置在不同的模块中,以使探测器远离原子气室,能够避免探测器产生的电学噪声对原子产生额外的磁场干扰,还能够减小处于待测磁场中的磁感应模块的体积,实现磁感应模块的小型化;另外,本申请实施例中的磁场测量模块,通过设置折返光路,使激光两次经过原子气室,与原子相互作用,能够增加激光与原子的作用光程,提高与激光作用的原子数,进而能够提高磁感应模块的灵敏度以及提高磁场检测的准确度;通过折返光路还有利于降低原子气室的工作温度,使原子气室在较低工作温度下仍具有较高的灵敏度。
附图说明
[0028]图1为本申请实施例提供的磁场测量装置的结构示意图;
[0029]图2为本申请实施例提供的磁场测量装置的另一结构示意图;
[0030]图3为本申请实施例提供的磁场测量装置的另一结构示意图;
[0031]图4为本申请实施例提供的磁场测量装置的另一结构示意图;
[0032]图5为本申请实施例提供的磁场测量装置的另一结构示意图;
[0033]图6为本申请实施例提供的磁场测量装置的另一结构示意图。
[0034]附图标记说明:
[0035]10:激光探测模块;20:磁感应模块;101:激光器;102:探测器;
[0036]103:控制模块;201:原子气室;202:反光镜;30:激光传输模块;
[0037]104:第一光纤耦合器;203:第二光纤耦合器;204:λ/4拨片;
[0038]105:分光棱镜;106:1/2拨片;1031:激光调制器;1032:控制单元。
具体实施方式
[0039]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
[0040]本申请实施例提供的磁场测量装置,适用于磁场强度测量
,该磁场测量装置,将探头中的探测器和原子气室分开设置,也就是将探测器从探测内部移到探头之外,经保偏光纤传输往返激光,不仅能够避免探测器的电学噪声对磁场测量造成的干扰,提高磁强计的灵敏度和磁场测量的准确性,而且还有利于探头的进一步小型化设计。
[0041]现有技术中,磁强计的探头包括探测器和原子气室,激光发射出单束圆偏振光后,与原本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磁场测量装置,其特征在于,所述磁场测量装置包括:激光探测模块以及磁感应模块,所述磁感应模块设置于待测磁场中,所述激光探测模块包括激光器、探测器和控制模块,所述磁感应模块包括原子气室和反光镜;所述激光器,用于向所述原子气室输入第一光信号,所述第一光信号用于极化所述原子气室中的原子,其中,所述第一光信号的频率与所述原子从基态到激发态的跃迁频率一致;所述控制模块,用于对所述第一光信号进行幅值调制;所述探测器,用于在所述控制模块对所述第一光信号进行幅值调制后,获取第二光信号的光强信号,并向所述控制模块发送所述光强信号;所述第二光信号为所述第一光信号输入所述原子气室后,经所述反光镜返回所述原子气室后形成的光信号;所述控制模块,还用于根据所述光强信号和所述原子的旋磁比,确定所述待测磁场的磁场强度。2.根据权利要求1所述的磁场测量装置,其特征在于,所述控制模块,具体用于根据所述光强信号,确定所述原子的进动频率,并根据所述进动频率和所述原子的旋磁比,确定所述待测磁场的磁场强度。3.根据权利要求2所述的磁场测量装置,其特征在于,所述控制模块,具体用于根据所述光强信号,确定所述光强信号中的强度峰值,将所述强度峰值对应的频率确定为所述原子的进动频率。4.根据权利要求2所述的磁场测量装置,其特征在于,所述控制模块,具体用于根据所述进动频率和所述原子的旋磁比的比值,确定所述待测磁场的磁场强度。5.根据权利要求1所述的磁场测量装置,其特征在于,所述磁场测量装置还包括:激光传输模块;所述激光...

【专利技术属性】
技术研发人员:张笑楠杨仁福魏小刚杜艺杰罗文浩丛楠
申请(专利权)人:北京量子信息科学研究院
类型:发明
国别省市:

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1