基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，第一检测光直接进入原子气室，第二检测光经第一反射镜反射后进入原子气室，第三反射镜对从原子气室射出的第一检测光进行反射后依次进入第一二分之一玻片、第二偏振分束棱镜和第一光电探测组件，第四反射镜对从原子气室射出的第二检测光进行反射后依次进入第二二分之一玻片、第三偏振分束棱镜和第二光电探测组件，锁紧组件设置在调距单元上，调距单元用于调节待测器件与原子气室之间的距离，噪声计算单元根据第一检测光信号和第二检测光信号计算获取待测器件的约翰逊噪声。应用本发明专利技术的技术方案，以解决现有技术中缺乏对原子磁强计各组件噪声检测系统化测试方法的技术问题。技术问题。技术问题。

【技术实现步骤摘要】
基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置


[0001]本专利技术涉及原子磁强计
，尤其涉及一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置。

技术介绍

[0002]伴随量子操控技术的快速发展，量子计算、量子通信、量子传感等领域快速发展，其中基于原子自旋效应进行弱磁探测已成为量子传感的重要发展方向。其中无自旋弛豫原子磁强计、标量磁强计、射频磁强计等原子磁强计受众多领域关注，其中无自旋弛豫原子磁强计保持有弱磁探测领域最高灵敏度记录，基于原子传感的弱磁检测技术证逐步在矿产探测、生物医学等领域开展应用，推动相关领域进行技术革新。
[0003]当前原子磁强计的相关技术指标已基本完成在大平台大装置方面验证，受实际应用需求及市场主导，当前原子磁强计正逐步向小体积化、多通道化发展。在限制原子磁强计性能提升的众多因素中，除磁干扰、磁污染等工艺流程限制外，磁强计小体积过程中器部件电子热运动所产生的约翰逊噪声的影响正逐步凸显。构建原子磁强计的各器部件的磁约翰逊噪声除装置设计前仿真模拟外，缺乏系统化的测试方法进行噪声检测。由于在生产原子磁强计过程中，各器部件、组件的生产环境、生产方法、生产批次存在差异，如何有效保证批量生产过程中，原子磁强计各组件低约翰逊噪声，已成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供了一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，能够解决现有技术中缺乏对原子磁强计各组件噪声检测系统化测试方法的技术问题。
[0005]本专利技术提供了一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置包括：检测光光源、第一偏振分束棱镜、第一消偏振分束棱镜和第一反射镜，检测光光源发出的检测光经过第一偏振分束棱镜进入第一消偏振分束棱镜，第一消偏振分束棱镜将检测光分为第一检测光和第二检测光，第一检测光直接进入原子气室，第二检测光经第一反射镜反射后进入原子气室；驱动光光源、四分之一玻片、第二消偏振分束棱镜和第二反射镜，驱动光光源发出的驱动光经过四分之一玻片进入第二消偏振分束棱镜，第二消偏振分束棱镜将驱动光分为第一驱动光和第二驱动光，第一驱动光直接进入原子气室，第二驱动光经第二反射镜反射后进入原子气室；第三反射镜、第一二分之一玻片、第二偏振分束棱镜和第一光电探测组件，第三反射镜对从原子气室射出的第一检测光进行反射后依次进入第一二分之一玻片、第二偏振分束棱镜和第一光电探测组件，第一光电探测组件探测获取第一检测光信号；第四反射镜、第二二分之一玻片、第三偏振分束棱镜和第二光电探测组件，第四反射镜对从原子气室射出的第二检测光进行反射后依次进入第二二分之一玻片、第三偏振分束棱镜和第二光电探测组件，第二光电探测组件探测获取第二检测光信号；基座、调距单元和锁紧组件，调距单元可移动地设置在基座上，锁紧组件设置在调距单元上，锁紧组件用于锁紧待测器件，调距单元用于调节待测器件与原子气室之间的距离；
噪声计算单元，噪声计算单元根据第一检测光信号和第二检测光信号计算获取待测器件的约翰逊噪声。
[0006]进一步地，基座具有基座容纳腔和多个定位孔，多个定位孔设置在基座容纳腔的腔壁上，调距单元可移动地设置在基座容纳腔内，调距单元具有多个定位槽，多个定位槽沿调距单元的长度方向依次设置，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括固定元件，固定元件可穿过定位槽与任一定位孔相配合实现调距单元与基座的相对固定。
[0007]进一步地，锁紧组件包括器件固定板和多个固定压脚，器件固定板固定设置在调距单元上，多个固定压脚沿器件固定板的周向间隔设置在器件固定板上，多个固定压脚用于固定待测器件。
[0008]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括三轴补磁线圈、铁氧体磁屏蔽单元、坡莫合金磁屏蔽桶和坡莫合金磁屏蔽桶盖，三轴补磁线圈、铁氧体磁屏蔽单元和坡莫合金磁屏蔽桶依次设置在原子气室的外部，坡莫合金磁屏蔽桶盖设置在坡莫合金磁屏蔽桶的开口端且位于坡莫合金磁屏蔽桶和基座之间，坡莫合金磁屏蔽桶用于为原子气室提供粗屏蔽环境，铁氧体磁屏蔽单元用于为原子气室提供精屏蔽环境，三轴补磁线圈用于为原子气室提供零磁场环境。
[0009]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括交流加热片、氮化硼加热结构、气凝胶隔热层和气室支撑结构，氮化硼加热结构具有气室容纳腔，原子气室设置在气室容纳腔内，交流加热片设置在氮化硼加热结构上，氮化硼加热结构设置在气室支撑结构内，气凝胶隔热层设置在气室支撑结构的端部。
[0010]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括液晶玻片和第一里斯利棱镜对，液晶玻片设置在检测光光源和第一偏振分束棱镜之间，第一里斯利棱镜对设置在第一偏振分束棱镜和第一消偏振分束棱镜之间，检测光光源发出的检测光依次经过液晶玻片、第一偏振分束棱镜和第一里斯利棱镜对进入第一消偏振分束棱镜。
[0011]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括第二里斯利棱镜对，第二里斯利棱镜对设置在驱动光光源和四分之一玻片之间，驱动光光源发出的驱动光依次经过第二里斯利棱镜对和四分之一玻片进入第二消偏振分束棱镜。
[0012]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括第三里斯利棱镜对，第三里斯利棱镜对设置在第三反射镜和第一二分之一玻片之间，第三反射镜对从原子气室射出的第一检测光进行反射后依次进入第三里斯利棱镜对、第一二分之一玻片、第二偏振分束棱镜和第一光电探测组件。
[0013]进一步地，基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括第四里斯利棱镜对，第四里斯利棱镜对设置在第四反射镜和第二二分之一玻片之间，第四反射镜对从原子气室射出的第二检测光进行反射后依次进入第四里斯利棱镜对、第二二分之一玻片、第三偏振分束棱镜和第二光电探测组件。
[0014]进一步地，第一光电探测组件包括第一光电探测器和第二光电探测器，第一光电探测器用于探测第一光信号，第二光电探测器用于探测第二光信号，第一检测光信号可根据第一光信号和第二光信号差分计算获取；第二光电探测组件包括第三光电探测器和第四光电探测器，第三光电探测器用于探测第三光信号，第四光电探测器用于探测第四光信号，第二检测光信号可根据第三光信号和第四光信号差分计算获取，噪声计算单元通过对第一
检测光信号和第二检测光信号差分计算获取待测器件的约翰逊噪声。
[0015]应用本专利技术的技术方案，提供了一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，该装置通过设置第二反射镜80、第三反射镜90、第一二分之一玻片100、第二偏振分束棱镜110、第一光电探测组件120、第四反射镜130、第二二分之一玻片140、第三偏振分束棱镜150、第二光电探测组件160、基座170、调距单元180、锁紧组件190和噪声计算单元，噪声计算单元根据第一检测光信号和第二检测光信号计算获取待测器件的约翰逊噪声，此种方式在小体积模块的结构下，避免了科学平台大装置的环境适应性问题，便于该方法的多场景应用开展，结合高性能磁屏蔽及双通道差分手段，该方法在保证最高灵敏度探测得到器部件约翰逊噪声的同时，差分检测技术则可直接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，其特征在于，所述基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置包括：检测光光源(10)、第一偏振分束棱镜(20)、第一消偏振分束棱镜(30)和第一反射镜(40)，所述检测光光源(10)发出的检测光经过所述第一偏振分束棱镜(20)进入所述第一消偏振分束棱镜(30)，所述第一消偏振分束棱镜(30)将所述检测光分为第一检测光和第二检测光，所述第一检测光直接进入原子气室，所述第二检测光经所述第一反射镜(40)反射后进入所述原子气室；驱动光光源(50)、四分之一玻片(60)、第二消偏振分束棱镜(70)和第二反射镜(80)，所述驱动光光源(50)发出的驱动光经过所述四分之一玻片(60)进入所述第二消偏振分束棱镜(70)，所述第二消偏振分束棱镜(70)将所述驱动光分为第一驱动光和第二驱动光，所述第一驱动光直接进入原子气室，所述第二驱动光经所述第二反射镜(80)反射后进入所述原子气室；第三反射镜(90)、第一二分之一玻片(100)、第二偏振分束棱镜(110)和第一光电探测组件(120)，所述第三反射镜(90)对从所述原子气室射出的所述第一检测光进行反射后依次进入所述第一二分之一玻片(100)、所述第二偏振分束棱镜(110)和所述第一光电探测组件(120)，所述第一光电探测组件(120)探测获取第一检测光信号；第四反射镜(130)、第二二分之一玻片(140)、第三偏振分束棱镜(150)和第二光电探测组件(160)，所述第四反射镜(130)对从所述原子气室射出的所述第二检测光进行反射后依次进入所述第二二分之一玻片(140)、所述第三偏振分束棱镜(150)和所述第二光电探测组件(160)，所述第二光电探测组件(160)探测获取第二检测光信号；基座(170)、调距单元(180)和锁紧组件(190)，所述调距单元(180)可移动地设置在所述基座(170)上，所述锁紧组件(190)设置在所述调距单元(180)上，所述锁紧组件(190)用于锁紧待测器件，所述调距单元(180)用于调节所述待测器件与所述原子气室之间的距离；噪声计算单元，所述噪声计算单元根据所述第一检测光信号和所述第二检测光信号计算获取待测器件的约翰逊噪声。2.根据权利要求1所述的基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，其特征在于，所述基座(170)具有基座容纳腔(170a)和多个定位孔(170b)，多个所述定位孔(170b)设置在所述基座容纳腔(170a)的腔壁上，所述调距单元(180)可移动地设置在所述基座容纳腔(170a)内，所述调距单元(180)具有多个定位槽(180a)，多个所述定位槽(180a)沿所述调距单元(180)的长度方向依次设置，所述基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括固定元件，所述固定元件可穿过所述定位槽(180a)与任一所述定位孔(170b)相配合实现所述调距单元(180)与所述基座(170)的相对固定。3.根据权利要求2所述的基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，其特征在于，所述锁紧组件(190)包括器件固定板(191)和多个固定压脚(192)，所述器件固定板(191)固定设置在所述调距单元(180)上，多个所述固定压脚(192)沿所述器件固定板(191)的周向间隔设置在所述器件固定板(191)上，多个所述固定压脚(192)用于固定所述待测器件。4.根据权利要求1至3中任一项所述的基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置，其特征在于，所述基于原子传感的磁约翰逊噪声测试装置还包括三轴补磁线圈(200)、铁氧体磁屏蔽单元(210)、坡莫合金磁屏蔽桶(220)和坡莫合金磁屏蔽桶盖(230)，所述三轴补磁线圈
(200)、所述铁氧体磁屏蔽单元(210)和所述坡莫合金磁屏蔽桶(220)依次设置在所述原子气室的外部，所述坡莫合金磁屏蔽桶盖(230)设置在所述坡莫合金磁屏蔽桶(220)的开...

【专利技术属性】
技术研发人员：万双爱，董世超，秦杰，郭宇豪，孙晓光，卜文浩，
申请(专利权)人：北京自动化控制设备研究所，
类型：发明
国别省市：