一种原子磁场测量梯度仪制造技术

本发明专利技术提供了一种原子磁场测量梯度仪，包括：平台，包括上平台和下平台；原子气室单元，设置在下平台上，包括存有至少一种碱金属原子的原子气室；抽运光单元，设置在上平台上，用于发射抽运线偏振光；超表面光学单元，设置在上平台上，用于将抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入原子气室中；检测光单元，设置在下平台上，用于向原子气室方向发射检测线偏振光；接收单元，设置在下平台上，包括至少一个探测器，其中，原子气室内的碱金属原子在左右旋圆偏振光的作用下极化，检测线偏振光在通过原子气室的过程中在外界磁场的作用下发生偏转，探测器用于检测经过原子气室后的检测线偏振光的偏转角度和光强。光的偏转角度和光强。光的偏转角度和光强。

【技术实现步骤摘要】
一种原子磁场测量梯度仪


[0001]本专利技术涉及磁场测量仪器仪表领域，具体涉及一种原子磁场测量梯度仪。

技术介绍

[0002]应用原子自旋效应进行物理量的精密测量成为近年来实验物理学领域一种重要的手段，在提高测量精度的同时，一些新的原子自旋物理效应、新的操控原理与方法得以发现并应用。基于SERF(spin
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exchangerelaxationfree，无自旋交换弛豫)态原子自旋的操控和检测能够实现超高灵敏度的磁场测量，大幅超越之前的相关磁场测量手段。
[0003]随着基于SERF态原子自旋的理论研究的不断深入，磁场测量中限制灵敏度进一步提高的因素显现，即磁场梯度。磁场梯度的存在不仅影响原子弛豫，也会影响磁场测量中的信号差分效果。现有技术中的磁场测量梯度仪包括两探头磁场测量梯度仪和两检测光束磁场测量梯度仪，结构复杂，在使用时对探头和测光光束进行调节的操作步骤繁琐。且使用两检测光束磁场梯度仪时，两检测光束的实际功率之间的差异对测量的结果也存在一定的影响。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种原子磁场测量梯度仪，为此，提供以下技术方案。
[0005]本专利技术提供了一种原子磁场测量梯度仪，具有这样的特征，包括：平台，包括上平台和下平台；原子气室单元，设置在下平台上，包括存有至少一种碱金属原子的原子气室；抽运光单元，设置在上平台上，用于发射抽运线偏振光；超表面光学单元，设置在上平台上，用于将抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入原子气室中；检测光单元，设置在下平台上，用于向原子气室方向发射检测线偏振光；接收单元，设置在下平台上，包括至少一个探测器，其中，原子气室内的碱金属原子在左右旋圆偏振光的作用下极化，检测线偏振光在通过原子气室的过程中在外界磁场的作用下发生偏转，探测器用于检测经过原子气室后的检测线偏振光的偏转角度和光强。
[0006]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，原子气室单元包括磁屏蔽筒、磁补偿线圈以及无磁加热器，磁屏蔽筒套设在原子气室的外部，磁补偿线圈设置在磁屏蔽筒和原子气室之间，无磁加热器设置在在磁屏蔽筒和原子气室之间，用于对原子气室加热。
[0007]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，抽运光单元包括抽运激光发射器、第一起偏器以及扩束镜，抽运激光发射器用于发射抽运光，第一起偏器用于将抽运光转变为抽运线偏振光，扩束镜用于改变抽运线偏振光的大小。
[0008]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，检测光单元包括检测激光发射器和第二起偏器，检测激光发射器用于发射检测光，第二起偏器用于将检测光转变为检测线偏振光。
[0009]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，平台还包括机械隔震平台和多个支柱，机械隔震平台设置在下平台的下方，多个支柱用于分别连接机械隔震平台和下平台、上平台和下平台。
[0010]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，接收单元还包括分光棱镜，分光棱镜的镜面与偏转前的检测线偏振光之间存在一定夹角，分光棱镜用于将检测线偏振光分为相同光强的两部分并分别进入两个光电探测器。
[0011]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，探测器的个数为两个，两个探测器分别用于接收经分光棱镜后得到的两部分检测线偏振光。
[0012]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，原子气室为两种碱金属原子的混合气室。
[0013]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，抽运激光发射器为钾原子D1线半导体外腔(ECDL)激光器。
[0014]在本专利技术提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，检测激光发射器为铷原子D1线半导体分布式反馈(DFB)激光器。
[0015]专利技术的作用与效果
[0016]根据本专利技术所提供的原子磁场测量梯度仪，原子气室单元设置在下平台上，抽运光单元设置在上平台上，能够发射抽运线偏振光，设置在上平台上的超表面光学单元能够将抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入原子气室单元的原子气室中，使原子气室中的碱金属原子在左右旋圆偏振光的作用下极化，在外界磁场的磁场梯度作用下达到原子的SERF状态，检测光单元设置在下平台上，能够向原子气室方向发射检测线偏振光，原子气室中极化后的原子在外界磁场的作用下使检测线偏振光在通过原子气室的过程中发生偏转，接收单元中的探测器能够检测检测线偏振光的偏转角度和光强，偏转角度和光强均与与磁场梯度的大小有关。因此本专利技术所提供的原子磁场测量梯度仪能够检测磁场梯度，使用单光束检测光束更方便对原子磁场测量梯度仪的操作和调试，且有利于避免采用两检测光束时两检测光束实际功率之间的差异对测量结果的误差。
[0017]因此，本专利技术所提供的原子磁场测量梯度仪具有结构简单，使用方便以及测量结果精准的特点，有利于改善采用两检测光束时两检测光束实际功率之间的差异对测量结果的误差。
附图说明
[0018]图1是本专利技术的实施例中原子磁场测量梯度仪的结构示意图。
具体实施方式
[0019]为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本专利技术原子磁场测量梯度仪作具体阐述。
[0020]<实施例>
[0021]图1是本专利技术的实施例中原子磁场测量梯度仪的结构示意图。
[0022]如图1所示，原子磁场测量梯度仪100包括原子气室单元10、抽运光单元20、超表面光学单元30、检测光单元40以及接收单元50。
[0023]原子磁场测量梯度仪100还包括平台，平台包括上平台、下平台、多个支柱以及机械隔震平台。上平台和下平台之间通过支柱进行连接，下平台通过支柱固定在机械隔震平台上。机械隔震平台能够减少外力对原子磁场测量梯度仪100的影响。在本实施例中，上平台、下平台、支柱以及机械隔震平均采用无磁材料，避免对测量结果产生影响。
[0024]原子气室单元10包括原子气室11，原子气室11设置在下平台上，呈长方体状，能够存储原子。在本实施例中，原子为两种碱金属原子的混合原子，在实际应用中，可根据实际需要选用其他原子或混合原子。
[0025]原子气室单元10能够实现原子气室11中原子的SERF状态，则需要满足原子自旋交换率远大于拉莫尔进动频率的要求，而拉莫尔进动频率与外界磁场的强度成正比，因此原子气室单元10还包括磁屏蔽筒12、磁补偿线圈13以及无磁加热器14。磁屏蔽筒12呈长方体状，套设在原子气室11的外部，能够减弱原子气室11中原子受到的外界磁场强度，使原子容
[0026]易实现SERF状态。磁补偿线圈13设置在磁屏蔽筒12和原子气室11之间，用于进一步减弱原子气室11中原子受到的外界磁场强度，使原子更容易实现SERF状态。无本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种原子磁场测量梯度仪，其特征在于，包括：平台，包括上平台和下平台；原子气室单元，设置在所述下平台上，包括存有至少一种碱金属原子的原子气室；抽运光单元，设置在所述上平台上，用于发射抽运线偏振光；超表面光学单元，设置在所述上平台上，用于将所述抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入所述原子气室中；检测光单元，设置在所述下平台上，用于向所述原子气室方向发射检测线偏振光；接收单元，设置在所述下平台上，包括至少一个探测器，其中，所述原子气室内的所述碱金属原子在所述左右旋圆偏振光的作用下极化，所述检测线偏振光在通过所述原子气室的过程中在外界磁场的作用下发生偏转，所述探测器用于检测经过所述原子气室后的所述检测线偏振光的偏转角度和光强。2.根据权利要求1所述的原子磁场测量梯度仪，其特征在于：其中，所述原子气室单元包括磁屏蔽筒、磁补偿线圈以及无磁加热器，所述磁屏蔽筒套设在所述原子气室的外部，所述磁补偿线圈设置在所述磁屏蔽筒和所述原子气室之间，所述无磁加热器设置在在所述磁屏蔽筒和所述原子气室之间，用于对所述所述原子气室加热。3.根据权利要求1所述的原子磁场测量梯度仪，其特征在于：其中，所述抽运光单元包括抽运激光发射器、第一起偏器以及扩束镜，所述抽运激光发射器用于发射抽运光，所述第一起偏器用于将所述抽运光转变为所述抽运线偏振光，所述扩束镜用于扩大所述抽运线偏振光的光束直径。4.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：李阳，田申诚，刘学静，周国庆，董祥美，高秀敏，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：