一种基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置及方法。常规的SERF原子磁强计只能实现单轴磁场测量，通过磁场线圈引入高频调制磁场可以实现多轴磁场测量。但是该方法会增大自旋交换弛豫，降低磁场测量灵敏度。同时在阵列化SERF原子磁强计应用中，该方法也会导致串扰。本发明专利技术公开的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置及方法是采用一束失谐的抽运光，通过声光调制器成为调制光，该光束在实现原有抽运功能的基础上，同时产生一个光频移调制磁场来代替现有通过磁场线圈引入的调制磁场，实现全光构型的同时可以完成双轴磁场测量，能更好的应用于极弱磁场测量。能更好的应用于极弱磁场测量。能更好的应用于极弱磁场测量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置及方法


[0001]本专利技术涉及原子磁强计
，特别是一种基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置及方法，通过声光调制器将一束失谐的抽运光改变成为调制光，所述调制光在实现原有抽运功能的基础上，同时产生一个光频移调制磁场来代替现有通过磁场线圈引入的调制磁场，从而有利于在实现全光构型的同时完成双轴磁场测量，能更好的应用于极弱磁场测量。

技术介绍

[0002]原子磁强计通过光抽运原子自旋极化实现磁场的精密测量，在基础物理研究、磁异常探测、生物医疗等领域有着广泛的应用。其中，基于SERF(Spin
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Exchange
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Relaxation
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Free，无自旋交换弛豫)效应的原子磁强计已超越超导量子干涉仪(Superconducting Quantum Interference Device，SQUID)成为目前磁场测量灵敏度最高的仪器，达到了亚fT量级，在极弱磁场测量例如心脑磁探测中发挥着巨大的作用。
[0003]常规的SERF原子磁强计只能实本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置，其特征在于，包括在抽运光路上设置的声光调制器AOM，所述AOM使抽运光成为调制光，所述调制光经过光纤准直器成为准直光，所述准直光经过第二线偏振片成为线偏振光，所述线偏振光经过1/4波片成为圆偏振光，所述圆偏振光进入碱金属气室一方面用于极化碱金属原子，另一方面作用于原子产生光频移现象，原子感受到一个时变的光频移调制磁场，所述光频移调制磁场用来代替磁场线圈产生的调制磁场作用于原子自旋进动，所述原子自旋进动通过检测光旋光效应产生的旋光角被用于实现双轴磁场测量。2.根据权利要求1所述的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置，其特征在于，所述AOM的输入端连接第一激光器，所述AOM的输出端通过第一反射镜连接光纤准直器，所述1/4波片通过第二反射镜连接所述碱金属气室，所述碱金属气室位于无磁电加热烤箱中。3.根据权利要求1所述的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置，其特征在于，所述检测光来自第二激光器，所述第二激光器依次通过第一线偏振片、所述碱金属气室和1/2波片连接偏振分光棱镜的输入侧，所述偏振分光棱镜的透射侧通过第一光电探测器连接差分放大器的正向输入端，所述偏振分光棱镜的反射侧依次通过第三反射镜和第二光电探测器连接所述差分放大器的负向输入端，所述差分放大器的输出端通过锁相放大器连接上位机，所述锁相放大器通过对所述差分放大器输出信号进行数据处理得到电子自旋表达式的直流分量和一次谐波分量，其中直流分量用于实现y方向磁场测量，一次谐波分量用于实现x方向磁场测量。4.根据权利要求3所述的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置，其特征在于，第一激光器用于产生调制光，调制光波长在所使用碱金属原子D1线附近失谐60GHz，第二激光器用于产生检测光，检测光波长在所使用碱金属原子D1线附近失谐150GHz。5.根据权利要求1所述的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计装置，其特征在于，所述碱金属气室中的原子工作在SERF态下，碱金属原子密度处于10
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～10
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个/cm3量级，环境磁场处于1nT以下，工作温度由无磁电加热烤箱加热至160℃。6.根据权利要求1所述的基于光频移调制的全光双轴原子磁强计...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩邦成，李晓昱，陆吉玺，刘子傲，闫一凡，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：