【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及serf原子磁场测量，具体涉及一种应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法。
技术介绍
1、基于原子自旋的无自旋交换弛豫serf（spin exchange relaxation freeregime）效应的超高灵敏磁场测量装置广泛应用于磁场检测与量子信息领域。serf磁场测量装置中通常使用标量光场（如高斯光束）作为抽运光源。高斯光束的缺点有横向极化呈现非均匀分布，因为高斯分布的光强分布中心强、边缘弱，导致碱金属气室横截面的极化率呈高斯分布，形成横向极化梯度。高斯光束还导致纵向极化呈现衰减趋势，因为高斯光束在穿过高光学深度的碱金属气室时被吸收，沿传播方向的光强逐渐衰减，导致纵向极化率从入射端到出射端逐渐降低，形成纵向极化梯度。光频移梯度难以抑制，高斯光束的非均匀性会增强光频移虚拟磁场梯度，而光频移梯度随抽运光功率和频率动态变化，无法通过静态磁补偿完全消除。因此，高斯光束限制极化均匀性优化，其固有分布特性使得即使优化抽运光束参数，极化梯度仍难以显著改善。
2、对于磁场测量装置，极化梯度会导致差分测量系统中...
【技术保护点】
1.应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，包括在SERF磁场测量装置中原子气室的抽运光入射侧之前的抽运光路上设置第一分光棱镜、空间光调制器和涡旋波片的组合，所述空间光调制器的出射平面与所述涡旋波片的入射平面共轭，所述第一分光棱镜将来自抽运激光器的高斯光分成第一束反射高斯光和第二束透射高斯光，所述第二束透射高斯光照射加载有计算全息图的空间光调制器，所述空间光调制器将所述第二束透射高斯光转变成涡旋光束并通过其出射平面将所述涡旋光束出射到所述第一分光棱镜，所述第一分光棱镜将所述涡旋光束和所述第一束反射高斯光分别反射到所述涡旋波片生成矢量涡旋光束。p>
2.根据权...
【技术特征摘要】
1.应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，包括在serf磁场测量装置中原子气室的抽运光入射侧之前的抽运光路上设置第一分光棱镜、空间光调制器和涡旋波片的组合，所述空间光调制器的出射平面与所述涡旋波片的入射平面共轭，所述第一分光棱镜将来自抽运激光器的高斯光分成第一束反射高斯光和第二束透射高斯光，所述第二束透射高斯光照射加载有计算全息图的空间光调制器，所述空间光调制器将所述第二束透射高斯光转变成涡旋光束并通过其出射平面将所述涡旋光束出射到所述第一分光棱镜，所述第一分光棱镜将所述涡旋光束和所述第一束反射高斯光分别反射到所述涡旋波片生成矢量涡旋光束。
2.根据权利要求1所述的应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，所述步骤1中，涡旋光束光场分布表达式为：
4.根据权利要求2所述的应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，所述步骤2中的计算全息方法包括基于光的干涉与衍射原理，通过计算机程序生成目标光场与参考光场之间的干涉图样，以实现涡旋光束的产生，所述计算全息方法通过生成计算全息图并结合空间光调制器进行实施，所述计算全息图采用叉形光栅的方式实现，将所述叉形光栅作为全息底片，经高斯平面波照射后，获得预期的光场分布，将叉形光栅图样加载至空间光调制器，使高斯平面波直接入射至调制器表面，从而实现对输出光场的有效调控，最终形成所需的涡旋光束。
5.根据权利要求2所述的应用于serf磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，所述步骤3中包括通过同时满足以下两个条件从光束中分解提取特定的偏振模式：第一个条件是纠缠偏振模式在空间中分离；第二个条件是分离后的偏振模式存在不同的特性，以便消除其他偏振模式只保留目标偏振模式；第一个条件通过破坏光束的调制对称性实现，当添加相位调制因子调制后对称性被破坏，具有更高阶的偏振模式位于外侧，低阶的偏振模式位于内侧；分离后的偏振模式在空间中独立传输；第二个条件根据不同的偏振模式的能量密度实现，拓扑荷越大的模式在空间中发散程度越大，能量密度越低，通过调整相位调制因子的参数使得目标偏振模式的能量密度远远大于其他偏振模式的能量密度，只保留目标偏振模式...
【专利技术属性】
技术研发人员：房秀杰，杜远航，马丹跃，陆吉玺，凌方舟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：
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