[發(fā)明專利]用于磁力儀的原子磁傳感器及消除磁力儀探測盲區(qū)的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510093079.1
• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104698410B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭弘;彭翔;王海東;公韋
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學
• 主分類號: G01R33/26
• 分類號: G01R33/26
• 代理公司: 北京君尚知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

1.一種用于磁力儀的原子磁傳感器，包括在一激光光路上依次布置的：

兩個相互空間垂直的往返光學回路及一第三方向的原子氣室，所述往返光學回路包括第一往返光學回路和第二往返光學回路，分別具有一光軸，所述第一往返光學回路包括在激光光路上布置的一半波片、一偏振分光棱鏡、一對四分之一波片、一原子氣室、一對亥姆霍茲線圈、一對反射鏡，所述第二往返光學回路包括在激光光路上布置的一半波片、一偏振分光棱鏡、一四分之一波片、一原子氣室、一對亥姆霍茲線圈、一反射鏡；用以將垂直其光軸方向傳播的一束激光轉(zhuǎn)換為沿其光軸方向傳播的圓偏振光，并使所述圓偏振光對原子氣室內(nèi)原子進行光泵浦后，重新沿垂直其光軸方向傳播；

一光電探測器，一光信號通過所述兩個相互空間垂直的往返光學回路及第三方向的原子氣室匯聚至所述光電探測器，并轉(zhuǎn)化為電信號。

2.如權(quán)利要求1所述的用于磁力儀的原子磁傳感器，其特征在于，還包括一激光發(fā)生裝置，用以發(fā)出所述激光。

3.如權(quán)利要求1所述的用于磁力儀的原子磁傳感器，其特征在于，所述第一往返光學回路的圓偏振光對原子氣室內(nèi)原子進行光泵浦后，經(jīng)過一偏振轉(zhuǎn)換光路重新垂直其光軸方向傳播，該偏振轉(zhuǎn)換光路包括第一往返光學回路的一個四分之一波片及一個反射鏡，兩次經(jīng)過四分之一波片的線偏振光，偏振方向相互垂直。

4.如權(quán)利要求1所述的用于磁力儀的原子磁傳感器，其特征在于，還包括在激光光路上依次布置的一無偏振影響的光強調(diào)節(jié)模塊及一光電探測器。

5.如權(quán)利要求4所述的用于磁力儀的原子磁傳感器，其特征在于，所述無偏振影響的光強調(diào)節(jié)模塊包括在激光光路上依次布置的一半波片、一起偏器、一半波片、一偏振分光棱鏡。

6.一種消除磁力儀探測盲區(qū)的方法，包括以下步驟：

1)從一激光發(fā)生裝置發(fā)出的激光經(jīng)過往返光學回路，形成X、Y、Z三個相互垂直方向的光泵浦，使空間磁場至少在一個方向上被探測；

2)往返光學回路將一束激光分成三個方向，探測光攜帶三個方向光信號匯聚于一個光電探測器上；

所述往返光學回路包括第一往返光學回路和第二往返光學回路，所述第一往返光學回路包括一半波片、一偏振分光棱鏡、一對四分之一波片、一原子氣室、一對亥姆霍茲線圈、一對反射鏡，所述第二往返光學回路包括在激光光路上布置的一半波片、一偏振分光棱鏡、一四分之一波片、一原子氣室、一對亥姆霍茲線圈、一反射鏡。

7.如權(quán)利要求6所述的消除磁力儀探測盲區(qū)的方法，其特征在于，步驟1)中所述激光經(jīng)過第一往返光學回路，將沿Z軸方向的光轉(zhuǎn)換為沿X軸方向傳播的光，通過泵浦X軸方向的原子氣室的原子后，往返傳播的光重新回到Z軸方向，經(jīng)第二往返光學回路又將沿Z軸的光轉(zhuǎn)換為沿Y軸方向傳播的光；形成了空間三個方向的光泵浦。

8.如權(quán)利要求7所述的消除磁力儀探測盲區(qū)的方法，其特征在于，所述半波片用以調(diào)節(jié)入射線偏振光的偏振方向，使激光能夠通過偏振分光棱鏡反射，進入原子氣室；其中一四分之一波片位于原子氣室與偏振分光棱鏡之間，用以形成圓偏振光，實現(xiàn)對原子氣室內(nèi)原子進行光泵浦；其中一反射鏡位于原子氣室之后，用以對投射光進行反射，使反射光依次經(jīng)過原子氣室及四分之一波片，此時激光轉(zhuǎn)換為線偏振且偏振方向垂直于入射時的線偏振光方向，再投射過偏振分光棱鏡，其中第一往返光學回路的激光經(jīng)過偏振轉(zhuǎn)換光路返回，形成沿最初入射反向的出射光；該偏振轉(zhuǎn)換光路包括第一往返光學回路的一個四分之一波片及一個反射鏡，兩次經(jīng)過四分之一波片的線偏振光，偏振方向相互垂直。