[發明專利]一種基于拉曼譜的快速磁場測量方法及裝置有效
| 申請號： | 201710812881.0 | 申請日： | 2017-09-11 |
| 公開（公告）號： | CN107607890B | 公開（公告）日： | 2018-10-09 |
| 發明（設計）人： | 楊俊;胡青青;顏樹華;羅玉昆;賈愛愛;朱凌曉;魏春華;王恩龍;李期學 | 申請（專利權）人： | 中國人民解放軍國防科技大學 |
| 主分類號： | G01R33/032 | 分類號： | G01R33/032 |
| 代理公司： | 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008 | 代理人： | 周長清;胡君 |
| 地址： | 410073 湖南*** | 國省代碼： | 湖南;43 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 拉曼譜 快速 磁場 測量方法 裝置 | ||
1.一種基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于，步驟包括：
S1.拉曼譜測量：制備冷原子團；將冷原子團上拋或自由下落，當原子進入待測真空腔后利用拉曼π脈沖與原子相互作用，并測量待測真空腔內不同作用位置處的拉曼譜，得到對應各作用位置的拉曼譜數據；
S2.拉曼譜擬合：分別將各組拉曼譜數據使用復合拉比函數進行擬合，得到對應各作用位置的拉曼譜的共振頻率；
S3.磁場強度計算：分別使用得到的所述拉曼譜的共振頻率計算各目標位置處的磁場強度；
所述步驟S2中每組所述拉曼譜數據進行擬合的具體步驟為：
S21.將每組拉曼譜數據劃分為三段，分別提取所述拉曼譜數據的各段數據中原子躍遷概率的最大值以及所對應的拉曼光頻率；
S22.基于提取的各段數據中所述原子躍遷概率的最大值以及所對應的拉曼光頻率，使用復合拉比函數對每組所述拉曼譜數據進行擬合，得到當前拉曼譜數據的三個共振頻率。
2.根據權利要求1所述的基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于，所述步驟S21中具體將各組所述拉曼譜數據按照波峰劃分為三段，所述步驟S22具體使用下式的復合拉比函數對每組所述拉曼譜數據進行擬合；
其中，P1為原子躍遷概率；A-1、A0、A1分別為擬合拉曼譜最終得到的對應于mF態原子的躍遷峰高度，mF＝-1,0,1，且初始值分別為提取的對應于mF態的原子躍遷概率的最大值；ω-1、ω0、ω1分別為對應于mF態原子的共振頻率，且初始值分別為提取的原子躍遷概率的最大值所對應的拉曼光頻率，Ωeff為拉曼脈沖的有效拉比頻率，分別為拉曼光對mF態原子產生的差分光頻移，δD為有效多普勒頻移，τ為拉曼脈沖作用時間。
3.根據權利要求1或2所述的基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于，所述步驟S3的具體步驟為：
S31.根據左旋圓偏振拉曼激光、右旋圓偏振拉曼激光下目標作用位置處的擬合拉曼譜的三個共振頻率，分別計算三個共振頻率中第一、第三共振頻率的差值，得到共振頻率差；
S32.分別根據所述共振頻率差計算得到左旋圓偏振狀態的磁場強度B左、右旋圓偏振狀態的磁場強度B右；
S33.根據所述左旋圓偏振狀態的磁場強度B左、右旋圓偏振狀態的磁場強度B右計算得到目標作用位置處的絕對磁場強度
4.根據權利要求1或2所述的基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于，所述步驟S1的具體步驟為：
S11.制備冷原子團；
S12.將制備的冷原子團上拋或自由下落；
S13.當原子進入待測真空腔后利用兩束拉曼激光與原子相互作用，使得原子團產生拉曼躍遷；
S14.探測原子的躍遷概率；
S15.掃描兩束拉曼激光的相對頻率，重復執行步驟S11～S14，直至獲得當前作用位置處的拉曼譜；
S16.延遲拉曼π脈沖與原子作用的時間，重復執行步驟S11～S15，直至獲得待測真空腔內不同作用位置處的拉曼譜。
5.根據權利要求4所述的基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于：所述步驟S11中具體在磁光阱中，通過調節磁光阱的參數制備處于F＝2的原子態上、溫度≤10μk的冷原子團。
6.根據權利要求4所述的基于拉曼譜的快速磁場測量方法，其特征在于：所述拉曼π脈沖具體為小于2ms的短脈沖；所述步驟S14中掃描拉曼光時的掃頻步進小于拉曼脈沖的頻域展寬，掃描拉曼光時的掃頻范圍大于原子一階塞曼頻移。
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