[發明專利]脈沖磁場測量方法以及相應的裝置

有效

• 申請號: 201810365416.1
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108519567B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發明（設計）人: 朱保君;張喆;李玉同
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發明提供一種脈沖磁場測量方法，包括如下步驟：步驟一：將啁啾脈沖與待測脈沖磁場同步地施加在磁光晶體上；步驟二：將從所述磁光晶體出射的光分成偏振方向相互垂直的尋常光和異常光；步驟三：采集所述尋常光和所述異常光的光譜分布圖；步驟四：將所述待測脈沖磁場關閉，重復所述步驟二和所述步驟三；以及步驟五：基于所述啁啾脈沖的波長變化和時間演化之間的關系、有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖、以及沒有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖，計算得到所述待測脈沖磁場的強度隨時間的變化關系。本發明的脈沖磁場測量方法不受電磁干擾的影響，時間分辨率高。

技術領域

本發明屬于磁場測量領域，尤其涉及一種脈沖磁場測量方法以及相應的裝置。

背景技術

利用強激光驅動產生的脈沖磁場已經廣泛應用于慣性約束聚變、實驗室天體物理、粒子加速等領域。該脈沖磁場強度較高且變化極快，時間演化dB/dt能達到10⁹～10¹²T/s。準確地測量脈沖磁場的時間演化對激光驅動的脈沖磁場的研究具有十分重要的意義。目前，在激光等離子體實驗中，測量磁場的方法主要有B-dot磁探針、質子成像、法拉第旋轉等。雖然這幾種方法都可以測量脈沖磁場的時間演化過程，但也都有局限和不足之處。

B-dot磁探針易受激光與物質相互作用產生的電磁干擾的影響，尤其是在相對論激光的實驗中，測得信號的信噪比較低。B-dot磁探針的時間分辨率為幾十皮秒。

質子成像需要額外的高功率激光器產生質子源，實現難度較大。最高時間分辨為皮秒量級，時間分辨率越高，所需質子能量也越高，對驅動質子源要求較高。

法拉第效應(又叫法拉第旋轉，磁致旋光)是一種磁光效應(magneto-opticeffect)，是在介質內光波與磁場的一種相互作用。法拉第效應會造成偏振平面的旋轉，這旋轉與磁場朝著光波傳播方向的分量呈線性正比關系。通常采用條紋相機探測脈沖磁場的時間演化。這種方法的時間分辨率受條紋相機分辨率的限制。盡管現在已經有商用的皮秒分辨率的條紋相機，但造價昂貴，同步精度要求高。

發明內容

因此，本發明的目的在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種脈沖磁場測量方法，包括如下步驟：

步驟一：將啁啾脈沖與待測脈沖磁場同步地施加在磁光晶體上；

步驟二：將從所述磁光晶體出射的光分成偏振方向相互垂直的尋常光和異常光；

步驟三：采集所述尋常光和所述異常光的光譜分布圖；

步驟四：將所述待測脈沖磁場關閉，重復所述步驟二和所述步驟三；以及

步驟五：基于所述啁啾脈沖的波長變化和時間演化之間的關系、有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖、以及沒有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖，計算得到所述待測脈沖磁場的強度隨時間的變化關系。

根據本發明的脈沖磁場測量方法，優選地，所述啁啾脈沖的中心波長為800nm。

根據本發明的脈沖磁場測量方法，優選地，所述步驟五包括如下子步驟：

子步驟1：基于有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖以及沒有脈沖磁場作用的尋常光和異常光的光譜分布圖，根據公式計算得到無脈沖磁場時啁啾脈沖的偏振角度θ₁和有脈沖磁場時啁啾脈沖的偏振角度θ₂的光譜分布信息，其中，I_o為尋常光的光強，I_e為異常光的光強；

子步驟2：計算θ₁和θ₂的差值，得到在脈沖磁場的作用下啁啾脈沖的偏振方向的偏轉角度Δθ；

子步驟3：根據公式Δθ＝BLV，得到磁場強度的光譜分布信息，其中，B為磁場強度，L為所述磁光晶體的長度，V為Verdet常數；以及