[發明專利]一種測量光抽運率的方法

有效

• 申請號: 201910592936.0
• 申請日: 2019-07-03
• 公開（公告）號: CN110426653B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 韓邦成;丁中亞;周斌權;池浩湉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 吳小燦

1.一種測量光抽運率的方法，其特征在于，包括以下步驟，利用SERF磁強計系統以實驗方式建立光抽運率R_op與抽運光光強I之間一系列R_op-I數據組，利用所述數據組標定比例系數k，根據R_op＝k·I關系式，通過測量抽運光光強I間接完成光抽運率R_op的測量；

所述光抽運率R_op通過SERF磁強計輸出信號出現最大值時的橫向弛豫率R_rel確定，即R_op＝R_rel，當所述SERF磁強計輸出信號出現最大值時即形成一組R_op-I數據；

所述R_rel數據通過以下方式獲得：將SERF磁強計系統中的堿金屬氣室加熱到若干個不同溫度，在每一個溫度T下，用磁共振方法對系統的橫向弛豫率進行測量并記錄，然后，保持T不變，改變抽運光的功率，觀察所述SERF磁強計輸出信號大小，當所述SERF磁強計輸出信號出現最大值時，記錄橫向弛豫率R_rel數據和被測量出的抽運光的光強I；

所述用磁共振方法對系統的橫向弛豫率進行測量的方式包括利用R_rel＝q(0)·Δω關系式，其中Δω為磁共振線寬，q(0)為減慢因子，據此通過測量磁共振線寬來測量橫向弛豫率大小。

2.根據權利要求1所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述比例系數k使用所述一系列R_op-I數據組進行最小二乘法線性擬合而得到。

3.根據權利要求1所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述堿金屬氣室加熱采用無磁電加熱烤箱。

4.根據權利要求1所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述SERF磁強計輸出信號符合下列方程：

其中，Out為SERF磁強計輸出信號，S_x為X方向的極化率，k_PD為輸出信號與Sx的比例系數，γ^e為電子旋磁比，B_y為標定磁場，根據所述方程解得：SERF磁強計輸出信號Out在R_op＝R_rel時取得最大值。

5.根據權利要求1所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述R_op＝k·I由以下關系式簡化得到：

其中I為抽運光光強，r_e為經典電子半徑，c為光速，f_D1為堿金屬D1線振蕩強度，s為抽運光圓偏振度，Γ_L為氣室的展寬，為堿金屬D1線的頻率，v為抽運光頻率，設一個常數即得R_op＝k·I。

6.根據權利要求1所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述SERF磁強計系統，包括磁屏蔽桶，所述磁屏蔽桶內設置有檢測光光纖準直器、抽運光光纖準直器和光電檢測器，所述檢測光光纖準直器通過起偏器與第一反射鏡光連接，所述第一反射鏡通過堿金屬氣室與第二反射鏡光連接，所述第二反射鏡依次通過二分之一波片和沃爾夫棱鏡與光電檢測器光連接，所述光電檢測器形成SERF磁強計輸出信號，所述抽運光光纖準直器通過四分之一波片與所述堿金屬氣室光連接，所述磁屏蔽桶外設置有光纖分束器，所述光纖分束器將抽運激光器的抽運光分成兩束光，其中一束光進入波長計用于監測和調整所述抽運光頻率，另一束光傳輸至所述四分之一波片，所述堿金屬氣室外設置有磁補償裝置和無磁電加熱烤箱，所述磁補償裝置連接設置在所述磁屏蔽桶外的函數發生器。

7.根據權利要求6所述的測量光抽運率的方法，其特征在于，所述磁屏蔽桶外設置有檢測激光器，所述檢測激光器連接所述檢測光光纖準直器，所述抽運光從所述抽運光光纖準直器輸出并經過所述四分之一波片后變成圓偏振光進入所述堿金屬氣室，所述檢測激光器發射出的檢測光從所述檢測光光纖準直器輸出并經過所述起偏器后變成線偏振光進入所述堿金屬氣室。