[發明專利]一種基于分布式光調制的原子磁梯度測量裝置及測量方法

有效

• 申請號: 202110144547.9
• 申請日: 2021-02-02
• 公開（公告）號: CN113009385B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 徐馥芳;李瑩穎;馬明祥;謝玉波;萬伏彬;汪杰;羅玉昆
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍軍事科學院國防科技創新研究院
• 主分類號: G01R33/032
• 分類號: G01R33/032
• 代理公司: 長沙七源專利代理事務所(普通合伙) 43214
• 代理人: 周曉艷;張勇

1.一種基于分布式光調制的原子磁梯度測量裝置，其特征在于，包括泵浦光路模塊(1)、探測光路模塊(2)、原子氣室(3)、溫度控制模塊(4)和信號分析控制模塊(5)；

所述原子氣室(3)包括第一原子氣室(301)和第二原子氣室(302)；

所述泵浦光路模塊(1)用于產生泵浦激光極化第一原子氣室(301)和第二原子氣室(302)中的堿金屬原子介質，其包括泵浦激光控制器(101)、泵浦激光器(102)、第一分光片(103)、第一二分之一波片(104)、偏振分光鏡(105)、第一激光功率調制元件(106)、第一擴束鏡(107)、第一起偏器(108)、第一四分之一波片(109)、第一反射鏡(110)、第二激光功率調制元件(111)、第二擴束鏡(112)、第二起偏器(113)以及第二四分之一波片(114)；所述泵浦激光器(102)用于發射泵浦激光；所述第一分光片(103)用于將泵浦激光分為泵浦光參考光束(1A)和泵浦光主光束(1B)；所述泵浦激光控制器(101)設置在泵浦光參考光束(1A)光路上并用于實現對泵浦激光器(102)的泵浦激光頻率的選擇及鎖定；所述偏振分光鏡(105)用于將泵浦光主光束(1B)分為泵浦光第一光束(1C)和泵浦光第二光束(1D)，所述第一二分之一波片(104)位于第一分光片(103)和偏振分光鏡(105)之間，用于調整泵浦光第一光束和泵浦光第二光束的光功率；所述第一激光功率調制元件(106)、第一擴束鏡(107)、第一起偏器(108)和第一四分之一波片(109)順次設置在泵浦光第一光束(1C)的光路上，第一激光功率調制元件(106)用于實現對泵浦光第一光束(1C)的光功率進行調制，第一擴束鏡(107)用于擴大泵浦光第一光束(1C)的光斑尺寸，第一起偏器108和第一四分之一波片109用于調整進入第一原子氣室(301)的泵浦光第一光束(1C)的偏振狀態；所述第一反射鏡(110)、第二激光功率調制元件(111)、第二擴束鏡(112)、第二起偏器(113)以及第二四分之一波片(114)順次設置在泵浦光第二光束(1D)的光路上，第一反射鏡(110)用于實現對泵浦光第二光束(1D)激光行進路線的調整，第二激光功率調制元件(111)用于實現對泵浦光第二光束(1D)光功率的調制，第二擴束鏡(112)用于擴大泵浦光第二光束(1D)的光斑尺寸，第二起偏器(113)和第二四分之一波片(114)用于調整進入第二原子氣室(302)的泵浦光第二光束(1D)的偏振狀態；

所述探測光路模塊(2)用于產生探測激光，探測激光經過第一原子氣室301和第二原子氣室302中的堿金屬原子介質實現磁場信號探測；所述探測光路模塊(2)包括探測激光控制器(201)、探測激光器(202)、第二分光片(203)、第二反射鏡(204)、第三擴束鏡(205)、第三起偏器(206)、激光偏振調制元件(207)、聚焦透鏡(208)、第三反射鏡(209)、第二二分之一波片(210)、沃拉斯頓棱鏡(211)和平衡探測器(212)；所述探測激光器(202)發射探測激光；第二分光片(203)用于將探測激光分為探測光參考光束(2A)和探測光主光束(2B)；所述探測激光控制器(201)設置在探測光參考光束(2A)的光路上并用于實現對探測激光器(202)的探測激光頻率的選擇及鎖定；所述第二反射鏡(204)、第三擴束鏡(205)和第三起偏器(206)順次設置在探測光主光束(2B)的光路上，第二反射鏡(204)用于實現對探測光主光束(2B)激光行進路線的調整，第三擴束鏡(205)用于擴大探測光主光束(2B)的光斑尺寸，第三起偏器(206)用于調整進入第一原子氣室(301)的探測光主光束(2B)的偏振狀態；所述激光偏振調制元件(207)位于第一原子氣室(301)和第二原子氣室(302)之間，用于調制穿過第一原子氣室(301)后進入第二原子氣室(302)的探測光主光束(2B)的偏振狀態；所述聚焦透鏡(208)、第三反射鏡(209)、第二二分之一波片(210)、沃拉斯頓棱鏡(211)和平衡探測器(212)順次設置在穿過第二原子氣室(302)的探測光主光束(2B)的光路上，聚焦透鏡(208)用于匯聚經過第二原子氣室(302)的探測光主光束(2B)，探測光主光束(2B)經過第二二分之一波片(210)和沃拉斯頓棱鏡(211)后被平衡探測器(212)接收，第三二分之一波片(210)、沃拉斯頓棱鏡(211)和平衡探測器(212)用于檢測探測光主光束(2B)經過第一原子氣室(301)和第二原子氣室(302)偏振方向的變化；

溫度控制模塊(4)用于控制第一原子氣室(301)和第二原子氣室(302)的溫度；

所述信號分析控制模塊(5)分別連接第一激光功率調制元件(106)、第二激光功率調制元件(111)、激光偏振調制元件(207)以及平衡探測器(212)。