[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

本發明公開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，該測量裝置包括泵浦光路模塊、探測光路模塊、原子氣室、溫度控制模塊和信號分析控制模塊，對經過兩個原子氣室中的兩路泵浦光分別進行光功率調制，對經過兩個原子氣室中的同一路探測光進行空間分離的偏振態調制，在不增加激光光源和探測器的前提下實現了雙通道的原子磁梯度測量，有效提高磁場測量的抗干擾能力和磁異常測量靈敏度；本發明利用功率調制的泵浦光實現兩個原子磁場通道中原子自旋的激勵，通過控制泵浦光束的光束直徑和行進路徑，有效避免兩個磁場測量通道之間的耦合，實現原子自旋共振激勵的完全隔絕，避免雙通道磁測量信號之間的串擾，獲得更加準確的磁梯度測量結果。

技術領域

本發明涉及量子精密測量技術領域，特別地，涉及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。

背景技術

在工程領域，各類地下管線、人防工程、舊建筑基礎等障礙物是影響高層建筑、市政、公路、鐵路、水利等各類工程建設項目設計和施工的重要因素。因此，在工程設計和施工前需要查明這些物體的分布、性質和地下埋藏情況。針對大埋深非開挖金屬管線探測、深埋人防工程、樁靴等鐵磁性障礙物探測應用，傳統探測手段受到探測原理、探測精度或探測距離等因素制約，難以解決上述難題。

非開挖金屬管線探測、深埋人防工程、樁靴以及灌注樁鋼筋籠等目標均屬于強鐵磁性物質，受地球磁場的磁化作用，在其周圍區域均分布有較強的磁異常。利用高靈敏度的磁梯度測量裝置能夠實現地下磁異常目標的精確定位。

原子磁探測技術利用堿金屬原子在磁場中的自旋共振效應實現磁場測量，是目前世界上最靈敏的磁場測量手段，具有高靈敏、低功耗、可連續測量的優點。單通道工作的原子磁測量裝置只裝配一個傳感單元，靈敏度稍低，且僅能測量磁場的總場強度，受外部磁場均勻度、磁場日變以及周圍環境溫度變化等的影響很大。原子磁梯度測量裝置使用兩個磁傳感單元進行磁場梯度測量，能夠有效提升抗干擾能力和磁異常測量靈敏度，不僅能夠在工程建設領域中獲得較好應用效果，在軍事領域可以用于探測水下潛艇、未爆炸物、磁性障礙物等，在醫療研究領域可用于無線膠囊跟蹤、靶向癌細胞的檢測、舌頭跟蹤等，在地球物理領域可用于礦產勘探、洞穴測繪、地磁場演變等。

原子磁梯度測量裝置需要兩個傳感單元中工作原子實現同步共振激勵和同步進動檢測，目前普遍采用的射頻磁場激勵方案和多探測器檢測方案同步性差，且容易在兩個傳感單元之間造成串擾，使測量結果耦合，難以實現較好抗干擾效果。

綜上所述，急需一種全新原子磁梯度測量方案以解決現有技術中存在的問題。

發明內容

本發明目的在于提供一種基于分布式光調制的原子磁梯度測量裝置，具體方案如下：

一種基于分布式光調制的原子磁梯度測量裝置，包括泵浦光路模塊、探測光路模塊、原子氣室、溫度控制模塊和信號分析控制模塊；

所述原子氣室包括第一原子氣室和第二原子氣室；