[發明專利]一種SERF原子磁強計的電子極化率雙軸原位測量系統及方法

有效

• 申請號: 202110313962.2
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN113075594B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 陸吉璽;馬彥寧;楊可;翟躍陽;韓邦成
• 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;朱亞娜

一種SERF原子磁強計的電子極化率雙軸原位測量系統及方法，通過在檢測激光模塊中設置將檢測激光器發出的激光一分為二的第一偏振分光棱鏡，其中第一束檢測激光沿X軸穿越堿金屬氣室以測量檢測軸電子極化率信息，第二束檢測激光與抽運激光模塊形成的抽運光耦合后沿Z軸穿越堿金屬氣室以測量抽運軸電子極化率信息，所述檢測軸電子極化率Px通過對X軸方向旋光角θx的測量實現原位測量，所述抽運軸電子極化率Pz通過對Z軸方向旋光角θz的測量實現原位測量，有利于在SERF原子磁強計正常工作時完成堿金屬電子雙軸極化率的在線測量，提高測量效率。

技術領域

本發明涉及SERF原子磁強計測量技術，具體涉及一種SERF原子磁強計SERF原子磁強計的電子極化率雙軸原位測量系統及方法，通過在檢測激光模塊中設置將檢測激光器發出的激光一分為二的第一偏振分光棱鏡，其中第一束檢測激光沿X軸(檢測軸)穿越堿金屬氣室以測量檢測軸電子極化率信息，第二束檢測激光與抽運激光模塊形成的抽運光耦合后沿Z軸(抽運軸)穿越堿金屬氣室以測量抽運軸電子極化率信息，所述檢測軸電子極化率Px通過對X軸方向旋光角旋光角θx的測量實現原位測量，所述抽運軸電子極化率Pz通過對Z軸方向旋光角旋光角θz的測量實現原位測量，雙軸解決了抽運軸極化率難以測量的問題，并在SERF原子磁強計正常工作時實現了極化率的雙軸測量。

背景技術

SERF原子磁強計SERF原子磁強計是一種高精度磁強計，其敏感介質堿金屬原子(如鉀、銣、銫等)的極化狀態是決定SERF原子磁強計SERF原子磁強計靈敏度與信號強度的重要因素。堿金屬原子的電子極化率是衡量極化狀態的重要指標。目前，常用的堿金屬電子極化率測量裝置是基于SERF原子磁強計SERF原子磁強計的，由于使用近共振光抽運堿金屬原子，抽運光幾乎完全被堿金屬吸收，因此難以使用抽運光信息測量抽運軸方向的電子極化率。此外常用的堿金屬電子極化率測量方法一般只能測量單軸電子極化率信息，無法同時測量雙軸極化率信息。本發明人認為，如果通過將檢測激光器發出的激光一分為二，利用其中的一束與抽運光耦合，測量抽運軸極化率信息，另一束測量檢測軸極化率信息，并通過測量旋光角旋光角與比例系數，則能實現堿金屬原子的電子極化率雙軸原位測量，克服常規極化率測量方法無法對于抽運軸極化率進行測量的缺陷，且無需在測量時對裝置施加任何磁場或其他干擾信號，有利于降低測量對于SERF原子磁強計SERF原子磁強計的影響，實現雙軸極化率的原位測量。有鑒于此，本發明人完成了本發明。

發明內容

本發明針對現有技術的缺陷或不足，提供一種SERF原子磁強計SERF原子磁強計的電子極化率雙軸原位測量系統及方法，通過在檢測激光模塊中設置將檢測激光器發出的激光一分為二的第一偏振分光棱鏡，其中第一束檢測激光沿X軸穿越堿金屬氣室以測量檢測軸電子極化率信息，第二束檢測激光與抽運激光模塊形成的抽運光耦合后沿Z軸穿越堿金屬氣室以測量抽運軸電子極化率信息，所述檢測軸電子極化率Px通過對X軸方向旋光角θx的測量實現原位測量，所述抽運軸電子極化率Pz通過對Z軸方向旋光角θz的測量實現原位測量，有利于在SERF原子磁強計SERF原子磁強計正常工作時完成堿金屬電子雙軸極化率的在線測量，提高測量效率。

本發明的技術解決方案如下：

一種SERF原子磁強計SERF原子磁強計的電子極化率雙軸原位測量系統，其特征在于，包括檢測激光模塊和抽運激光模塊，在所述檢測激光模塊中設置將檢測激光器發出的激光一分為二的第一偏振分光棱鏡，其中第一束檢測激光沿X軸穿越堿金屬氣室以測量檢測軸電子極化率信息，第二束檢測激光與所述抽運激光模塊形成的抽運光耦合后沿Z軸穿越所述堿金屬氣室以測量抽運軸電子極化率信息。

所述檢測軸電子極化率Px通過對X軸方向旋光角θx的測量實現原位測量，所述抽運軸電子極化率Pz通過對Z軸方向旋光角θz的測量實現原位測量。

采用以下計算公式：