CN116224180B 一种基于磁场闭环的椭偏光serf原子磁强计装置及方法 （北京航空航天大学）

一种基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强本发明提出一种基于磁场闭环的椭偏光光SERF原子磁强计中碱金属原子感受到的磁场零阶共振信号的一次谐波分量与二次谐波分量作商得到的无量纲的运算信号作为闭环反馈系2三轴磁场线圈连接xy轴函数发生器，所述z轴函数发生器输出直流电压驱动所述三轴磁场所述偏振差分检测模块包括侧向位移偏振分光棱镜，所述侧向位移偏依次通过光电探测器和差分放大电路连接所述的偏振方向和线偏振片光轴方向重合，线偏振光源经过椭圆偏振器转换为椭圆度为α的椭所述原子气室和所述三轴磁场线圈之间设置有烤箱，所述锁相放所述z轴函数发生器输出反馈控制信号，所述反馈控制信号与所述三轴,3,4.一种基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强计操纵方步骤2，控制xy轴函数发生器和z轴函数发生器，利用ctrl作用于三轴磁场线圈的z方向，使线圈产生的磁场与z轴正向的待测磁场B05.根据权利要求4所述的基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强计操纵方法，其特征在4[0001]本发明涉及一种基于磁场闭环的椭偏光SERF(Spin_Exchange_Relax[0003]本发明提出一种基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强计装置及方法，为椭偏光磁强计输出的零阶共振信号的一次谐波分量与二次谐波分量信号运算后输入到闭环反馈述三轴磁场线圈连接xy轴函数发生器，所述z轴函数发生器输出直流电压驱动所述三轴磁圆偏振器转换为椭圆度为α的椭圆偏振光，该椭圆偏振光是椭偏光SERF原子磁强计的抽运5信号与设定值做差，所得差值作为误差信号输入到PID(ProportionalIntegral[0009]所述z轴函数发生器输出反馈控制信号，所述反馈控制信号与所述三轴磁场线圈op6场B0大小相等且方向相反，从而将椭偏光SERF原子磁强计的感受到的磁场实时锁定在零[0020]所述步骤2中的三维磁补偿技术是通过控制原子气室周围的三轴磁场线圈，使其[0023](1)常规的椭偏光SERF原子磁强计工作在开环状态下，导致原子磁强计的测量带[0024](2)常规的椭偏光SERF原子磁强计使用零阶共振信号的一次谐波分量作为原子磁[0025](3)本发明不改变原有椭偏光SERF原子磁强计探头结构，通过提取二次谐波分量[0026]图1是实施本发明一种基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强计装置的结构示意7[0029]图1是实施本发明一种基于磁场闭环的椭偏光SERF原子磁强计装置的结构示意依次通过椭圆偏振器4和保偏光纤3连接窄线宽半导体激光器1，所述偏振差分检测模块23[0030]所述偏振差分检测模块23包括侧向位移偏振分光棱镜7，所述侧向位移偏振分光棱镜7的输入端通过二分之一波片6连接原子气室5的激光出射端，所述侧向位移偏振分光棱镜7的输出端依次通过光电探测器8和差分放大电路9连接所述锁相放大器14。所述窄线宽半导体激光器1出射的线偏振光光源通过保偏光纤3传输到所述椭圆偏振器4。所述椭圆偏振器4包括线偏振片和四分之一波片，两者光轴方向夹角为α,线偏振光光源的偏振方向和线偏振片光轴方向重合，线偏振光源经过椭该椭圆偏振光是椭偏光SERF原子磁强计的[0031]所述原子气室5和所述三轴磁场线圈12之间设置有烤箱10，所述锁相放大器14分无量纲运算信号为一次谐波分量15(a)除以二次谐波分量16(b)所得的商(a/b)，一次谐波分量15和二次谐波分量16均为椭偏光SERF原子磁强计零阶共振信号中的谐波分量。所述z轴函数发生器20输出反馈控制信号21，所述反馈控制信号21与所述三轴磁场线圈12的z方种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的8[0037](1)调节窄线宽半导体激光器1出射线偏振激光的频率偏离碱金属原子D1线共振三维磁补偿技术将原子气室5感受到的周围的磁场归零；控制z轴函数发生器20在z方向施差值作为误差信号输入到PID模块19，PID模块19的输出信号控制z轴函数发生器20使其产[0045](5)利用步骤(4)得到的Sctrl作用于三轴磁场线圈12的z方向，使线圈产生的磁场_KzSctrl/R9用一次谐波分量与二次谐波分量作商得到的无量纲的运算信号作为闭环反馈系统的输入激光器(1)出射激光的频率偏离碱金属原子D1线共振频率，将该激光作为光源耦合到保偏值作为误差信号输入到PID模块(19)，用PID模块(19)的输出信号控制z轴函数发生器(20)将线偏振光转换为特定椭圆度的椭圆偏振光，该椭圆偏振光作为抽运激光极化碱金属原振分光棱镜(7)两正交分量的分光比调节为50％、50侧向位移偏振分光棱镜(7)用来将抽运激光分解成两个偏振方向正交的线偏振光；光电探测器(8)用来将透过侧向位移偏振测器(8)输出的两个电流信号做差并放大；偏振差分检测模块(23)包括二分之一波片(6)、环反馈系统(22)；闭环反馈系统(22)包括减法电路(18)、PID模块(19)、z轴函数发生器z轴函数发生器(20)产生用于控制三轴磁场线圈(12)z[0058]所述的窄线宽半导体激光器(1)出射频率偏离碱金属原子D1线共振频率的线偏振[0059]所述的椭圆偏振器(4)包括线偏振片和四分之一波片，两者光轴方向夹角为α,线偏振光光源的偏振方向和线偏振片光轴方向重合，线偏振光源经过椭圆偏