CN116449265B 一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方法 （北京航空航天大学）

一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方法一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方时考虑弛豫率饱和的部分，并对此关系进行拟备。极化率的准确测量将保障磁强计的优化进2步骤2，在x轴上施加1kHz的正弦调制磁场，利用光电探测步骤3，在x轴上施加1kHz的正弦调制磁场基础上施加_60nT的2.7mm光斑的圆偏振激光将气室内原子抽运极化，利用已知线圈常数的三轴磁场线圈来骤2中包括将光信号转换为电信号后利用跨阻放大器进行10万倍放大，再将输出信号的一次谐波利用锁相放大器进行解调。其中ρ(_1/2)是弛豫率的饱和区亮态能级的原子数密度，ρ(+1/23骤1中原子磁强计极化率测量实验系统包括分布式反馈激光器，所述分布式反馈激光器依4[0001]本发明涉及一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方法[0002]基于无自旋交换弛豫(Spin_ExchangeRelaxation_Free，SERF)技术的原子磁强[0009]步骤3，在x轴上施加1kHz的正弦调制磁场基础上施加_60nT到5[0010]步骤4，多次改变入射光功率密度，对总弛豫率和入射光功率密度的关系进行拟使用铷原子D1线的2.7mm光斑的圆偏振激光将气室内原子抽运极化，利用已知线圈常数的[0013]所述步骤2中包括将光信号转换为电信号后利用跨阻放大器进行10万倍放大，再将输出信号的一次谐波利用锁相放大器进行解调。变至mJ＝+1/2子能级的概率或表述为原子每吸收[0024]包括抽运光由蓝失谐20GHz的分布式反馈激光器发出，通过保偏光纤将抽运光耦量灵敏度时施加校准磁场，磁场交叉调制补偿是通过信号发生器驱动三维磁场线圈实现[0025]所述步骤1中原子磁强计极化率测量实验系统包括分布式反馈激光器，所述分布6器和跨阻抗放大器连接锁相放大器，所述锁相放大器分别连接波形发生器和数据处理系此时即获得了极化率随光功率密度和温度的变态子能级的亮态与暗态，方便理解极化的概念。图2中2S1/2表示原子基态(例如铷原子基7[0030]图4是实施本发明一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方法采用的原子磁强计实施本发明一种基于弛豫的原子磁强计极化率测量方法采用的原子磁强计极化率测量实使用铷原子D1线的2.7mm光斑的圆偏振激光将气室内原子抽运极化，利用已知线圈常数的骤2中包括将光信号转换为电信号后利用跨阻放大器进行10万倍放大，再将输出信号的一8变至mJ＝+1/2子能级的概率或表述为原子每吸收[0044]包括抽运光由蓝失谐20GHz的分布式反馈激光器发出，通过保偏光纤将抽运光耦量灵敏度时施加校准磁场，磁场交叉调制补偿是通过信号发生器驱动三维磁场线圈实现[0045]所述步骤1中原子磁强计极化率测量实验系统包括分布式反馈激光器，所述分布器和跨阻抗放大器连接锁相放大器，所述锁相放大器分别连接波形发生器和数据处理系[0047](1)将SERF(无自旋交换弛豫)原子磁强计置于磁屏蔽环境中(多层坡莫合金磁屏[0048](2)在x轴上施加1kHz的正弦调制磁场，利用光电探测器检测透过气室的光的信[0049](3)利用色散曲线的半高半宽(磁线宽)与磁强计弛豫的关系获得磁强计当前状态[0050](4)利用极化率的公式，将光抽运率和其它弛豫率带入即可获得极化率随光功率9[0052](6)所涉及的测量方案核心为：对磁强计施加扫描磁场获得其输出信号的色散曲原子系综的行为可以使用Bloch方程来描述。如果将抽运率和极化率考虑为在气室内的空间函数，则碱金属原子的自旋演化过程可以通过Bloch方程和标准扩散函数相结合进行描量的色散型曲线，色散曲线的半高半宽被称为磁强计的磁线宽ΔB，可以通过公式ΔB=子的共振频率。考虑原子对抽运光的吸收作用导致的抽运光强沿z方向传播的衰减，利用是氮气分子的数密度，是铷原子与缓冲气体氮气间的自旋破坏碰撞横截面积，o-x,是铷原子与氮气分子间的相对运动速度。原子磁强计的泡壁碰撞弛豫率Rwall可以写为[0073]接下来说明弛豫率的饱和区域，这个饱和区域是在小气室中由光吸收饱和引起将饱和参数写为其中ΩR是拉比频率，Γ是弛豫[0083]图3主要介绍色散曲线的实现方法及磁线宽在色散曲线中所处的位置，方便理解热系统加热至150℃,同时使用铷原子D1线的2.7mm光斑的圆偏振激光将气室内原子抽运极[0086]其中，抽运激光由蓝失谐20GHz的分布式反馈激光器(DistributedFeedback[0087](2)在x轴上施加1kHz的正弦调制磁场，利用光电探测器检测透过气室的光的信[0088](3)利用色散曲线的半高半宽(磁线宽)与磁强计弛豫的关系获得磁强计当前状态[0089](4)利用极化率的公式，将光抽运率和其它弛豫率带入即可获得极化率随光功率[0091](6)所涉及的测量方案核心为：对磁强计施加扫描磁场获得其输出信号的色散曲