CN119439007A 基于serf磁场测量装置的宽光谱混合抽运方法 （北京航空航天大学）

基于SERF磁场测量装置的宽光谱混合抽运基于SERF磁场测量装置的宽光谱混合抽运宽谱光源通过电光相位调制器进行外部相位调2步骤1，为SERF磁场测量装置中的混合碱金属原子源气室设置钾原子与铷原子密度比运光是通过伪随机位序列波形发生器产生的可调振幅和比特率的电压施加在电光相位调步骤2中采用三维原位磁补偿技术补偿系统剩磁包括交叉补偿X轴方向磁场和Z轴方向磁步骤2中宽谱抽运激光的谱线宽度通过控制施加在电光相位调制器上的驱动电压进行调节器连接锥形放大器，所述电光相位调制器通过射频放大器连接伪随机位序列波形发生器，34[0002]基于原子自旋的无自旋交换弛豫(SpinExchangeRelaxationFreeRegime，SERF)效应的超高灵敏磁场测量得益于量子技术发展，目前有着世界最高的磁场测量灵敏需要一种基于SERF磁场测量装置的高性密度比的混合碱金属原子源气室使光频移对消达到量级小于10_12T（特斯拉然后采用电光相位调制器将窄线宽种子光谱线宽度展宽至气室压力展宽量级的宽谱激光作为抽运光步骤1，为SERF磁场测量装置中的混合碱金属原子源气室设置钾原子与铷原子密的抽运光是通过伪随机位序列波形发生器产生的可调振幅和比特率的电压施加在电光相5[0006]步骤2中采用三维原位磁补偿技术补偿系统剩磁包括交叉补偿X轴方向磁场和Z轴[0007]步骤2中宽谱抽运激光的谱线宽度通过控制施加在电光相位调制器上的驱动电压[0009]步骤5中包括判断光频移噪声是否小于10_15T/MHz，电子极化率均匀性是否大于[0011]所述检测光路上的检测光来自检测激光器，所述检测激光器依次通过第二1/2波[0013]本发明的技术效果如下：本发明基于SERF磁场测量装置的宽光谱混合抽运方采用谱线宽度与气室压力展宽等量级的激光作为抽运光对混合碱金属原子系综进行极化。6[0015]图1是实施本发明基于SERF磁场测量装置的宽光谱混合抽运方法所涉及的SERF磁[0017]图3是碱金属气室中碱金属原子的稳态电子极化率P0沿抽运光方向分布曲线示意[0021]图1是实施本发明基于SERF磁场测量装置的宽光谱混合抽运方法所涉及的SERF磁场测量装置结构示意图。SERF是无自旋交换弛豫（SpinExchangeRelaxationFree基础上采用宽线宽激光抽运可以进一步大幅度降低电子极化率梯度，且在气室中心±7合碱金属原子源气室温度为160～200℃,调节三轴磁补偿线圈，采用三维原位磁补偿技术[0022]步骤2中采用三维原位磁补偿技术补偿系统剩磁包括交叉补偿X轴方向磁场和Z轴方向磁场，最后补偿Y轴方向磁场。步骤2中宽谱抽运激光的谱线宽度通过控制施加在电光相位调制器上的驱动电压进行调节以将窄线宽激光谱线宽度展宽至混合原子系综压力展宽量级，所述驱动电压由振幅和比特率可调的伪随机位序列按5光频移噪声。步骤5中包括判断光频移噪声是否小于10_15T/MHz，电子极化率均匀性是否大于80%。[0025]本发明提出基于宽谱激光抽运混合原子系综方法提高SERF磁场测量装置电子极8光抽运单种碱金属原子的SERF磁场测量装置，采用宽线宽激光抽运混合碱金属原子系综，调制器4上的振幅和比特率可调的伪随机位序列波形发生器1，混合碱金属原子源气室15，以及检测光学系统和主被动磁场控制系统。所述窄线宽种子光激光器3产生的光通过电光相位调制器4后输出宽谱可调激光作为抽运激光极化混合碱金属原子源气室15内的原子系综，所述宽谱激光的谱线宽度通过控制施加在电光相位调制器4上的驱动电压进行调节以[0027]所述伪随机位序列波形发生器1经过射频放大器2后输入至电光相位调制器4的电学端口施加驱动效果；所述产生窄线宽种子光激光器3输出的激光依次经过所述电光相位分光棱镜10、和第一1/4波片11后作为宽谱抽运光入射混合碱金属原子源气室15极化钾原[0028]所述混合碱金属原子源气室15中包含钾原子和铷原子，且钾原子密度小于铷原步骤（1根据混合抽运光频移计算公式得到使混合抽运光频移量级小于10_12T偿Y方向磁场使装置工作在SERF状态；9步骤（4测量光频移和抽运光频率波动带来的光频移噪声以及电子稳态极化率步骤（7此时伪随机位序列驱动电光相位调制器调制窄线宽种子光生成的宽谱混合碱金属原子源气室中包含钾和铷两种碱金属原子，且钾原子密度小于铷原谱激光中包含的第i个频率，为激光中心频率，T为伪随机位序列比特率，sinc为辛格函[0033]宽谱圆偏振光通过混合碱金属原子源气室时，宽谱激光第i个频率的抽运率为铷原子的自旋破坏弛豫率，为钾原子与铷原子自旋交换引起的对铷原子[0039]通过调整混合碱金属原子源气室密度比的大小，使总的光频移对消达到量级小[0040]本发明说