[发明专利]一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法及CPT磁力仪

权利要求书

1.一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，其特征在于：所述CPT磁力仪包括CPT磁力仪探头和CPT磁力仪电子箱，所述CPT磁力仪电子箱包括激光器和光电探测器，所述CPT磁力仪探头包括原子气室，具体实现方法如下：

(1)、将扫描电流作用于激光器，并调节原子气室温度到设定值，激光器产生的激光通过光纤传输至原子气室，光电探测器接收原子气室传输的透射光信号；

(2)、对所述透射光信号进行微波调制，得到具有多个吸收峰的透射光信号，将激光器的出光频率稳定在其中最大吸收峰的频率处；

(3)、将出光频率稳定在所述最大吸收峰频率的条件下，产生正弦波信号，并将所述正弦波信号进行数模转换后，再进行单边带调制，产生多个EIT信号；

(4)、测量相邻两个EIT信号的频差，根据所述频差得到被测磁场强度值；

所述步骤(1)中的扫描电流的范围为0.6～2mA；

所述步骤(1)中调节原子气室温度为40～70℃；

所述CPT磁力仪电子箱还包括激光驱动模块和无磁温控模块，其中激光驱动模块产生扫描电流作用于激光器；无磁温控模块用于调节原子气室的温度；

所述CPT磁力仪电子箱还包括激光微波调制模块、DDS模块、DA转换模块、正交调制模块和信号处理模块，其中微波调制模块对原子气室传输的透射光信号进行微波调制；DDS模块在出光频率稳定在所述最大吸收峰频率的条件下，产生正弦波信号；DA转换模块将正弦波信号进行数模转换；正交调制模块将数模转换后的模拟信号进行单边带调制；信号处理模块测量相邻两个EIT信号的频差，根据所述频差得到被测磁场强度值；

所述CPT磁力仪探头还包括四分之一波片、偏振器、两个准直器，其中步骤(1)中激光器将产生的激光通过光纤依次传输至准直器、偏振器、四分之一波片后，进入原子气室，之后再经过准直器后通过光纤传输至光电探测器。

2.根据权利要求1所述的采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，其特征在于：所述步骤(1)中激光器产生的激光到达原子气室的光束直径比原子气室内径至少小2mm。

3.根据权利要求1所述的采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，其特征在于：激光器的光功率，进入原子气室值不低于30μw。

4.根据权利要求1所述的采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，其特征在于：所述步骤(2)中对透射光信号进行微波调制的频率为3.415GHz，所述步骤(3)中对正弦波信号进行数模转换后的信号频率为2M±γB(Hz)；其中γ为旋磁比，B为待测磁场值。

5.根据权利要求1所述的采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，其特征在于：所述步骤(4)中测量相邻两个EIT信号的频差，根据所述频差得到被测磁场强度的方法为：将得到的所有频差取平均值再除以旋磁比γ，得到稳定磁场强度。

6.一种CPT磁力仪，其特征在于：包括CPT磁力仪探头和CPT磁力仪电子箱，所述CPT磁力仪电子箱包括激光器、光电探测器、激光驱动模块、无磁温控模块、激光微波调制模块、DDS模块、DA转换模块和正交调制模块和信号处理模块，所述CPT磁力仪探头包括原子气室、四分之一波片、两个准直器和偏振器；

其中激光驱动模块产生扫描电流作用于激光器；无磁温控模块用于调节原子气室的温度；微波调制模块对原子气室传输的透射光信号进行微波调制；DDS模块在光频率稳定在最大吸收峰频率的条件下，产生正弦波信号；DA转换模块将正弦波信号进行数模转换；正交调制模块将数模转换后的模拟信号对激光锁定频率进行单边带调制；信号处理模块测量相邻两个EIT信号的频差，根据所述频差得到被测磁场强度值。