[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

说明书

本发明涉及一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法及CPT磁力仪，该CPT磁力仪整体是由电子箱和探头两部分组成，电子箱内包括各种电路控制模块，探头内集成了原子气室，电子箱与探头之间通过光纤进行信号传输；在原子气室气配比确定的情况下，调节激光光功率、激光光束直径、原子气室温度参数压窄EIT信号的线宽，测量相邻EIT信号的频差，可以实现CPT磁力仪的弱磁场测量。本发明压窄EIT信号线宽至700～7000Hz，能够实现100～1000nT弱磁场的测量，拓宽了CPT磁力仪的应用领域，为CPT磁力仪的产品化奠定了基础。

技术领域

本发明涉及一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法及CPT磁力仪，属于量子磁探测领域。

背景技术

弱磁场探测在空间弱磁探测具有广泛的意义。空间磁场往往在数百nT，深空磁场探测(例如：火星周围磁场探测)能够了解行星内部构造和动力学特性，从而推断其富含的物质资源；地球同步轨道(风云系列卫星)弱磁场探测可以作为地球气象预测，预警磁暴的参数之一。目前能够用来测量1000nT以下的弱磁场的磁力仪有磁通门磁力仪、SQUID磁力仪、SERF磁力仪、CPT磁力仪。但是磁通门磁力仪测量结果存在长期漂移，准确度较低；SQUID磁力仪体积较大，系统复杂，不适合移动平台测量；SERF磁力仪处于原理样机阶段，技术不够成熟；CPT磁力仪灵敏度高，无长期漂移，体积小，结构简单，通过压窄EIT信号线宽可实现100～1000nT弱磁场测量，CPT磁力仪将可能在空间弱磁探测领域发挥应用优势。

目前，从国内外关于CPT磁力仪的研究内容和发表的文献来看，研究的重点都是提高CPT磁力仪的灵敏度和其体积的小型化，对于提高CPT磁力仪的测量范围实现微弱磁场测量的研究还未见到。在空间弱磁探测发展的牵引下，急需一种能够用来测量弱磁场的磁力仪来满足应用需求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的上述缺陷，提供一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，能够实现100～1000nT弱磁场测量，满足空间弱磁场测量的需求，拓宽了CPT磁力仪的应用领域，为CPT磁力仪的产品化奠定了基础。

本发明的另外一个目的在于提供一种CPT磁力仪。

本发明的上述目的主要是通过如下技术方案予以实现的：

一种采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法，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。

在上述采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法中，所述步骤(1)中的扫描电流的范围为0.6～2mA。

在上述采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法中，所述步骤(1)中调节原子气室温度为40～70℃。

在上述采用CPT磁力仪进行弱磁场测量的方法中，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。