[发明专利]光激发磁传感器及光激发磁测定方法

说明书

本发明提供能够扩大可测定的磁力频段的光激发磁传感器，其具备：封入有碱金属的容器；产生泵浦光的泵浦光源；产生探测光的探测光源；基于通过容器之后的探测光，得到与容器接受到的磁力相关的输出信号的信号输出单元；使容器的配置区域产生沿着泵浦光轴的静磁场的线圈单元；控制线圈单元的动作的计算机。计算机输出将静磁场的强度设定成第一强度的第一控制信号和将静磁场的强度设定成与第一强度不同的第二强度的第二控制信号。

技术领域

本发明涉及光激发磁传感器及光激发磁测定方法。

背景技术

利用了光泵的光激发磁传感器通过检测由光泵激发的碱金属的原子的自旋极化，而测定微小的磁力。光激发磁传感器作为代替超导量子干涉仪(superconducting quantuminterference device，SQUID)的新的磁测定的技术备受注目。例如，专利文献1公开利用了光泵的磁力计。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-215151号公报

发明内容

发明所要解决的问题

光激发磁传感器通过对蒸气状的碱金属照射泵浦光，而将碱金属设为激发状态。激发状态的碱金属为自旋极化状态。自旋极化状态的碱金属接受到磁力时，碱金属的原子的自旋极化轴的倾斜度根据接受的磁力进行变化。自旋极化轴的倾斜度能够通过与泵浦光分开地照射于蒸气状的碱金属的探测光来检测。

激发状态的碱金属受到的磁力的变化表现为自旋极化轴的旋转角的变化。自旋极化轴的旋转角的变化能够作为探测光的偏振光角度的变化进行检测。因此，光激发磁传感器将检测到的偏振光角度的变化作为信号强度进行输出。磁力强度的变化越大，自旋极化轴的旋转角的变化越大。其结果，光激发磁传感器输出的信号的强度也变大。

光激发磁传感器输出的信号的强度不仅受到磁力强度的影响，还受到磁力频率的影响。当即使磁力强度相同，磁力频率也不同时，光激发磁传感器输出的信号的强度增减。因此，也有时可根据磁力频率不同，信号的强度充分。相反，也有时可根据磁力频率不同，信号的强度不充分。其结果，可在维持充分的S/N比的状态下可测定的磁力频段受到限制。

本发明提供可扩大可测定的磁力频段的光激发磁传感器及光激发磁测定方法。

用于解决问题的技术方案

本发明的一形式提供一种光激发磁传感器，其具备：容器(cell)，其中封入有碱金属；第一光源，其产生用于激发碱金属的原子的泵浦光；第二光源，其产生用于检测原子的激发状态下的期望特性的探测光；信号输出部，其基于通过容器之后的探测光，得到与容器接受到的磁力相关的输出信号；静磁场产生部，其使配置有容器的区域产生沿着第一光源的光轴的静磁场；控制部，其控制静磁场产生部的动作。控制部输出将静磁场的强度设定成第一强度的第一控制信号和将静磁场的强度设定成与第一强度不同的第二强度的第二控制信号。

光激发磁传感器的静磁场产生部使配置有容器的区域产生静磁场。被蒸气化并被泵浦光激发的碱金属的原子根据静磁场的强度决定旋进运动的频率。其结果，产生具有与第一强度对应的频率的旋进运动，因此，能够良好地检测与旋进运动的频率对应的磁力。另外，控制部将静磁场的强度从第一强度切换至第二强度。切换强度的结果，旋进运动的频率根据第二强度进行变化，因此，能够良好地检测的磁力也变化。因此，通过控制部切换静磁场的强度，能够切换可良好地检测的磁力频段。因此，光激发磁传感器能够扩大可测定的磁力频段。

在一形式中，控制部也可以交替地输出第一控制信号和第二控制信号。根据该方式，通过简单的控制，能够扩大可测定的磁力频段。