[发明专利]一种基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法在审

专利信息
申请号: 202210832645.6 申请日: 2022-07-15
公开(公告)号: CN115468554A 公开(公告)日: 2022-12-13
发明(设计)人: 范文峰;高航;袁琳琳;全伟 申请(专利权)人: 北京航空航天大学
主分类号: G01C19/58 分类号: G01C19/58;G01C21/16
代理公司: 北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司 11129 代理人: 吴小灿
地址: 100191*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 调控 自旋 极化 快速 方法
【权利要求书】:

1.一种基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,包括利用系统装置中的光、磁与原子相互作用,根据是否已知系统稳态时的磁场补偿点Bz0采用不同的闭环控制流程,综合操纵光场、磁场以快速实现启动后核自旋极化率的快速自稳或改变光抽运率后快速实现原子系综极化的动态平衡。

2.根据权利要求1所述的基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1,开始程序;

步骤2,设定装置稳态时的光抽运率Rop0,输入ΔS与系统极化状态逻辑关系,ΔS是信号稳态差值;

步骤3,是否已知系统稳态时的磁场补偿点Bz0,是,则跳转到步骤A4,否,则跳转到步骤B4;

步骤A4,输入Bz0、稳态精度预设值Δ1

步骤A5,使装置启动在纵向大磁场下,或工作在稳态磁场补偿点Bz0下,持续动作时长t1

步骤A6,置抽运率Rop0、横向无大磁场、纵向磁场Bz0,纵向即Z轴方向,判断|ΔS|Δ1是否成立,是,则跳转到步骤8,否,则跳转到步骤A7;

步骤A7,根据ΔS的符号和代数值大小,确定执行抽运还是弛豫动作,跳转到步骤A5;

步骤B4,输入稳态精度预设值Δ2和Δ3

步骤B5,使装置启动在纵向大磁场下,或工作在当前条件不变,持续动作时长t2后,置抽运率Rop0、横向无大磁场,令|ΔS|Δ2,二分法确定当前补偿磁场Bz1

步骤B6,间隔等待时长t3后,确定此时补偿磁场Bz2,判断|Bz1-Bz23是否成立,是,则跳转到步骤8,否,则跳转到步骤B7;

步骤B7,根据补偿磁场的变化情况,确定执行抽运还是弛豫动作,跳转到步骤B5;

步骤8,达到原子系综目标极化状态;

步骤9,结束程序。

3.根据权利要求1所述的基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,通过提高抽运率与弛豫率的比值,使装置在启动过程中能够快速达到极化率稳态;或者通过综合调控抽运率与弛豫率的大小,使装置在改变抽运光工作条件后尽快稳定;或者通过合理选择控制参数,使装置达到工作态的效率提高一倍以上。

4.根据权利要求1所述的基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,利用光场特性,在核自旋极化率未到目标值时采用较高的抽运率来快速抽运到工作点;和/或,利用磁场特性,在核自旋极化率超过目标值时施加横向的大磁场来快速弛豫到工作点。

5.根据权利要求2所述的基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,持续动作时长t1和/或t2均由具体工况决定,设为定值或设为衰减的系列数,以确保逼近工作态时能够缩短时间步长,提高稳态精度。

6.根据权利要求1所述的基于光磁调控的核自旋极化率快速自稳方法,其特征在于,所述系统装置包括承载原子系综的气室,包裹气室并提供工作温度的烤箱,为操纵原子提供空间磁场手段的三轴磁场线圈发生器,用来屏蔽外界的环境磁场以提供稳定的内部磁场环境的多层磁屏蔽筒,所述气室的纵向抽运光输入侧依次通过1/4波片和抽运扩束镜组连接抽运激光器,所述气室的横向检测光输入侧依次通过反射镜、检测扩束镜组和起偏器连接检测激光器,所述气室的检测光输出侧连接偏振分光棱镜,所述偏振分光棱镜的透射光通过第一光电探测器连接差分检测电路的正输入端,所述偏振分光棱镜的反射光通过第二光电探测器连接差分检测电路的负输入端,所述差分检测电路的输出端连接上位机。

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