[发明专利]一种原子磁场测量梯度仪

说明书

本发明提供了一种原子磁场测量梯度仪，包括：平台，包括上平台和下平台；原子气室单元，设置在下平台上，包括存有至少一种碱金属原子的原子气室；抽运光单元，设置在上平台上，用于发射抽运线偏振光；超表面光学单元，设置在上平台上，用于将抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入原子气室中；检测光单元，设置在下平台上，用于向原子气室方向发射检测线偏振光；接收单元，设置在下平台上，包括至少一个探测器，其中，原子气室内的碱金属原子在左右旋圆偏振光的作用下极化，检测线偏振光在通过原子气室的过程中在外界磁场的作用下发生偏转，探测器用于检测经过原子气室后的检测线偏振光的偏转角度和光强。

技术领域

本发明涉及磁场测量仪器仪表领域，具体涉及一种原子磁场测量梯度仪。

背景技术

应用原子自旋效应进行物理量的精密测量成为近年来实验物理学领域一种重要的手段，在提高测量精度的同时，一些新的原子自旋物理效应、新的操控原理与方法得以发现并应用。基于SERF(spin-exchangerelaxationfree，无自旋交换弛豫)态原子自旋的操控和检测能够实现超高灵敏度的磁场测量，大幅超越之前的相关磁场测量手段。

随着基于SERF态原子自旋的理论研究的不断深入，磁场测量中限制灵敏度进一步提高的因素显现，即磁场梯度。磁场梯度的存在不仅影响原子弛豫，也会影响磁场测量中的信号差分效果。现有技术中的磁场测量梯度仪包括两探头磁场测量梯度仪和两检测光束磁场测量梯度仪，结构复杂，在使用时对探头和测光光束进行调节的操作步骤繁琐。且使用两检测光束磁场梯度仪时，两检测光束的实际功率之间的差异对测量的结果也存在一定的影响。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种原子磁场测量梯度仪，为此，提供以下技术方案。

本发明提供了一种原子磁场测量梯度仪，具有这样的特征，包括：平台，包括上平台和下平台；原子气室单元，设置在下平台上，包括存有至少一种碱金属原子的原子气室；抽运光单元，设置在上平台上，用于发射抽运线偏振光；超表面光学单元，设置在上平台上，用于将抽运线偏振光转变为左右旋圆偏振光并射入原子气室中；检测光单元，设置在下平台上，用于向原子气室方向发射检测线偏振光；接收单元，设置在下平台上，包括至少一个探测器，其中，原子气室内的碱金属原子在左右旋圆偏振光的作用下极化，检测线偏振光在通过原子气室的过程中在外界磁场的作用下发生偏转，探测器用于检测经过原子气室后的检测线偏振光的偏转角度和光强。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，原子气室单元包括磁屏蔽筒、磁补偿线圈以及无磁加热器，磁屏蔽筒套设在原子气室的外部，磁补偿线圈设置在磁屏蔽筒和原子气室之间，无磁加热器设置在在磁屏蔽筒和原子气室之间，用于对原子气室加热。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，抽运光单元包括抽运激光发射器、第一起偏器以及扩束镜，抽运激光发射器用于发射抽运光，第一起偏器用于将抽运光转变为抽运线偏振光，扩束镜用于改变抽运线偏振光的大小。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，检测光单元包括检测激光发射器和第二起偏器，检测激光发射器用于发射检测光，第二起偏器用于将检测光转变为检测线偏振光。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，平台还包括机械隔震平台和多个支柱，机械隔震平台设置在下平台的下方，多个支柱用于分别连接机械隔震平台和下平台、上平台和下平台。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，接收单元还包括分光棱镜，分光棱镜的镜面与偏转前的检测线偏振光之间存在一定夹角，分光棱镜用于将检测线偏振光分为相同光强的两部分并分别进入两个光电探测器。

在本发明提供的原子磁场测量梯度仪中，还可以具有这样的特征：其中，探测器的个数为两个，两个探测器分别用于接收经分光棱镜后得到的两部分检测线偏振光。