[发明专利]液晶相位补偿的自激式原子磁传感器及磁场测量方法

摘要

本发明公布了一种液晶相位补偿的自激式原子磁传感器及其测量磁场的方法，可用于磁力仪；包括垂直于磁场方向的泵浦光光路、沿磁场方向的探测光光路和电路闭环；泵浦光光路依次包括原子气室、第一偏振片、声光调制器、激光器；探测光光路依次包括光电探测器、泵浦光光路中的原子气室、第二1/4波片、液晶、第一1/4波片、第二偏振片和激光器；电路闭环部分包括光电探测器、放大比较器、电源驱动、声光调制器、计数器。本发明设计液晶相位补偿方案，结合光强调制磁力仪和自激式磁力仪，能够避免电路线圈带来的相移且实现更大范围磁场的移相，解决电路移相不利的问题，响应速度快，适用各种原子，应用价值高。

主权项

1.一种液晶相位补偿的自激式原子磁传感器，可用于磁力仪；包括垂直于磁场方向的泵浦光光路、沿磁场方向的探测光光路和电路闭环部分；其中：泵浦光光路依次包括：原子气室、第一偏振片、声光调制器、激光器；探测光光路依次包括：光电探测器、泵浦光光路中的原子气室、第二1/4波片、液晶、第一1/4波片、第二偏振片、泵浦光光路中的激光器；电路闭环部分包括：探测光光路中的光电探测器、放大比较器、电源驱动、泵浦光光路中的声光调制器、计数器；所述原子气室用于利用泵浦光对原子气室内原子进行光泵浦，产生塞曼能级分裂；所述第一偏振片用于调整泵浦光的偏振状态；所述声光调制器和激光器用于发出可调制的泵浦激光；所述光电探测器用于将光信号转化为电信号；利用探测光探测原子气室的极化状态；探测光通过第一1/4波片后将线偏振光变为圆偏振光，通过液晶改变圆偏振光x分量和y分量的相位关系，再通过第二1/4波片变回线偏振光；第一1/4波片‑液晶‑第二1/4波片模块用于更精确地调整线偏振光的相位状态，从而控制相位满足自激相位条件；第二偏振片用于调整探测光的偏振状态；激光器用于发出探测激光；电路闭环部分中，探测光路中的光电探测器用于采集交流信号；放大比较器用于将光电探测器给出的交流正弦信号放大并转换成后续电路可以使用的方波信号；电源驱动用于调制声光调制器；所述计数器用于计数得到频率信号，利用旋磁比对频率信号进行换算，由此得到磁场信号。