[发明专利]一种波长自动锁定的激光铯光泵原子磁力仪

摘要

本发明公开了一种波长自动锁定的激光铯光泵原子磁力仪，它包括光系组件和电子组件，光系组件由半导体激光管、镀膜铯原子吸收室及光电元件组成，电子组件由激光驱动、TEC驱动、微处理器、计数器、移相器及温控器组成。光系组件和电子组件构成激光锁频闭环和自激震荡回路，激光锁频闭环锁定激光频率后，自激震荡回路开始工作且信号输出频率与外界磁场成正比。本发明的最大特点为使用半导体激光管和镀膜铯原子吸收室提高磁力仪的灵敏度，在无扩束、聚焦镜组的情况下，磁力仪灵敏度可达0.6pT/√Hz，可在20000nT‑70000nT量程范围内连续工作，整个光系组件的直径不超过26mm,长度不超过70mm。

主权项

一种波长自动锁定的激光铯光泵原子磁力仪，其特征在于：它包括光系组件(1)及电子组件(2)，光系组件(1)与电子组件(2)之间通过电缆连接，所述光系组件(1)包括半导体激光管(3)、偏振片(4)、波片(5)、铯原子吸收室(6)及光探测器(7)，半导体激光管(3)由激光芯片(31)、热敏电阻(32)及TEC芯片(33)无磁封装而成，铯原子吸收室(6)外壁贴有热敏电阻(61)，外部绕有双绞线加热线圈(62)及射频线圈(63)，且两线圈间有绝缘材料隔离；半导体激光管(3)发射激光，经偏振片(4)和波片(5)后成为圆偏振光，再经铯原子吸收室(6)，被磁共振状态的铯原子调制后照射光探测器(7)产生光电信号输出；所述电子组件(2)包括TEC驱动(8)、激光驱动(9)、微处理器(10)、计数器(11)、移相器(12)、温控器(13)及放大器(14)，微处理器(10)通过TEC驱动(8)和激光驱动(9)控制半导体激光管(3)的输出波长连续改变，且根据波长与光电信号的关系将波长锁定在铯原子的D1线上后，启动移相器(12)、射频线圈(63)、铯原子吸收室(6)、光探测器(7)、放大器(14)及微处理器(10)构成的自激震荡回路开始工作，自激震荡回路输出到计数器(11)的信号频率与外部磁场成正比，信号频率与旋磁比的比值即为磁场值；温控器(13)控制铯原子吸收室(6)的温度。