[发明专利]一种无响应盲区的原子磁力仪及其测量外磁场的方法

摘要

本发明提供一种无响应盲区的原子磁力仪，包括激光器、扩束准直装置、圆偏振光转换装置、声光调制器、亥姆霍兹线圈、原子气室、反射镜组、光电探测器、锁定放大器、信号处理系统以及加热装置。本发明的原子磁力仪结构精简；结合施加激励磁场和对光进行调制两种激励方法，并通过探测传感原子总自旋角动量沿两个方向的分量，实现无响应盲区测量。本发明还公开一种采用上述原子磁力仪进行外磁场测量的方法，测量方法简便，无响应盲区，能够快速准确得到外磁场相关数据，实用性强。

主权项

1.一种无响应盲区的原子磁力仪，其特征在于：包括激光器(1)、扩束准直装置(2)、圆偏振光转换装置(3)、声光调制器(4)、亥姆霍兹线圈(5)、原子气室(6)、反射镜组(7)、光电探测器(8)、锁定放大器(9)、信号处理系统(10)以及加热装置(11)，所述激光器(1)、扩束准直装置(2)、圆偏振光转换装置(3)和所述声光调制器(4)沿光路传播方向依次串联设置，所述亥姆霍兹线圈(5)设置在所述原子气室(6)的外围用于提供激励磁场；所述激光器(1)用于沿x轴方向输出激光束；所述扩束准直装置(2)将所述激光器(1)输出的激光束进行扩束准直处理；所述圆偏振光转换装置(3)用于将扩束准直处理后的激光束转变为圆偏振光；所述声光调制器(4)对圆偏振光进行幅度调制；所述原子气室(6)内充有133Cs原子与缓冲气体；所述反射镜组(7)用于将穿过原子气室(6)后的圆偏振光改变传播方向，使得圆偏振光沿y轴方向射入原子气室(6)；所述光电探测器(8)用于检测穿过原子气室(6)的圆偏振光；所述锁定放大器(9)用于解调所述光电探测器(8)输出的信号；所述声光调制器(4)、亥姆霍兹线圈(5)、锁定放大器(9)以及加热装置(11)均与所述信号处理系统(10)连接，所述信号处理系统(10)用于驱动所述声光调制器(4)对圆偏振光进行幅度调制，所述信号处理系统(10)通过调节输入到所述亥姆霍兹线圈(5)中的电流来控制其产生的激励磁场，所述信号处理系统(10)通过驱动所述加热装置(11)对所述原子气室(6)进行加热以提高原子气室(6)内133Cs原子蒸汽密度，所述信号处理系统(10)用于调节所述锁定放大器(9)的参考频率以及采集所述锁定放大器(9)的输出信号。