[发明专利]一种基于多程环形光腔的光泵原子磁力仪在审
| 申请号： | 201910667527.2 | 申请日： | 2019-07-23 |
| 公开（公告）号： | CN110261797A | 公开（公告）日： | 2019-09-20 |
| 发明（设计）人： | 李莹颖;徐馥芳;罗玉昆;马明祥;胡青青 | 申请（专利权）人： | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 |
| 主分类号： | G01R33/032 | 分类号： | G01R33/032 |
| 代理公司： | 长沙七源专利代理事务所(普通合伙) 43214 | 代理人： | 刘伊旸;周晓艳 |
| 地址： | 100071 *** | 国省代码： | 北京;11 |
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| 摘要： | 本发明提供一种基于多程环形光腔的光泵原子磁力仪，包括多程环形光腔模块、探测光路模块、磁场控制模块、信号分析控制模块和泵浦光路模块；所述多程环形光腔模块用于实现探测激光多次往返通过原子气室，所述探测光路模块用于实现对磁场内原子自旋进动状态的探测过程并将光信号转化为电压信号，所述磁场控制模块用于对原子屏蔽外部环境磁场并产生功能磁场，所述信号分析控制模块用于读取和分析原子自旋进动状态的电压信号并反馈输出磁场控制信号，所述泵浦光路模块用于为原子气室提供泵浦光。本发明通过多次反射探测激光延长了原子介质对探测激光的作用距离，增强了信号输出信号强度，进而提高了光泵原子磁力仪的磁场探测灵敏度。 | ||
| 搜索关键词： | 环形光 探测激光 光泵 磁场 探测光路模块 原子磁力仪 泵浦光路 磁场控制 电压信号 控制模块 信号分析 原子气室 进动 自旋 读取 磁场控制信号 信号输出信号 光信号转化 磁场探测 多次反射 反馈输出 探测过程 外部环境 原子介质 作用距离 磁力 泵浦光 灵敏度 屏蔽 往返 分析 | ||
【主权项】：
1.一种基于多程环形光腔的光泵原子磁力仪，其特征在于，包括多程环形光腔模块、探测光路模块、磁场控制模块和信号分析控制模块；所述多程环形光腔模块包括原子气室(11)、入射腔镜(12)、出射腔镜(13)和第一反射镜(14)，所述入射腔镜(12)和出射腔镜(13)分别设置在原子气室(11)的探测激光入射光路和探测激光出射光路上，所述第一反射镜(14)用于实现探测激光在入射腔镜(12)和出射腔镜(13)之间的来回反射，通过入射腔镜(12)、出射腔镜(13)和第一反射镜(14)间方位的配合实现探测激光多次往返通过原子气室(11)；所述探测光路模块包括探测激光器(21)、第二偏振分光镜(24)、第一光电探测器(25)和第二光电探测器(26)，所述探测激光器(21)用于向入射腔镜(12)发射探测激光，所述第二偏振分光镜(24)用于将从出射腔镜(13)射出的探测激光分为两束光功率相等的激光A和激光B，所述第一光电探测器(25)和第二光电探测器(26)分别设置在激光A和激光B的光路上并用于将光信号转化为电压信号；所述磁场控制模块包括围绕原子气室(11)设置的磁场线圈(31)以及用于控制磁场线圈(31)产生磁场强度的磁场驱动源(32)，通过所述磁场线圈(31)实现对原子的屏蔽外部环境磁场以及施加功能磁场；所述信号分析控制模块与第一光电探测器(25)、第二光电探测器(26)、磁场驱动源(32)分别连接，通过分析来自两个光电控制器的信号解算出原子自旋感受到的磁场强度数据并发出磁场控制信号。
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- 2018-12-29 - 2019-05-17 - G01R33/032
- 本发明提供一种磁场补偿装置，在超导屏蔽装置内首先采用超导量子干涉仪测量感应线圈感应到的磁通变化，超导量子干涉仪的稳定性比磁通门磁强计、光泵磁强计高三个数量级以上，则超导量子干涉仪测量的磁场噪声精度更高；补偿线圈采用超导材料构成，则在超低温环境下补偿线圈的电阻为零，可直接采用超导量子干涉仪的输出的第二感应电流进行驱动，不需要驱动电压；补偿线圈被驱动后，产生一个与磁通变化大小相等、方向相反的磁通来补偿引起磁通变化的磁场噪声；因此，本发明特别适用在低温超导屏蔽筒内实现超低噪声补偿，可以为超高精度的原子光学磁强计、超导磁强计建立fT级噪声的磁场空间。
- 一种屏蔽装置内部磁场噪声补偿装置-201811636727.3
- 韩晓东;宋新昌;车振;张晓锋;蔡逍 - 中国船舶重工集团公司第七一0研究所
- 2018-12-29 - 2019-05-17 - G01R33/032
- 本发明提供一种屏蔽装置内部磁场噪声补偿装置，首先通过屏蔽筒屏蔽大部分外部磁场，残留部分低磁噪声，然后再采用电流源驱动磁场线圈产生背景磁场，则低磁噪声和背景磁场共同构成屏蔽筒的内部磁场；则补偿线圈通过产生与内部磁场方向相反的感应磁场，与内部磁场相互抵消，便可将屏蔽筒的内部磁场大小调节或保持为所需数值；本发明设定第二交变电信号的频率后，铯光泵磁强计实时测量屏蔽筒内部磁场的大小，当屏蔽筒的内部磁场发生改变时，锁相补偿模块输出的控制电压也会发生相应的改变，从而去抵消内部磁场的增大或者补偿内部磁场的减小，即可实现屏蔽筒内部磁场大小的自动调节，使得在屏蔽筒内形成大磁场范围低磁场噪声的稳定磁场。
- 一种基于双吸收室的自激式激光光泵磁力仪系统-201811641202.9
- 石铭;王羚;张樊;顾清;郭立新 - 中国船舶重工集团公司第七一0研究所
- 2018-12-29 - 2019-05-17 - G01R33/032
- 本发明提供一种基于双吸收室的自激式激光光泵磁力仪系统，通过两个对称的自激式激光光泵磁力仪中的原子吸收室相互抵消相移，使本发明的自激式激光光泵磁力仪系统在不存在±90°移相电路的情况下，也能满足θ＝0°的相位条件，从而使整个自激式光泵磁力仪系统的电路结构大大简化，还能使自激式光泵磁力仪系统的共振谱线更加对称，能极大降低由原子能级共振谱线不对称而引起的转向差。
- 一种基于光学微腔的超灵敏度磁场传感器-201610270459.2
- 李宇波;华飞;王俊伟;毛达鹏;魏兵;王曰海;杨建义;郝寅雷;周强 - 浙江大学
- 2016-04-27 - 2019-04-30 - G01R33/032
- 本发明提供了一种基于光学微腔的超灵敏度磁场传感器。由固定封装在一起的微纳光纤、微管和磁流体而成光学微腔，微纳光纤环绕微管外壁一周，微管内部中空封装有磁流体，微纳光纤输入、出端分别连接宽谱光源和光谱分析仪，微纳光纤缠绕在微管外壁一圈并交叉重叠形成重叠区；电磁波由宽谱光源发出，经微纳光纤传输至光学微腔，再经微纳光纤输出至光谱分析仪。本发明中设置了将微纳光纤围绕微管一圈的结构，大大增加了电磁波与磁流体的接触，从而使其具有更高的灵敏度。
- 一种基于多模干涉光学微腔的超灵敏度磁场传感器-201610270638.6
- 李宇波;华飞;王俊伟;毛达鹏;魏兵;王曰海;杨建义;郝寅雷;周强 - 浙江大学
- 2016-04-27 - 2019-04-30 - G01R33/032
- 本发明公开了一种基于多模干涉光学微腔的超灵敏度磁场传感器。由固定封装在一起的微纳光纤、微管和磁流体构成光学微腔，微纳光纤以螺旋方式缠绕在微管外壁，微管中空，内部封装有磁流体，微纳光纤输入、输出端分别连接宽谱光源和光谱分析仪，微纳光纤缠绕在微管外壁的部分作为光纤环绕区，电磁波在其中可发生多模干涉；电磁波由宽谱光源发出，经微纳光纤传输至光纤环绕区，光纤环绕区中电磁波的倏逝波部分能够穿过微管管壁进入磁流体，经过此光学微腔的电磁波再经微纳光纤输出至光谱分析仪。本发明中设置了将微纳光纤环绕在微管上的结构，大大增加了电磁波与磁流体的接触，从而使其具有更高的灵敏度。
- 一种磁流体披覆侧抛光纤的磁场传感器及其制备与检测方法-201811602072.8
- 陈耀飞;罗云瀚;陈哲;董江莉;卢伟烨;卢惠辉;关贺元;张军 - 暨南大学
- 2018-12-26 - 2019-04-26 - G01R33/032
- 本发明涉及光纤磁场传感器技术领域，具体公开了一种磁流体披覆侧抛光纤的磁场传感器及其制备与检测方法，所述磁场传感器包括侧边抛磨光纤、披覆在抛磨区周围的磁流体、光源以及用于检测透射光谱的光谱仪，所述抛磨光纤是通过光纤抛磨掉部分包层制作而成；所述抛磨光纤上设有玻璃毛细管以及光学紫外胶，所述磁流体通过玻璃毛细管以及光学紫外胶密封包裹在侧边抛磨光纤周围；在磁场作用下，纳米粒子随磁场方向汇集或分散，使得纳米粒子的折射率受到磁场强度与方向的控制，从而在纳米粒子与抛磨光纤之间的倏逝场相互作用下，透射光谱信号会受到磁场强度与方向的控制，构成磁场传感器。本发明在于能灵敏地检测到磁场强度与方向的变化，有助于实现高灵敏度磁场测量。
- 一种光纤F-P腔磁场传感器及其制备方法-201910079116.1
- 李东红;周阳;高琦;徐俊 - 苏州德睿电力科技有限公司
- 2019-01-28 - 2019-04-26 - G01R33/032
- 本发明公开了一种光纤F‑P腔磁场传感器及其制备方法，磁场传感器包括无芯磁光光纤、同轴连接在无芯磁光光纤一端的第一单模光纤、同轴连接在无芯磁光光纤另一端的第二单模光纤；第一单模光纤的折射率与第二单模光纤的折射率相同；第一单模光纤的折射率与无芯磁光光纤的折射率相异。制备方法包括：（1）选取折射率相同的第一单模光纤和第二单模，并选取折射率与第一单模光纤相异的无芯磁光光纤；（2）将第一单模光纤的一端与无芯磁光光纤的一端同轴熔接；（3）将第二单模光纤的一端与无芯磁光光纤的另一端同轴熔接。本发明一种光纤F‑P腔磁场传感器及其制备方法，机械稳定性好，制作过程简单，可以实现批量化、高成品率和高重复率的生产。
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