[发明专利]基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法及装置

权利要求书

1.一种基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）、将一束探测光分成两束强度相同的平行光后均入射至内部充有碱金属原子的原子气室（8）内，两束探测光与碱金属原子作用后又从原子气室（8）另一侧透射并同时被平衡探测器（9）探测，获得无多普勒背景的信号；（b）、引入一束耦合光入射至原子气室（8）且与其中一束探测光反向共线；所述探测光中心波长与碱金属原子的基态到第一激发态的跃迁共振，耦合光中心波长与碱金属原子的第一激发态到高激发态的跃迁共振；（c）、扫描耦合光频率，平衡探测器（9）就可以获得关于探测光的电磁感应透明光谱；（d）、将原子气室（8）置于待测磁场表面，如果在激光经过的路线上存在外磁场，碱金属原子的各能级就会在磁场的作用下分裂成相应的磁子能级；这样就可能存在多个能级跃迁组合，原本单个EIT光谱峰就会分裂为多个子EIT光谱峰；通过标定子EIT光谱的峰值对应的能级跃迁组合，就可以计算出子EIT峰值之间的间隔，即可以计算出在磁场强度B作用下，参与EIT效应的各能级分裂的大小；用此方法可以通过测量各个子峰值之间的分裂，从而推导出磁场强度B。

2.如权利要求1所述的基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法，其特征在于，步骤（d）在测量三能级系统中的不同磁子能级跃迁组合的峰值间隔后，对多个峰值分裂间隔分别进行拟合，由于分裂间隔与磁场强度的大小呈线性关系，通过测量不同的EIT子峰之间的分裂间隔可以实现对所测量的磁场进行自校准。

3.如权利要求1或2所述的基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法，其特征在于，碱金属原子为铯原子，探测光中心波长为852nm，耦合光的中心波长为510nm。

4.一种基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的装置，用于实现如权利要求2所述的方法，包括探测激光器（1）、顺次位于探测激光器（1）出射光路上的第一1/2玻片（2）以及第一PBS分光棱镜（3）；第一PBS分光棱镜（3）的反射光路上设有饱和吸收光谱稳频装置（4），饱和吸收光谱稳频装置（4）的信号输出端与探测激光器（1）的电压控制端口相连接；第一PBS分光棱镜（3）的透射光路上顺次设有第二1/2玻片（5）、第二PBS分光棱镜（6）、内充碱金属原子且侧壁上设有入射窗口和出射窗口的原子气室（8）以及平衡探测器（9）；原子气室（8）位于第二PBS分光棱镜（6）的透射光路上；第二PBS分光棱镜（6）的反射光路上设有第一反射镜（7）；第一反射镜（7）的反射光路与第二PBS分光棱镜（6）的透射光路平行并穿过原子气室（8）；还包括耦合光激光器（10），耦合光激光器（10）的出射光路上设有移频装置（12），移频装置（12）的出射光路上顺次设有凸透镜（13）和第二反射镜（14），第二反射镜（14）的反射光路上设有位于原子气室（8）和平衡探测器（9）之间的双色反射镜（15）；双色反射镜（15）的反射光路与第二PBS分光棱镜（6）的透射光路反向重合；所述探测激光器（1）出射的探测光中心波长与碱金属原子的基态到第一激发态的跃迁共振，耦合光激光器（10）出射的耦合光中心波长与碱金属原子的第一激发态到高激发态的跃迁共振；所述双色反射镜（15）能反射耦合光并使探测光透射。

5.如权利要求4所述的基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的装置，其特征在于，原子气室（8）内充有铯原子蒸汽；探测激光器（1）出射的探测光中心波长为852nm；耦合光激光器（10）出射的耦合光中心波长为510nm；双色反射镜（15）能使波长为852nm的光透射并反射波长为510nm的光。

6.如权利要求4或5所述的基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的装置，其特征在于，耦合光激光器（10）的电压控制端连接有窄线宽稳频装置（11）进行频率锁定。

7.如权利要求4或5所述的基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的装置，其特征在于，原子气室（8）呈长方体结构，入射窗口和出射窗口设在原子气室（8）相对的两个侧面上且均采用0度双波长增透膜（16）镀膜处理。