[发明专利]一种铷原子磁力仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种铷原子磁力仪，属于原子磁力仪技术领域。

背景技术

弱磁探测是一个非常重要且具有很大发展前景的研究方向。目前，主要是采用超导量子干涉器件(Superconducting Quantum Interference Device)进行弱磁探测，其对于微弱磁场的测量具有高的灵敏度，但是该磁力仪装置复杂、对工作环境要求高、使用维护成本高，普适性差，不利于弱磁探测的研究发展。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种铷原子磁力仪，所述磁力仪依据磁场中原子与光场相互作用的原理，结合磁光共振频率与外磁场之间的关系，实现空间弱磁环境的绝对测量；所述磁力仪具有灵敏度高、能耗低、成本低、体积小等优点，在空间与地球物理、深空磁场探测、军事反潜、生物医学等方面都有着广泛的应用前景，具有重要的研究价值。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种铷原子磁力仪，所述磁力仪包括抽运激光器、λ/4波片、探测激光器、偏振片、原子气室、偏振分束器、光探测器放大器以及信号处理单元；

原子气室置于待测磁场中，λ/4波片置于抽运激光器与原子气室之间的光路上，偏振片置于探测激光器与原子气室之间的光路上，且所述两条光路相互垂直；原子气室先后依次与偏振分束器、光探测器、放大器、信号处理单元电气连接，用于对原子气室中铷原子与抽运激光以及探测激光相互作用所产生的含磁信息的调制光学信号进行处理、分析，得到待测磁场的磁场强度。

进一步的，抽运激光器产生的抽运激光与探测激光器产生的探测激光的失谐度为2kHz～20kHz，优选5kHz～10kHz。

抽运激光器输出的光功率为30mW～50mW。

原子气室内还充有氮气和氩气，且氮气与氩气的体积比为2～6:1。

所述铷原子磁力仪工作时，原子气室内为恒温环境，温度为80℃～120℃。

有益效果：

本发明所述磁力仪通过对磁场中铷原子与光场相互作用产生的磁光旋转效应进行检测，再利用磁光共振频率与外磁场之间的关系，通过高灵敏度低噪声弱磁检测技术实现磁场的准确测量。

本发明所述磁力仪具有灵敏度高、能耗低、成本低、体积小等优点，在空间与地球物理、深空磁场探测、军事反潜、生物医学等方面都有着广泛的应用前景，具有重要的研究价值。

附图说明

图1为本发明所述铷原子磁力仪的结构示意图。

图2为实施例中所述铷原子的磁光共振检测信号图。

图3为采用实施例中铷原子磁力仪测得的磁场信号图。

其中，1-抽运激光器，2-λ/4波片，3-探测激光器，4-偏振片，5-原子气室，6-偏振分束器，7-光探测器，7-1-光探测器Ⅰ，7-2-光探测器Ⅱ，8-放大器，9-信号处理单元。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

一种铷原子磁力仪，所述磁力仪包括抽运激光器1、λ/4波片2、探测激光器3、偏振片4、原子气室5、偏振分束器6、光探测器Ⅰ7-1、光探测器Ⅱ7-2、放大器以8及信号处理单元9，如图1所示；

各部件之间的组装关系如下：原子气室5置于待测磁场中，λ/4波片2置于抽运激光器1与原子气室5之间的光路上，偏振片4置于探测激光器3与原子气室5之间的光路上，且所述两条光路相互垂直；原子气室5先后依次与偏振分束器6、光探测器7、放大器8、信号处理单元9电气连接，用于对原子气室5中铷原子与抽运激光以及探测激光相互作用所产生的含磁信息的调制光学信号进行处理、处理，得到待测磁场的磁场强度；