[发明专利]基于碱金属激光器的原子磁力计

说明书

本公开提供了一种基于碱金属激光器的原子磁力计，包括半导体激光器，输出半导体激光；聚焦镜，连接到所述半导体激光器，将泵浦光聚焦；偏振器件，连接到所述聚焦镜，用于实现半导体激光与碱金属激光的耦合，碱金属气室，连接到所述偏振器件，所述碱金属气室设置于碱金属激光的谐振腔内；第一高反射镜，连接到所述碱金属气室；第二高反射镜，与第一高反射镜形成碱金属激光的谐振腔，对碱金属激光实现光放大；功率计，连接至第二高反射镜，用于测量碱金属激光透过第二高反射镜的输出功率。该基于碱金属激光器的原子磁力计通过测量碱金属激光器的输出功率获得碱金属气室所属位置的磁场信息，减小了后续信号处理的难度。

技术领域

本公开涉及磁场探测领域，尤其涉及一种基于碱金属激光器的原子磁力计。

背景技术

基于无自旋交换弛豫(SERF)效应搭建的碱金属(钾、铷、铯)原子磁力计具有磁场强度探测灵敏度高的特点，目前已达到0.16fT/Hz1/2，使其在物质结构分析、矿产勘探、生物医疗、深海反潜等领域具有广泛应用前景。

基于法拉第旋光效应设计的SERF磁力计一般使用半导体激光器。该类型磁力计通过测量探测光经过碱金属气室后的偏振面旋转角度测量磁场。但是由于微弱磁场引起的偏振面旋转角度小，对透过光的偏振面进行分析时，需要对微弱的光信号进行处理，因此该类型磁力计在提高信噪比方面存在瓶颈。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本公开提供了一种基于碱金属激光器的原子磁力计，以至少部分解决以上所提出的技术问题。

(二)技术方案

根据本公开的一个方面，提供了一种基于碱金属激光器的原子磁力计，包括

半导体激光器，输出半导体激光；

聚焦镜，连接到所述半导体激光器，将泵浦光聚焦；

偏振器件，连接到所述聚焦镜，用于实现半导体激光与碱金属激光的耦合，

碱金属气室，连接到所述偏振器件，所述碱金属气室设置于置于碱金属激光的谐振腔内；

第一高反射镜，连接到所述碱金属气室；

第二高反射镜，与第一高反射镜形成碱金属激光的谐振腔，对碱金属激光实现光放大；

功率计，连接至第二高反射镜，用于测量碱金属激光透过第二高反射镜的输出功率。

在一些实施例中，所述碱金属气室包括：

第一碱金属气室，连接至所述偏振器件，第一碱金属气室内的碱金属原子在泵浦光的作用下能够实现粒子数反转；

第二碱金属气室，连接至所述偏振器件或第一碱金属气室，蒸气室内的碱金属原子在碱金属激光的作用下，能够实现自旋极化方向一致。

在一些实施例中，碱金属激光每次经过第二碱金属蒸气室均引起偏振面的角度变化，改变碱金属激光的单程损耗。

在一些实施例中，所述的原子磁力计，还包括：

温控炉，用于控制碱金属蒸气室的温度；

窄带滤光片，设置于所述第二高反镜与所述功率计之间，用于滤除预定波长以外的其他杂散光。

在一些实施例中，碱金属气室内充有包括钾、铷、铯中至少一种碱金属原子。

在一些实施例中，半导体激光的偏振态为垂直线偏振，碱金属激光的偏振态的平行线偏振；或者半导体激光的偏振态为平行线偏振，碱金属激光的偏振态的垂直线偏振。

在一些实施例中，所述偏振器件为偏振分光立方体或格兰激光棱镜。