[发明专利]一种基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置

权利要求书

1.一种基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，包括碱金属气室，还包括对所述碱金属气室进行加热的烤箱、对所述碱金属气室进行磁屏蔽的磁屏蔽桶、对所述碱金属气室附近的微弱磁场进行补偿的信号发生器和三轴向磁线圈组、向所述碱金属气室发射入射抽运光的激光器，以及接收经所述碱金属气室射出的反射抽运光的光电探测器；所述碱金属气室、烤箱、磁线圈组、激光器以及光电探测器均放置于所述磁屏蔽桶的内部；还包括设于所述磁屏蔽桶外部的锁相放大器，所述锁相放大器与所述光电探测器相连，所述光电探测器将所述反射抽运光的光强变化信号转为电信号，所述锁相放大器解调所述光电探测器中的电信号，得到待测三轴磁场对应的电压信号；所述碱金属气室包括气室主体和气柄，所述气室主体内部或外部安装有第零号反射镜，所述第零号反射镜使所述激光器发出的入射抽运光与光电探测器接受到的反射抽运光互相垂直。

2.根据权利要求1所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述气室主体形状为直五棱柱，所述直五棱柱包括一个斜侧面和四个相邻且相互垂直的直角侧面，所述斜侧面与相邻直角侧面的夹角均为135°，所述气室主体斜侧面上设有第零号反射镜，所述第零号反射镜使所述激光器发出的入射抽运光与光电探测器接收到的反射抽运光相互垂直。

3.根据权利要求1所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述气室主体形状为正方体，所述气室主体内部安装有第零号反射镜，所述第零号反射镜工作面与相邻气室侧面的夹角均为135°，所述第零号反射镜使所述激光器发出的入射抽运光与光电探测器接受到的反射抽运光互相垂直。

4.根据权利要求1-3之一所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述三轴向磁线圈组包括X轴向磁线圈、Y轴向磁线圈和Z轴向磁线圈，所述信号发生器设于所述磁屏蔽桶外部，并向所述三轴向磁线圈组输入高频调制磁场。

5.根据权利要求1所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述碱金属气室的内部包括高压氮气和氦气，还包括钾、铷、铯三种碱金属中的一种或者多种，所述入射抽运光的波长处于所使用的碱金属原子D1线的中心。

6.根据权利要求1所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，还包括依次设于所述激光器和所述碱金属气室之间的准直透镜、偏振片、1/4波片；所述激光器发出的激光经所述准直透镜转换为准直的线偏振光，而后通过所述偏振片和1/4波片转换为准直的圆偏振光，所述准直的圆偏振光即为所述入射抽运光。

7.根据权利要求6所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述入射抽运光以与所述第零号反射镜的夹角为45°入射所述碱金属气室；或所述入射抽运光经第一反射镜反射使其传播方向与原方向垂直后，以与所述第零号反射镜的夹角为45°入射所述碱金属气室。

8.根据权利要求1-3之一所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述烤箱为高导热氮化硼材料，且其外表面贴有碱金属气室提供热源的加热膜；和/或所述激光器包括VCSEL激光器。

9.根据权利要求1所述的基于SERF的单光束反射式三轴磁场测量装置，其特征在于，所述气室主体形状为长方体，所述气室内部安装有第零号反射镜，所述第零号反射镜工作面与相邻气室侧面的夹角均为135°，所述第零号反射镜使激光器发出的入射抽运光与光电探测器接收到的反射抽运光相互垂直。