[发明专利]一种基于分布式光调制的原子磁梯度测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于分布式光调制的原子磁梯度测量装置，其特征在于，包括泵浦光路模块(1)、探测光路模块(2)、原子气室(3)、温度控制模块(4)和信号分析控制模块(5)；

所述原子气室(3)包括第一原子气室(301)和第二原子气室(302)；

所述泵浦光路模块(1)用于产生泵浦激光极化第一原子气室(301)和第二原子气室(302)中的碱金属原子介质，其包括泵浦激光控制器(101)、泵浦激光器(102)、第一分光片(103)、第一二分之一波片(104)、偏振分光镜(105)、第一激光功率调制元件(106)、第一扩束镜(107)、第一起偏器(108)、第一四分之一波片(109)、第一反射镜(110)、第二激光功率调制元件(111)、第二扩束镜(112)、第二起偏器(113)以及第二四分之一波片(114)；所述泵浦激光器(102)用于发射泵浦激光；所述第一分光片(103)用于将泵浦激光分为泵浦光参考光束(1A)和泵浦光主光束(1B)；所述泵浦激光控制器(101)设置在泵浦光参考光束(1A)光路上并用于实现对泵浦激光器(102)的泵浦激光频率的选择及锁定；所述偏振分光镜(105)用于将泵浦光主光束(1B)分为泵浦光第一光束(1C)和泵浦光第二光束(1D)，所述第一二分之一波片(104)位于第一分光片(103)和偏振分光镜(105)之间，用于调整泵浦光第一光束和泵浦光第二光束的光功率；所述第一激光功率调制元件(106)、第一扩束镜(107)、第一起偏器(108)和第一四分之一波片(109)顺次设置在泵浦光第一光束(1C)的光路上，第一激光功率调制元件(106)用于实现对泵浦光第一光束(1C)的光功率进行调制，第一扩束镜(107)用于扩大泵浦光第一光束(1C)的光斑尺寸，第一起偏器108和第一四分之一波片109用于调整进入第一原子气室(301)的泵浦光第一光束(1C)的偏振状态；所述第一反射镜(110)、第二激光功率调制元件(111)、第二扩束镜(112)、第二起偏器(113)以及第二四分之一波片(114)顺次设置在泵浦光第二光束(1D)的光路上，第一反射镜(110)用于实现对泵浦光第二光束(1D)激光行进路线的调整，第二激光功率调制元件(111)用于实现对泵浦光第二光束(1D)光功率的调制，第二扩束镜(112)用于扩大泵浦光第二光束(1D)的光斑尺寸，第二起偏器(113)和第二四分之一波片(114)用于调整进入第二原子气室(302)的泵浦光第二光束(1D)的偏振状态；

所述探测光路模块(2)用于产生探测激光，探测激光经过第一原子气室301和第二原子气室302中的碱金属原子介质实现磁场信号探测；所述探测光路模块(2)包括探测激光控制器(201)、探测激光器(202)、第二分光片(203)、第二反射镜(204)、第三扩束镜(205)、第三起偏器(206)、激光偏振调制元件(207)、聚焦透镜(208)、第三反射镜(209)、第二二分之一波片(210)、沃拉斯顿棱镜(211)和平衡探测器(212)；所述探测激光器(202)发射探测激光；第二分光片(203)用于将探测激光分为探测光参考光束(2A)和探测光主光束(2B)；所述探测激光控制器(201)设置在探测光参考光束(2A)的光路上并用于实现对探测激光器(202)的探测激光频率的选择及锁定；所述第二反射镜(204)、第三扩束镜(205)和第三起偏器(206)顺次设置在探测光主光束(2B)的光路上，第二反射镜(204)用于实现对探测光主光束(2B)激光行进路线的调整，第三扩束镜(205)用于扩大探测光主光束(2B)的光斑尺寸，第三起偏器(206)用于调整进入第一原子气室(301)的探测光主光束(2B)的偏振状态；所述激光偏振调制元件(207)位于第一原子气室(301)和第二原子气室(302)之间，用于调制穿过第一原子气室(301)后进入第二原子气室(302)的探测光主光束(2B)的偏振状态；所述聚焦透镜(208)、第三反射镜(209)、第二二分之一波片(210)、沃拉斯顿棱镜(211)和平衡探测器(212)顺次设置在穿过第二原子气室(302)的探测光主光束(2B)的光路上，聚焦透镜(208)用于汇聚经过第二原子气室(302)的探测光主光束(2B)，探测光主光束(2B)经过第二二分之一波片(210)和沃拉斯顿棱镜(211)后被平衡探测器(212)接收，第三二分之一波片(210)、沃拉斯顿棱镜(211)和平衡探测器(212)用于检测探测光主光束(2B)经过第一原子气室(301)和第二原子气室(302)偏振方向的变化；

温度控制模块(4)用于控制第一原子气室(301)和第二原子气室(302)的温度；

所述信号分析控制模块(5)分别连接第一激光功率调制元件(106)、第二激光功率调制元件(111)、激光偏振调制元件(207)以及平衡探测器(212)。