[发明专利]一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置有效

专利信息
申请号: 202110597232.X 申请日: 2021-05-31
公开(公告)号: CN113341235B 公开(公告)日: 2022-06-28
发明(设计)人: 石猛;张文彬;肖爱民;董文博;张建泉 申请(专利权)人: 中国科学院空间应用工程与技术中心
主分类号: G01R29/08 分类号: G01R29/08
代理公司: 北京轻创知识产权代理有限公司 11212 代理人: 翟磊
地址: 100094*** 国省代码: 北京;11
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摘要:
搜索关键词: 一种 基于 serf 磁力 磁场 微波 一体化 测量 装置
【权利要求书】:

1.一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,包括处理器、第一激发部件、第一信号获取部件、以及充入碱金属原子的原子气室;

所述第一激发部件用于将所述原子气室中的碱金属原子从基态激发至里德堡态;

所述第一信号获取部件用于:当待检测微波使处于里德堡态的碱金属原子发生变化时,获取第一信号数据;

所述处理器用于根据所述第一信号数据计算所述待检测微波的场强;

还包括第二激发部件和第二信号获取部件;

所述第二激发部件用于将所述原子气室中处于基态的碱金属原子极化,并使极化后的碱金属原子处于SERF态;

第二信号数据获取部件用于:当待检测磁场使处于SERF态的碱金属原子发生变化时,获取第二信号数据;

所述处理器用于:根据所述第二信号数据,计算所述待检测磁场的场强。

2.根据权利要求1所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述第一激发部件包括第一激光器、和第二激光器;

所述第一激光器用于发出第一激光,并通过所述第一激光将所述原子气室中处于基态的碱金属原子激发至中间态;

所述第二激光器用于发出第二激光,并通过所述第二激光将所述原子气室中处于中间态中间态的碱金属原子激发至里德堡态。

3.根据权利要求2所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述第一激发部件还包括第一偏振分束棱镜、第一半波片和第一半透半反镜、第二偏振分束棱镜、第二半波片和第二半透半反镜;

所述第一激光器、所述第一偏振分束棱镜、所述第一半波片和所述第一半透半反镜依次排列,以使所述第一激光依次经过第一偏振分束棱镜、所述第一半波片,并经所述第一半透半反镜反射后,得到第一入射激光;

所述第二激光器、所述第二偏振分束棱镜、所述第二半波片和所述第二半透半反镜依次排列,以使所述第二激光依次经过所述第二偏振分束棱镜、所述第二半波片,并经第二半透半反镜反射后,得到第二入射激光;

所述第一入射激光和所述第二入射激光相对且均入射所述原子气室,所述第一入射激光将所述原子气室中处于基态的碱金属原子激发至中间态,所述第二入射激光将所述原子气室中处于中间中间态的碱金属原子激发至里德堡态。

4.根据权利要求3所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述第一信号数据获取部件为第一光电探测器,所述第一光电探测器用于接收第一透射激光,当所述待检测微波使处于里德堡态的碱金属原子发生变化时,扫描第一入射激光的频率或第二入射激光的频率,得到EIT-AT分裂光谱信号,所述EIT-AT分裂光谱信号即为所述第一信号数据,其中,所述第一透射激光为所述第一入射激光经原子气室后射出的光。

5.根据权利要求4所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述处理器具体用于:根据所述EIT-AT分裂光谱信号得到分裂Δf,并根据第一公式计算得到所述待检测微波的场强|E|,所述第一公式为:其中,λp表示所述第一激光的波长,λc表示所述第二激光的波长,为普朗克常数,μmW表示里德堡原子能级的耦合常数。

6.根据权利要求5所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述第二激发部件包括:依次排列的泵浦激光器、四分之一波片、亥姆霍兹线圈,且所述原子气室位于所述亥姆霍兹线圈的磁场均匀区;

所述泵浦激光器用于发出为线偏振光的第三激光,所述第三激光经过所述四分之一波片后,得到为圆偏振光的第三入射激光,所述第三入射激光将所述原子气室中处于基态的碱金属原子极化,并使极化后的碱金属原子处于SERF态。

7.根据权利要求6所述的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置,其特征在于,所述第二激发部件还包括第三偏振分束棱镜,所述第三偏振分束棱镜位于所述泵浦激光器和所述四分之一波片之间。

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