[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

说明书

本发明涉及一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置，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，首先，第一激发部件将原子气室中的碱金属原子从基态激发至里德堡态，然后，当待检测微波使处于里德堡态的碱金属原子吸收光谱发生变化时，第一信号获取部件获取光谱信号，最后，处理器用于根据光谱信号计算待检测微波的场强。利用里德堡原子的量子相干特性，具有远优于传统的偶极矩天线测量微波的场强的优势，能够使测量精度达到达到uV/cm量级，利用SERF磁力仪系统可以比传统磁力仪更高的精度，实现fT量级的磁场量程。利用同一碱金属原子气室，在另外方向加入泵浦光，结合SERF磁力仪优势，实现了高精度磁场和微波场同时测量。

技术领域

本发明涉及精密测量技术领域，尤其涉及一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置。

背景技术

电磁场测量是精密测量科学中最重要的物理参量之一。其中，电磁场测量中的弱磁测量在资源勘探、磁性物质检测、生物医学和航空航天领域有重要的应用价值。

SERF磁力仪比起传统的霍尔效应传感器、磁通门磁力仪等具有高灵敏度、小体积、低成本等优势。SERF磁力仪利用原子气室内的原子自旋保持超高的相干性，对于磁场具有异常的灵敏性，其测量磁场的精度能到fT量级。

微波场也属于电磁场，微波场的测量在通信、雷达、工业生产、遥感和天文观测等领域具有重要应用。目前测量高精度的微波主要依靠传统偶极天线测量，测量精度很难达到uV/cm量级。利用里德堡原子的量子相干特性(电磁感应透明EIT和Autler-Townes效应)测量微波电场的强度，具有远优于传统的偶极矩天线测量的微波电场强度的优势。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置。

本发明的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置的技术方案如下：

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。

本发明的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置的有益效果如下：

首先，第一激发部件将原子气室中的碱金属原子从基态激发至里德堡态，然后，当待检测微波使处于里德堡态的碱金属原子发生变化时，第一信号获取部件获取第一信号数据，最后，处理器用于根据第一信号数据计算待检测微波的场强，利用里德堡原子的量子相干特性测量微波的场强，具有远优于传统的偶极矩天线测量微波的场强的优势，能够使测量精度达到达到uV/cm量级，以满足精确测量的要求。

在上述方案的基础上，本发明的一种基于SERF磁力仪的磁场微波场一体化测量装置还可以做如下改进。

进一步，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的碱金属原子激发至里德堡态。

进一步，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；