[发明专利]原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法及系统

权利要求书

1.一种原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，所述磁共振相位检测方法包括：

对原子气室内的原子进行抽运以使所述原子气室内的原子极化共振；

检测激光经过偏振分光棱镜(40)分为透射P偏光和反射S偏光；

根据所述透射P偏光的光强实现针对所述检测激光的光强的PID控制；

所述反射S偏光进入所述原子气室并输出反射光信号，将所述反射光信号转换为反射数字信号，将所述透射P偏光转换为透射数字信号；

将所述透射数字信号与所述反射数字信号进行差分处理以输出抑制噪声后的原子信号，根据所述抑制噪声后的原子信号获取原子自旋系综状态下的磁共振相位；在将所述透射数字信号与所述反射数字信号进行差分处理之前，所述磁共振相位检测方法还包括：

对所述透射数字信号进行分段处理以生成多段透射数字信号，对各段透射数字信号分别进行傅里叶分析处理以计算各段透射数字信号中的信号频率和信号强度，根据各段透射数字信号中的信号频率和信号强度分析检测激光噪声；

对所述反射数字信号进行分段处理以生成多段反射数字信号，对各段反射数字信号分别进行傅里叶分析处理以计算各段反射数字信号中的信号频率和信号强度，根据各段反射数字信号中的信号频率和信号强度分析通过所述原子气室后的综合噪声，所述综合噪声包括检测激光噪声和其余干扰噪声；

将所述检测激光噪声和所述综合噪声进行横向对比分析以确认检测激光器噪声被引入透射数字信号中并且被采集。

2.根据权利要求1所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，通过所述透射P偏光的光强实现针对所述检测激光的光强的PID控制具体包括：判断所述透射P偏光的光强是否处于设定光强阈值范围内，当所述透射P偏光的光强未处于设定光强阈值范围内时，调整所述检测激光的温度，直至所述透射P偏光的光强处于设定光强阈值范围内。

3.根据权利要求2所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，对所述透射数字信号进行分段处理之后，所述磁共振相位检测方法还包括：对所述透射数字信号进行信号放大、低通滤波以及降采样处理；对所述反射数字信号进行分段处理之后，所述磁共振相位检测方法还包括：对所述反射数字信号进行信号放大、低通滤波以及降采样处理。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，对原子气室内的原子进行抽运以使所述原子气室内的原子极化共振之前，所述磁共振相位检测方法还包括：在原子气室外部设置三维磁补偿线圈(30)，所述原子气室位于所述三维磁补偿线圈(30)的中心；调整所述原子气室的温度至设定工作温度，调整驱动激光器(10)的电流和温度以使原子极化率最大。

5.根据权利要求4所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，调整所述原子气室的温度至设定工作温度，调整驱动激光器(10)的电流和温度以使原子极化率最大之前，所述磁共振相位检测方法还包括：将所述检测激光器(20)的位置以及所述偏振分光棱镜(40)的位置进行调整并固定，在所述透射P偏光所在光路中加入光功率计，采集所述透射P偏光所在光路的多个透射光强，根据多个所述透射光强计算获取透射平均光强；在所述反射S偏光所在光路中加入光功率计，采集所述反射S偏光所在光路的多个反射光强，根据多个所述反射光强计算获取反射平均光强，根据所述透射平均光强和所述反射平均光强计算获取经过所述偏振分光棱镜(40)后的光强损耗；当所述光强损耗超出设定光强损耗阈值时，更换所述偏振分光棱镜(40)，重复上述步骤，直至所述光强损耗处于设定光强损耗阈值内。

6.根据权利要求4所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，所述三维磁补偿线圈(30)沿z方向对原子气室施加恒定磁场B0，沿y方向施加频率为f的正弦共振激励磁场。

7.根据权利要求6所述的原子自旋系综状态下的磁共振相位检测方法，其特征在于，所述正弦共振激励磁场的频率f可根据f＝γ*B0+f’来获取，其中，γ为原子气室中核自旋的旋磁比，f’为磁场误差量。