[发明专利]一种碱金属蒸汽的原子密度与极化率一体化测量装置

摘要

本发明公开了一种碱金属蒸汽的原子密度与极化率一体化测量装置，包括驱动激光子系统，测量敏感单元子系统，检测单元子系统。其中，测量敏感单元子系统的功能是为密度与极化率测量提供物理载体以及测试条件；驱动激光子系统的功能是极化气室中碱金属原子；检测单元子系统的功能是测量不同测试条件下检测光的偏转角，解算偏转角得到原子密度与极化率。该装置利用驱动激光子系统产生抽运光照射气室，在测量敏感单元子系统中加固定磁场以产生法拉第旋转角，利用检测单元子系统测量检测光的偏转角，最终通过数据处理器解算出原子密度与极化率。该装置具有测量系统简单，测量精度高的特点，对提高原子惯性与磁场测量的灵敏度具有重要作用。

主权项

一种碱金属蒸汽的原子密度与极化率一体化测量装置，其特征在于：包括驱动激光子系统(1)，测量敏感单元子系统(2)，检测单元子系统(3)；驱动激光子系统(1)的功能是极化碱金属气室中碱金属原子，驱动激光子系统(1)包括驱动激光器(11)、驱动扩束镜(12)、驱动偏振片(13)、驱动λ/4波片(14)，其中驱动激光器(11)产生对碱金属原子进行抽运的激光，通过驱动扩束镜(12)进行扩束，然后通过驱动偏振片(13)、驱动λ/4波片(14)使激光变为圆偏振光，进而极化碱金属原子；测量敏感单元子系统(2)的功能是为密度与极化率测量提供物理载体以及温度与法拉第磁场的测试条件，测量敏感单元子系统(2)包括气室(21)、烤箱(22)、法拉第磁线圈(23)，其中气室(21)中充有正压N2的碱金属蒸汽作为测量敏感介质，烤箱(22)用来维持一定的温度使碱金属原子保持气态，法拉第磁线圈(23)提供一个稳定的法拉第磁场；检测单元子系统(3)的功能是测量不同测试条件下检测光的偏转角，通过对偏转角的解算得到碱金属蒸汽的原子密度与极化率，检测单元子系统(3)包括检测激光器(31)、起偏器(32)、准直镜(33)、λ/2波片(34)、λ/4波片(35)、锁相放大器(36)、数据处理器(37)、光弹调制器(38)、检偏器(39)、光电探测器(310)，其中检测激光器(31)产生检测激光，检测激光经过起偏器(32)进行起偏后进入测量敏感单元子系统(2)，之后检测激光利用准直镜(33)进行准直，通过λ/2波片(34)检测抽运光导致的光旋角，再利用由λ/4波片(35)、锁相放大器(36)、光弹调制器(38)、光电探测器(310)所构成的光弹调制检测系统测量法拉第磁场导致的法拉第旋转角，检偏器(39)实现对检测激光的检偏，最终通过数据处理器(37)解算碱金属蒸汽的原子密度与极化率。