[发明专利]一种用于光泵浦装置中的轴向磁场调整装置及调整方法

摘要

本发明涉及光泵浦技术领域，具体地涉及可用于光泵浦装置中的轴向磁场调整装置及相应的调整方法。本发明所述装置包括光泵浦发生组件S1、磁场强度和位置探测组件S2、磁场位置调节组件S3以及磁场发生控制组件S4。本发明利用磁场的矢量叠加进行磁场强度和位置控制，具有较高的灵敏度并且没有引入额外的剩余磁场，结构简单，体积较小，能够在磁屏蔽桶内部实现磁场调节。

主权项

1.一种用于光泵浦装置中的轴向磁场调整装置，其特征在于：所述装置包括光泵浦发生组件(S1)、磁场强度和位置探测组件(S2)、磁场位置调节组件(S3)以及磁场发生控制组件(S4)，所述光泵浦发生组件(S1)用于产生光泵浦现象，所述磁场强度和位置探测组件(S2)用于测量轴向磁场强度以及轴向磁场与原子气室的位置偏差，所述磁场位置调节组件(S3)用于形成新的可控制的调节磁场，调整轴向磁场的位置，所述磁场发生控制组件(S4)通过比较原子气室中碱金属原子的实际Larmor进动频率ωL＝γB0t与设定的轴向主磁场强度B0对应的Larmor进动频率ωa＝γB0，控制主磁场线圈调整轴向磁场强度，控制射频磁场线圈实现轴向磁场位置和强度探测，控制两组位置调节磁场线圈调节轴向磁场与原子气室的相对位置，以实现轴向磁场与原子气室的空间对准，其中，γ为原子气室内碱金属原子的旋磁比，B0t为实际磁场强度，B0为设定的轴向主磁场强度；所述光泵浦发生组件(S1)包含泵浦激光器(1)、一号起偏器(2)、四分之一波片(3)、扩束系统(4)、充有碱金属蒸汽和缓冲气体的原子气室(5)和主磁场线圈(12)，所述泵浦激光器(1)、一号起偏器(2)、四分之一波片(3)、扩束系统(4)、充有碱金属蒸汽和缓冲气体的原子气室(5)位于同一光路上，并且该光路的轴线及主磁场线圈(12)的轴线与z轴重合；所述磁场强度和位置探测组件(S2)包含探测激光器(6)、二号起偏器(7)、射频磁场线圈(8)和光电探测器(9)，所述探测激光器(6)、二号起偏器(7)、射频磁场线圈(8)和光电探测器(9)位于同一光路上，并且该光路的轴线与x轴重合；所述磁场位置调节组件(S3)包含一号位置调节磁场线圈(13)和二号位置调节磁场线圈(14)，且一号位置调节磁场线圈(13)和二号位置调节磁场线圈(14)的轴线与z轴平行但不重合；当用所述磁场位置调节组件(S3)来调整轴向磁场与原子气室在x方向上相对位置的偏移时，一号位置调节磁场线圈(13)和二号位置调节磁场线圈(14)的轴线与x轴分别交于x＝b点和x＝‑b点；当用所述磁场位置调节组件(S3)来调整轴向磁场与原子气室在y方向上相对位置的偏移，一号位置调节磁场线圈(13)和二号位置调节磁场线圈(14)的轴线与y轴分别交于y＝b点和y＝‑b点；所述磁场发生控制组件(S4)包含处理器(10)和磁场产生控制器(11)，其中处理器(10)与光电探测器(9)连接，用于测量碱金属原子的Larmor进动频率和横向弛豫时间，磁场产生控制器(11)分别与射频磁场线圈(8)、主磁场线圈(12)、一号位置调节磁场线圈(13)和二号位置调节磁场线圈(14)相连，对磁场线圈提供驱动电流、控制磁场强度。