[发明专利]一种基于双抽运光束的无自旋交换弛豫原子自旋磁场测量装置

摘要

本发明涉及一种基于双抽运光束的无自旋交换弛豫原子自旋磁场测量装置。常规的无自旋交换弛豫原子自旋磁场测量装置仅采用一束圆偏振抽运激光对碱金属原子进行极化，由于碱金属原子密度大，导致抽运激光在经过碱金属气室过程中光强大幅衰减，引起原子极化率梯度大、平均极化率低等问题，制约了磁场测量装置信噪比的进一步提高。本发明设计的方法是，在常规的单抽运光束基础上增加一束反向抽运光，从而使正反两个方向的原子极化率梯度抵消，实现对原子更均匀的极化，从而解决常规方法存在的不足。

主权项

1.一种基于双抽运光束的无自旋交换弛豫原子自旋磁场测量装置，其特征在于：包括抽运激光器(1)、第一1/2波片(2)、第一偏振分光棱镜(3)、第二1/2波片(4)、第二偏振分光棱镜(5)、第一凸透镜(6)、第二凸透镜(7)、第一1/4波片(8)、第一反射镜(9)、正向抽运光束(10)、第二反射镜(11)、光纤耦合器(12)、单模保偏光纤(13)、光纤准直器(14)、第三1/2波片(15)、第三偏振分光棱镜(16)、第三凸透镜(17)、第四凸透镜(18)、第二1/4波片(19)、第三反射镜(20)、反向抽运光束(21)、检测激光器(22)、检测光束(23)、第四反射镜(24)、第一格兰泰勒棱镜(25)、第三1/4波片(26)、光弹调制器(27)、第二格兰泰勒棱镜(28)、光电探测器(29)、锁相放大器(30)、计算机(31)、磁屏蔽桶(32)、三轴磁补偿线圈(33)、无磁电加热烤箱(34)、碱金属气室(35)；在磁屏蔽桶(32)的内部，由外及内依次是：三轴磁补偿线圈(33)、无磁电加热烤箱(34)、碱金属气室(35)，磁屏蔽桶(32)用于为碱金属气室(35)提供原子自旋无自旋交换状态所需的弱磁场环境，三轴磁补偿线圈(33)用于补偿屏蔽桶内原子感受到的剩余磁场，无磁电加热烤箱(34)用于给碱金属气室(35)加热；抽运激光器(1)发射出线偏振激光光束，该光束依次经过第一1/2波片(2)和第一偏振分光棱镜(3)，之后分为相互垂直的两束光，其中与原传输方向垂直的一路光束经过第二反射镜(11)后进入光纤耦合器(12)，与原传输方向相同的一路光束之后通过第二1/2波片(4)、第二偏振分光棱镜(5)，之后通过第一凸透镜(6)和第二凸透镜(7)实现扩束，之后通过第一1/4波片(8)转换为圆偏振激光，之后通过第一发射镜(9)，成为正向抽运光束(10)，照射碱金属气室(35)，用于极化碱金属气室(35)中的碱金属原子；进入光纤耦合器(12)的激光通过单模保偏光纤(13)进入光纤准直器(14)，之后该激光转换为空间光，之后通过第三1/2波片(15)、第三偏振分光棱镜(16)，之后通过第三凸透镜(17)和第四凸透镜(18)实现扩束，之后通过第二1/4波片(19)转换为圆偏振激光，之后通过第三反射镜(20)，成为反向抽运光束(21)，照射碱金属气室(35)，用于极化碱金属气室(35)中的碱金属原子；检测激光器(22)发射出线偏振检测激光光束(23)，该光束依次经过第四反射镜(24)、第一格兰泰勒棱镜(25)、碱金属气室(35)、第三1/4波片(26)、光弹调制器(27)、第二格兰泰勒棱镜(28)，之后进入光电探测器(29)转换为电信号；锁相放大器(30)参考端连接光弹调制器(27)，信号输入端连接光电探测器(29)，从而解调出原子自旋进动信号；锁相放大器(30)与计算机(31)相连，计算机(31)用于显示并存储锁相放大器(30)提取的信号。