[发明专利]基于多信号融合的弱磁场检测装置

摘要

本发明涉及一种基于多信号融合的弱磁场检测装置，圆偏振抽运光从外部穿入碱金属原子气室，线偏振探测光从外部穿过高反射镜上的圆孔进入碱金属原子气室，线偏振探测光经高反射镜和半透半反镜片产生多次反射，一部分透射后经过检偏器进入光电二极管阵列，由光电二极管阵列中的光电二极管分别接收不同状态的线偏振探测光的信号；信号处理电路采集光电二极管阵列上传输的多个光信号，并对每一路信号进行分析、对比，从而得到线偏振探测光经历每一次反射后的变化信息。本发明具有结构紧凑、光与原子作用距离长、可实现微型化、便于构建、检测灵敏度高、检测信息量大、空间分辨率高、灵活性好、体积小、可实现小型化集成化、功能易于扩充、应用范围广等特点。

主权项

1.一种基于多信号融合的弱磁场检测装置，包括多层磁屏蔽罩（1）、线偏振探测光（2）、高反射镜上的圆孔（3）、碱金属原子气室（4）、高反射镜片（5）、碱金属原子（6）、圆偏振抽运光（7）、半透半反镜片（8）、检偏器（9）、信号处理电路（10）、光电二极管阵列（11），其特征在于：所述碱金属原子气室（4）置于多层磁屏蔽罩（1）内，所述碱金属原子气室（4）内设有高反射镜片（5）和半透半反镜片（8），高反射镜片（5）与半透半反镜片（8）之间的空腔中具有碱金属原子（6），多层磁屏蔽罩（1）下面放置检偏器（9）和信号处理电路（10），信号处理电路（10）上面设有光电二极管阵列（11）；所述圆偏振抽运光（7）从外部穿入碱金属原子气室（4），所述线偏振探测光（2）从外部穿过高反射镜（5）上的圆孔（3）进入碱金属原子气室（4），在圆偏振抽运光（7）的不断抽运下碱金属原子（6）产生极化，并在外部磁场的作用下产生的磁矩，磁矩使碱金属原子（6）的角动量与线偏振探测光（2）的光子相互作用使线偏振探测光（2）的偏振面发生偏转，该偏转角度与外部磁场、线偏振探测光（2）在碱金属原子气室（4）中的光程成比例；偏转的线偏振探测光（2）经高反射镜（5）和半透半反镜片（8）产生多次反射，在半透半反镜片（8）上的一部分光被反射回原子气室，另一部分透射后经过检偏器（9）进入光电二极管阵列（11）上对应的光电二极管，由光电二极管阵列（11）中的各个光电二极管分别接收不同偏振面偏转角、振幅值、相位信息的线偏振探测光（2）的状态信号；所述信号处理电路（10）采集光电二极管阵列（11）上传输的多个光信号，并对每一路信号进行分析、对比，从而得到线偏振探测光（2）经历每一次反射后的变化信息，并分别处理每一次反射后的光信息变化同，可以更好、更准确地研究碱金属原子在外磁场作用下的量子信息，研究探测光在碱金属原子与外磁场共同作用下的偏振态及相位信息的变化，从而提高弱磁场的检测灵敏度、分辨率。