[发明专利]一种基于零场共振的SERF原子磁强计及磁补偿方法

摘要

本发明公开了一种基于零场共振的SERF(Spin‑Exchange Relaxation‑Free)原子磁强计及磁补偿方法。通过在SERF原子磁强计的敏感轴上施加变化磁场获得零场共振信号，之后利用离散微分的方法获得零场共振信号的微分信号，然后改变垂直于敏感轴的两个方向的磁场大小，当总磁场为零时该微分信号的峰值有最大值，得到垂直于敏感轴两方向的磁场补偿值，最后调节敏感轴方向的磁场使SERF原子磁强计的输出为零，得到敏感轴方向的磁场补偿值。与现有技术相比，本发明是一种非调制的磁补偿方法，不需使用额外的锁相放大器，适用于小型化和集成化的SERF原子磁强计。

主权项

1.一种基于零场共振的SERF原子磁强计，其特征在于：包括三轴磁补偿线圈(4)、无磁电加热装置(5)、气室(6)组成的敏感表头系统，检测激光器(7)、起偏器一(8)、1/2波片(13)、偏振分光棱镜(14)、平衡探测器(15)、反射镜(17)组成的检测光学系统，抽运激光器(9)、扩束器(10)、起偏器二(11)、1/4波片(12)组成的抽运光学系统；坡莫合金磁屏蔽桶(1)、铁氧体磁屏蔽桶(2)、真空腔(3)组成的弱磁和真空的工作环境维持系统，以及数据采集系统(16)、信号发生器(18)组成的电子测控系统；所述坡莫合金磁屏蔽桶(1)、铁氧体磁屏蔽桶(2)、真空腔(3)、三轴磁补偿线圈(4)、无磁电加热装置(5)、气室(6)由外到内依次设置；所述检测激光器(7)发出的检测激光经起偏器一(8)从水平方向射入气室(6)后，经1/2波片(13)、偏振分光棱镜(14)分光，一束透射光直接进入平衡探测器(15)，另一束反射光经反射镜(17)进入平衡探测器(15)，所述抽运激光器(9)发出的抽运激光从竖直方向经扩束器(10)、起偏器二(11)、1/4波片(12)射入气室(6)，所述数据采集系统(16)、信号发生器(18)分别连接平衡探测器(15)和三轴磁补偿线圈(4)；通过维持弱磁环境，加热气室并对原子进行光抽运使气室中的原子工作于SERF态，并通过信号发生器(18)对三轴磁补偿线圈(4)在垂直于抽运激光和检测激光的敏感轴方向上施加一个大小随时间变化的磁场，激励SERF原子磁强计获得零场共振信号。