[发明专利]一种测量电场强度的原子传感器系统及电场强度测量方法

权利要求书

1.一种测量电场强度的原子传感器系统，其特征在于，包括：探测激光器、耦合激光器、激光滤波器、激光扩束装置、原子蒸汽腔、光谱探测器、锁相放大器和终端；

所述探测激光器，用于输出红色探测激光，所述耦合激光器，用于输出蓝色耦合激光；

所述激光滤波器，用于对所述红色探测激光和蓝色耦合激光进行过滤后传输至所述激光扩束装置；

所述激光扩束装置，用于对所述激光滤波器过滤后的红色探测激光和蓝色耦合激光的波束形状进行扩展后输出至原子蒸汽腔；

所述原子蒸汽腔，用于由经过所述激光扩束装置扩展后的红色探测激光对原子进行照射激励，同时，经过所述激光扩束装置扩展后的蓝色耦合激光对红色探测激光激励下的原子进行照射，形成电磁感应透明现象，使红色探测激光的透射率增加；

所述光谱探测器，用于对透过原子蒸汽腔的红色探测激光信号强度进行测量，并根据红色探测激光的扫频获取红色探测激光的透射光谱；

所述锁相放大器将光谱探测器输出的透射光谱电信号进行放大，并输出至所述终端，所述终端显示红色探测激光的透射光谱图，并根据所述透射光谱图进行计算得到电场强度；

其中，所述激光滤波器为可调谐、窄带激光滤波器，用于将红色探测激光和蓝色耦合激光的线宽调为kHz量级及以下，所述激光滤波器包括两个反射率在99.99％以上的镜面，两镜面反射面相对布置，两镜面反射面之间的距离通过压电陶瓷调节。

2.根据权利要求1所述的一种测量电场强度的原子传感器系统，其特征在于，所述探测激光器和耦合激光器为可调谐激光器，所述红色探测激光的波长范围为：750nm～810nm，中心波长为：780nm，频率扫描范围为：-40MHz～+40MHz；所述蓝色耦合激光的波长范围为：478nm～488nm，中心波长为：483nm。

3.根据权利要求1所述的一种测量电场强度的原子传感器系统，其特征在于，所述激光扩束装置用于将红色探测激光及蓝色耦合激光的波束形状同时扩展为圆柱形或矩形，所述激光扩束装置包括反射镜和透射镜。

4.根据权利要求3所述的一种测量电场强度的原子传感器系统，其特征在于，所述激光扩束装置包括柱面镜和凸透镜，所述原子蒸汽腔为矩形原子蒸汽腔。

5.一种电场强度测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：探测激光器输出红色探测激光，耦合激光器输出蓝色耦合激光；

步骤2：红色探测激光和蓝色耦合激光经激光滤波器过滤后分别进入激光扩束装置；

步骤3：激光扩束装置对红色探测激光和蓝色耦合激光的波束形状进行扩展；

步骤4：扩展后的红色探测激光进入原子蒸汽腔对原子进行照射激励，扩展后的蓝色耦合激光进入原子蒸汽腔对红色探测激光激励下的原子进行照射，形成电磁感应透明现象，使红色探测激光的透射率增加；

步骤5：光谱探测器对透过原子蒸汽腔的红色探测激光信号强度进行测量，并根据红色探测激光的扫频获取红色探测激光的透射光谱；

步骤6：锁相放大器对光谱探测器输出的透射光谱电信号进行放大，并输出至终端，终端显示红色探测激光的透射光谱图，并根据所述透射光谱图计算得到电场强度；

其中，所述激光滤波器为可调谐、窄带激光滤波器，用于将红色探测激光和蓝色耦合激光的线宽调为kHz量级及以下，所述激光滤波器包括两个反射率在99.99％以上的镜面，两镜面反射面相对布置，两镜面反射面之间的距离通过压电陶瓷调节。

6.根据权利要求5所述的一种电场强度测量方法，其特征在于，探测激光器和耦合激光器为可调谐激光器，所述红色探测激光的波长范围为：750nm～810nm，中心波长为：780nm，频率扫描范围为：-40MHz～+40MHz；所述蓝色耦合激光的波长范围为：478nm～488nm，中心波长为：483nm。

7.根据权利要求5所述的一种电场强度测量方法，其特征在于，所述激光扩束装置用于将红色探测激光及蓝色耦合激光的波束形状同时扩展为圆柱形或矩形，所述激光扩束装置包括反射镜和透射镜。

8.根据权利要求7所述的一种电场强度测量方法，其特征在于，所述激光扩束装置包括柱面镜和凸透镜，所述原子蒸汽腔为矩形原子蒸汽腔。