[发明专利]一种自动磁场测量方法及装置

权利要求书

1.一种自动磁场测量方法，其特征在于，步骤包括：

S1.制备冷原子团；

S2.将制备的冷原子团上抛或自由下落；

S3.当原子进入待测真空腔后利用两束拉曼激光与原子相互作用，使得原子团产生拉曼跃迁；

S4.探测原子的跃迁概率；

S5.扫描两束拉曼激光的相对频率，重复执行步骤S1～S4，直至获得当前作用位置处的拉曼谱；

S6.延迟拉曼π脉冲与原子作用的时间，重复执行步骤S1～S5，直至获得待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱；

S7.由所述待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱计算不同位置处的磁场强度。

2.根据权利要求1所述的自动磁场测量方法，其特征在于：所述步骤S1中具体在磁光阱中，通过调节磁光阱的参数制备处于F＝2的原子态上、温度≤10μk的冷原子团。

3.根据权利要求1所述的自动磁场测量方法，其特征在于：所述步骤S3中具体使用拉曼π脉冲与原子相互作用，所述拉曼π脉冲具体为小于2ms的短脉冲。

4.根据权利要求1所述的自动磁场测量方法，其特征在于：所述步骤S5中扫描拉曼激光的相对频率时的扫频步进小于拉曼π脉冲的频域展宽，以及扫频范围大于原子一阶塞曼频移。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的自动磁场测量方法，其特征在于，所述步骤S4的具体步骤为：预先布置用于探测原子态的探测腔，当原子经过探测腔时，打开探测光并持续指定长时间后，测量当前处于F＝2态的原子数N₂，间隔预设第一时间后将处于F＝1态的原子回泵到F＝2态，并在预设第二时间后再次打开探测光，测量当前原子团中处于F＝1态和F＝2态的总原子数为N₁+N₂，按照P₁＝1-N₂/(N₁+N₂)计算得到原子的跃迁概率。

6.根据权利要求1～4中任意一项所述的自动磁场测量方法，其特征在于：所述步骤S7的具体步骤为：

S71.分别获取左旋圆偏振拉曼激光、右旋圆偏振拉曼激光下所述待测真空腔内不同作用位置处的拉曼谱，由对应于左旋圆偏振拉曼激光、右旋圆偏振拉曼激光下所述拉曼谱中的三个共振频率分别计算第一共振频率与第三共振频率之差，得到共振频率差；

S72.分别根据所述共振频率差计算得到左旋圆偏振状态的磁场强度B_左、右旋圆偏振状态的磁场强度B_右；

S73.根据所述左旋圆偏振状态的磁场强度B_左、右旋圆偏振状态的磁场强度B_右计算绝对磁场强度

7.一种用于实施权利要求1～6中任意一项所述自动磁场测量方法的装置，其特征在于包括：

磁光阱组件，用于制备及囚禁冷原子团；

待测真空腔；

量子化磁场线圈，设置在所述待测真空腔外，用于产生量子化磁场；

拉曼激光系统，用于产生两束拉曼激光，并对两束拉曼激光的频率和相位进行控制；

原子态探测系统，用于探测原子的跃迁概率；

以及时序控制系统，用于控制磁光阱捕获、释放或上抛原子团、拉曼激光与原子团作用的时间以及原子末态的探测。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述磁光阱组件中制备的冷原子团处于F＝2的原子态上，且温度≤10μk。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于：所述原子态探测系统包括探测光、回泵光、光学反射镜、光学成像透镜以及光电探测系统，当原子经过探测腔时，打开所述探测光并持续指定长时间后，所述光电探测系统测量当前处于F＝2态的原子数，间隔预设第一时间后施加回泵光以将处于F＝1态的原子回泵到F＝2态，并在预设第二时间后再次打开探测光，所述光电探测系统测量当前原子团中处于F＝1态和F＝2态的总原子数，通过测量结果计算得到原子的跃迁概率。

10.根据权利要求7或8或9所述的装置，其特征在于：还包括光学1/4波片用于调整拉曼激光的偏振方向，所述光学1/4波片设置于待测真空腔的顶部位置处。