[发明专利]基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量方法及测量装置

权利要求书

1.一种基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量装置，所述测量装置包括有：激光光源、起偏器、第一线圈、碱金属原子气室、第二线圈、检偏器、光电探测器、示波器；

所述激光光源依次连接起偏器、碱金属原子气室和检偏器，频率为碱金属原子共振频率的激光由激光光源发射后经过所述起偏器后变成线偏振光；

所述碱金属原子气室两端设置第一线圈与第二线圈；

碱金属原子气室内沿所述线偏振光传播方向产生交变磁场；

旋转偏振光经过检偏器后光功率发生变化，利用光电探测器对光功率发生变化的旋转偏振光的光功率进行探测并转化为光电压信号；

其特征在于：还包括有信号发生器和锁相放大器；

所述光电探测器有两个输出端，分别与所述锁相放大器和所述示波器的输入端相连；

所述光电压信号的交流分量由所述锁相放大器检测，所述光电压信号的直流分量由所述示波器检测；

通过信号发生器对第一线圈和第二线圈提供方波电压；

所述信号发生器有三个输出端，分别与所述第一线圈的一端、所述第二线圈一端以及所述锁相放大器输入端相连，所述第一线圈、所述第二线圈的另一端均接地；

根据锁相放大器检测的光电压信号的交流分量U_A1和示波器检测的光电压信号U_D2的直流分量求得所述碱金属原子蒸气密度N，且

其中，m为电子质量，ε₀为真空介电常数，c为真空光速，e为电子电量，f为振子强度，l为碱金属原子气室的长度，g是朗德因子，μ是玻尔磁子，B是磁感应强度，为普朗克常数h与2π的比值，Γ为谱线宽度，U_A1为光电压信号的交流分量电压信号大小，R₁为锁相放大器光电转换系数，U_D2为光电压信号的直流分量电压信号大小，R₂为示波器光电转换系数。

2.如权利要求1所述的基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量装置，其特征在于：所述线偏振光进入碱金属原子气室后发生旋转形成旋转偏振光，所述旋转偏振光的旋转角为

其中，U_A1为光电压信号的交流分量电压信号大小，R₁为锁相放大器光电转换系数，U_D2为光电压信号的直流分量电压信号大小，R₂为示波器光电转换系数。

3.如权利要求1所述的基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量装置，其特征在于：碱金属原子包括锂、钠、钾、铷和铯。