[发明专利]一种SERF原子磁强计的电子极化率双轴原位测量系统及方法

说明书

一种SERF原子磁强计的电子极化率双轴原位测量系统及方法，通过在检测激光模块中设置将检测激光器发出的激光一分为二的第一偏振分光棱镜，其中第一束检测激光沿X轴穿越碱金属气室以测量检测轴电子极化率信息，第二束检测激光与抽运激光模块形成的抽运光耦合后沿Z轴穿越碱金属气室以测量抽运轴电子极化率信息，所述检测轴电子极化率Px通过对X轴方向旋光角θx的测量实现原位测量，所述抽运轴电子极化率Pz通过对Z轴方向旋光角θz的测量实现原位测量，有利于在SERF原子磁强计正常工作时完成碱金属电子双轴极化率的在线测量，提高测量效率。

技术领域

本发明涉及SERF原子磁强计测量技术，具体涉及一种SERF原子磁强计SERF原子磁强计的电子极化率双轴原位测量系统及方法，通过在检测激光模块中设置将检测激光器发出的激光一分为二的第一偏振分光棱镜，其中第一束检测激光沿X轴(检测轴)穿越碱金属气室以测量检测轴电子极化率信息，第二束检测激光与抽运激光模块形成的抽运光耦合后沿Z轴(抽运轴)穿越碱金属气室以测量抽运轴电子极化率信息，所述检测轴电子极化率Px通过对X轴方向旋光角旋光角θx的测量实现原位测量，所述抽运轴电子极化率Pz通过对Z轴方向旋光角旋光角θz的测量实现原位测量，双轴解决了抽运轴极化率难以测量的问题，并在SERF原子磁强计正常工作时实现了极化率的双轴测量。

背景技术

SERF原子磁强计SERF原子磁强计是一种高精度磁强计，其敏感介质碱金属原子(如钾、铷、铯等)的极化状态是决定SERF原子磁强计SERF原子磁强计灵敏度与信号强度的重要因素。碱金属原子的电子极化率是衡量极化状态的重要指标。目前，常用的碱金属电子极化率测量装置是基于SERF原子磁强计SERF原子磁强计的，由于使用近共振光抽运碱金属原子，抽运光几乎完全被碱金属吸收，因此难以使用抽运光信息测量抽运轴方向的电子极化率。此外常用的碱金属电子极化率测量方法一般只能测量单轴电子极化率信息，无法同时测量双轴极化率信息。本发明人认为，如果通过将检测激光器发出的激光一分为二，利用其中的一束与抽运光耦合，测量抽运轴极化率信息，另一束测量检测轴极化率信息，并通过测量旋光角旋光角与比例系数，则能实现碱金属原子的电子极化率双轴原位测量，克服常规极化率测量方法无法对于抽运轴极化率进行测量的缺陷，且无需在测量时对装置施加任何磁场或其他干扰信号，有利于降低测量对于SERF原子磁强计SERF原子磁强计的影响，实现双轴极化率的原位测量。有鉴于此，本发明人完成了本发明。

发明内容

本发明针对现有技术的缺陷或不足，提供一种SERF原子磁强计SERF原子磁强计的电子极化率双轴原位测量系统及方法，通过在检测激光模块中设置将检测激光器发出的激光一分为二的第一偏振分光棱镜，其中第一束检测激光沿X轴穿越碱金属气室以测量检测轴电子极化率信息，第二束检测激光与抽运激光模块形成的抽运光耦合后沿Z轴穿越碱金属气室以测量抽运轴电子极化率信息，所述检测轴电子极化率Px通过对X轴方向旋光角θx的测量实现原位测量，所述抽运轴电子极化率Pz通过对Z轴方向旋光角θz的测量实现原位测量，有利于在SERF原子磁强计SERF原子磁强计正常工作时完成碱金属电子双轴极化率的在线测量，提高测量效率。

本发明的技术解决方案如下：

一种SERF原子磁强计SERF原子磁强计的电子极化率双轴原位测量系统，其特征在于，包括检测激光模块和抽运激光模块，在所述检测激光模块中设置将检测激光器发出的激光一分为二的第一偏振分光棱镜，其中第一束检测激光沿X轴穿越碱金属气室以测量检测轴电子极化率信息，第二束检测激光与所述抽运激光模块形成的抽运光耦合后沿Z轴穿越所述碱金属气室以测量抽运轴电子极化率信息。

所述检测轴电子极化率Px通过对X轴方向旋光角θx的测量实现原位测量，所述抽运轴电子极化率Pz通过对Z轴方向旋光角θz的测量实现原位测量。

采用以下计算公式：