[发明专利]磁梯度系统及其检测方法

说明书

本发明涉及一种磁梯度系统及其检测方法。信号发生模块用于产生周期性变化的调制信号。激光模块与信号发生模块连接。激光模块经调制信号调制后，输出波长周期性变化的泵浦光。光功率稳定模块设置于泵浦光的光路上，用于将泵浦光转换成光功率稳定的泵浦光。圆偏振模块设置于光功率稳定的泵浦光的光路上，用于将光功率稳定的泵浦光转换成圆偏振光。半透半反镜模块设置于圆偏振光的光路上，用于将圆偏振光转换成第一圆偏振光与第二圆偏振光。第一原子气室设置于第一圆偏振光的光路上，第一圆偏振光经第一原子气室后出射第一探测光。第二原子气室设置于第二圆偏振光的光路上，第二圆偏振光经第二原子气室后出射第二探测光。

技术领域

本申请涉及量子精密测量技术领域，特别是涉及一种磁梯度系统及其检测方法。

背景技术

微弱磁场信号的检测可应用于很多重要领域，例如无损检测、地质勘探、水下长波通讯和地磁导航等。传统的磁通门测量的磁场一般在nT量级，无法实现更加微弱的磁场测量。基于量子效应研制的磁强计和梯度计主要有两大类，一类是基于超导量子干涉器所研制的磁强计或梯度计，另一类是原子磁力仪或磁梯度计。原子磁力仪不需要庞大的制冷装置，更容易实现装置的小型化，同时灵敏度也能达到亚fT量级，在很多领域都有较为广泛的应用。

然而，传统的磁梯度计设置有多个射频线圈和声光调制器。射频线圈和声光调制器的设置，引入了磁场噪声，进而导致了磁梯度计的灵敏度偏低。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种磁梯度系统及其检测方法。

本申请提供一种磁梯度系统。所述磁梯度系统包括信号发生模块、激光模块、光功率稳定模块、圆偏振模块、半透半反镜模块、第一原子气室以及第二原子气室。所述信号发生模块用于产生周期性变化的调制信号。所述激光模块与所述信号发生模块连接。所述激光模块经所述调制信号调制后，输出波长周期性变化的泵浦光。

所述光功率稳定模块设置于所述泵浦光的光路上，用于将所述泵浦光转换成光功率稳定的泵浦光。所述圆偏振模块设置于所述光功率稳定的泵浦光的光路上，用于将所述光功率稳定的泵浦光转换成圆偏振光。所述半透半反镜模块设置于所述圆偏振光的光路上，用于将所述圆偏振光转换成第一圆偏振光与第二圆偏振光。所述第一原子气室设置于所述第一圆偏振光的光路上，所述第一圆偏振光经所述第一原子气室后出射第一探测光。所述第二原子气室设置于所述第二圆偏振光的光路上，所述第二圆偏振光经所述第二原子气室后出射第二探测光。

在一个实施例中，所述信号发生模块包括第一信号发生器、第二信号发生器以及信号转换器。所述第一信号发生器用于产生锯齿波信号。所述第二信号发生器的输入端与所述第一信号发生器的输出端连接。所述第二信号发生器经所述锯齿波信号控制产生不同频率的方波电压信号。所述信号转换器的输入端与所述第二信号发生器的输出端连接，用于将所述方波电压信号转换成电流信号。所述信号转换器的输出端与所述激光模块的调制端连接，所述激光模块经所述电流信号调制后，输出波长周期性变化的泵浦光。

在一个实施例中，所述磁梯度系统还包括第一光电探测模块、第二光电探测模块、第一锁相放大模块以及第二锁相放大模块。所述第一光电探测模块设置于所述第一探测光的光路上，用于将所述第一探测光转换成第一探测电信号。所述第二光电探测模块设置于所述第二探测光的光路上，用于将所述第二探测光转换成第二探测电信号。所述第一锁相放大模块的输入端分别与所述第二信号发生器的输出端和所述第一光电探测模块的输出端连接，用于接收所述第一探测电信号与所述方波电压信号，并根据所述方波电压信号对所述第一探测电信号进行解调获得第一鉴频信号。

所述第二锁相放大模块的输入端分别与所述第二信号发生器的输出端和所述第二光电探测模块的输出端连接，用于接收所述第二探测电信号与所述方波电压信号，并根据所述方波电压信号对所述第二探测电信号进行解调获得第二鉴频信号。