[发明专利]一种高灵敏度全光铯原子磁力仪

摘要

本发明公开了一种高灵敏度全光铯原子磁力仪，属于一种原子磁力仪。该磁力仪有一磁屏蔽筒，磁屏蔽筒内放置有Cs原子气室，在Cs原子气室周围放置三轴亥姆霍兹线圈；磁屏蔽筒上分别设有泵浦光口、检测光口和出射光口；Cs原子气室为长方体，其中4个用于通过检测光形成反射的表面除检测光的入射光和出射光局部均镀上保偏膜，另外两个用于通过泵浦光的表面不镀膜；检测光激光器发射的检测光经偏振片和小孔光阑进入Cs原子气室，在气室各表面经多次反射后出射，出射光的偏振面将旋转一个角度，Cs原子气室中放入1滴Cs和100Torr的He气和20Torr的N₂气，工作于常温下。优点：结构简单，不需对其进行加热，仍能保持较高的灵敏度。

主权项

1. 一种高灵敏度全光铯原子磁力仪，包括磁屏蔽筒（1），磁屏蔽筒（1）内放置有Cs原子气室（8），在Cs原子气室（8）周围放置三轴亥姆霍兹线圈（7）；磁屏蔽筒（1）上分别设有泵浦光口（6）、检测光口（2）和出射光口（9）；泵浦光口（6）外侧对应设有泵浦光激光器（4）以及对泵浦光的幅度进行方波调制的电光调制器，泵浦光激光器（4）的频率锁定在Cs原子D1线F_g=3→F_e=4共振线处；检测光口外侧对应设有检测光激光器（3），检测光激光器（3）的频率锁定在Cs原子D2线F_g=4→F_e=5共振线处，被调制的泵浦光经扩束器（5）进行扩束后，采用偏振片和λ/4波片变成圆偏振光照射Cs原子气室；出射光口（9）外侧对应设有检测装置；检测装置检测圆二向色性介质导致的偏振光的偏振面旋转，经转换电路后做差、放大、滤波后，利用锁相放大器测量输出信号；其特征在于：所述的Cs原子气室为长方体，其中4个用于通过检测光形成反射的表面除检测光的入射光和出射光局部均镀上保偏膜，另外两个用于通过泵浦光的表面不镀膜；检测光激光器发射的检测光经偏振片和小孔光阑进入Cs原子气室，在气室各表面经多次反射后出射，出射光的偏振面将旋转一个角度，检测光偏振面旋转角q为其中：l指泵浦光与检测光交叉区长度，c指光速，r_e指经典电子半径，n指粒子数密度，f_D指振子强度，P_x指原子极化在检测光方向的投影，L(n)指洛伦兹线型；Cs原子气室中放入1滴Cs和100Torr的He气和20Torr的N₂气，工作于常温下。