[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

摘要

本发明公开了一种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，属于原子干涉仪技术领域。所述方法包括步骤：步骤一、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起偏器起偏变为线偏振光；步骤二、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；步骤三、利用光电探测器对检偏器输出的光功率进行探测并转化为光电压信号；步骤四、根据锁相放大器检测的光电压信号的交流分量和示波器检测的光电压信号的直流分量求得所述碱金属原子蒸气密度。本发明还提供一种基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量装置。利用本发明提供的方法及装置，利用碱金属原子蒸气的法拉第效应及相干探测实现微弱信号检测，提高测量精度。

主权项

1.一种基于相干探测的碱金属原子蒸气密度测量方法，其特征在于，所述方法包括步骤：步骤一、由激光光源发射的激光，经过起偏器起偏变为线偏振光；所述激光的频率为碱金属原子共振频率；步骤二、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；所述碱金属原子气室两端设置第一线圈与第二线圈，所述第一线圈与第二线圈的一端分别连接信号发生器，另一端均接地；所述的信号发生器对第一线圈和第二线圈施加方波调制电压，在碱金属原子气室内产生沿所述线偏振光传播方向的交变磁场，使线偏振光发生旋转；所述旋转形成的旋转角为一个极小量的角度；步骤三、所述旋转偏振光透过检偏器后，利用光电探测器对检偏器输出的光功率进行探测并转化为光电压信号，所述光电压信号的交流分量由锁相放大器检测，所述光电压信号的直流分量由示波器检测；步骤四、利用公式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；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，Г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。