CN109521376B - 基于微型原子气室的原子磁力仪 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种基于微型原子气室的原子磁力仪，是基于微型原子气室的Bell‑Bloom原子磁力仪，第一玻璃片、硅片以及第二玻璃片共同包围形成了碱金属气室，并通过微机电系统工艺制备成玻璃‑硅‑玻璃三层结构。每个第二内壁的表面镀有反射膜，且每个反射膜与第一硅表面夹角为锐角，可以使得进入碱金属气室的入射光被第二内壁上的反射膜反射，使得泵浦光在碱金属气室内沿水平方向传播，并到达另一个第二内壁的反射膜上后离开碱金属气室。同时，一束探测光通过第二玻璃片直接垂直进入碱金属气室，使得经反射膜反射的入射光与探测光实现两束光的正交，并进入到光电探测器进行探测，从而形成Bell‑bloom结构光泵原子磁力仪的构型。
Description
技术领域
本申请涉及原子气室领域，特别是涉及一种基于微型原子气室的原子磁力仪。
背景技术
高灵敏度磁力仪已经成为了很多科研领域中至关重要的工具，从生物医药到地球物理，再到基本对称性的验证，都离不开磁力仪的帮助。原子磁力仪有着天然的优势，对工作环境没有限制，并且具备发展成为芯片级别集成器件的潜力。随着芯片级原子器件的发展，基于MEMS工艺的微型原子气室已经广泛被应用。在光泵浦作用下，特定偏振状态的光被工作原子吸收，原子对光的吸收在满足能量守恒的同时还受到选择定则的约束，原子热平衡状态在光泵浦作用下被打破而产生一定的自旋取向，在光传播方向上形成宏观磁矩。宏观磁矩使原子在磁场中受到力矩作用，其围绕磁场作拉莫尔进动，进动频率与磁场成正比。
利用射频线圈产生的射频频率与拉莫尔频率产生共振的方法，或者利用对激光波长、强度或偏振态的调制频率与拉莫尔频率产生共振的方法，通过信号检测系统获取拉莫尔频率，根据其与磁场的正比例关系，得到磁场大小。对于Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪可以接近无自旋弛豫交换原理的磁力仪的灵敏度，并且可以在地磁范围内工作。但是，传统的Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪一般使用比较大的厘米量级的碱金属原子气室，体积较大，空间分辨率有限，且制造和可集成度低。
发明内容
基于此，有必要针对传统的Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪体积较大、制造和可集成度低的问题，提供一种基于微型原子气室的原子磁力仪。
本申请提供一种基于微型原子气室的原子磁力仪包括第一激光器、第二激光器、四分之一玻片、偏振片、光调制器、微型原子气室、亥姆霍兹线圈、极化分束器、反射镜以及平衡光电探测器。所述第一激光器用于发出泵浦光。所述第二激光器用于发出探测光，且使得泵浦光与探测光平行设置。所述四分之一玻片设置于泵浦光方向上，用于将泵浦光转变为圆偏振光。所述偏振片设置于探测光方向上，用于将探测光转变为比较理想的线偏振光。所述光调制器设置于泵浦光方向上，用于将圆偏振光进行幅度调制。
所述微型原子气室包括第一玻璃片、硅片以及第二玻璃片。所述第一玻璃片具有第一玻璃表面。所述硅片具有两个相对设置的第一内壁与两个相对设置的第二内壁，所述第一内壁与所述第二内壁相邻连接，且所述硅片具有第一硅表面与第二硅表面，所述第一硅表面与所述第二硅表面相对设置，所述硅片设置于所述第一玻璃表面，每个所述第二内壁的表面设置有反射膜，且每个所述反射膜与所述第一硅表面夹角为锐角，所述第二玻璃片具有第二玻璃表面与第三玻璃表面，所述第三玻璃表面与所述第二玻璃表面相对设置，所述第二玻璃片设置于所述第二硅表面，且两个所述第一内壁、两个所述第二内壁、所述第一玻璃表面以及所述第二玻璃表面共同包围形成一个密闭的碱金属气室，用以充入碱金属气体和缓冲气体。
所述第三玻璃表面与所述光调制器相对设置，且所述第三玻璃表面与所述第二声光调制器相对设置，使得圆偏振光与线偏振光平行射入所述微型原子气室，经过所述微型原子气室的所述第二内壁反射，泵浦光实现了在所述微型原子气室内与探测光的正交，实现了Bell-Bloom原理的构型。
所述亥姆霍兹线圈设置于所述微型原子气室周围，用于提供激励磁场。所述极化分束器设置于穿过所述微型原子气室的探测光方向上，用以将探测光分为两束探测光。所述反射镜设置于经所述极化分束器分束的一束探测光方向上，用以将一束探测光反射。所述平衡光电探测器用于检测经所述极化分束器分束后的两束探测光。
在其中一个实施例中，所述第二玻璃表面设置有第一泵浦光窗、探测光窗以及第二泵浦光窗，所述探测光窗间隔设置于所述第一泵浦光窗与所述第二泵浦光窗之间。
在其中一个实施例中，所述第一泵浦光窗周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室，所述探测光窗周围设置有遮光膜，用以允许一定量的探测光进入所述碱金属气室，所述第二泵浦光窗周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室。
在其中一个实施例中，所述第三玻璃表面间隔设置有第一光栅与第二光栅。
在其中一个实施例中，所述第一硅表面与所述第一玻璃表面以阳极键合形式固定连接，用以使得所述硅片设置于所述第一玻璃表面。
在其中一个实施例中，所述第二玻璃表面与所述第二硅表面以阳极键合形式固定连接，用以使得所述第二玻璃片设置于所述第二硅表面。
在其中一个实施例中，所述第二玻璃片为硼硅玻璃。
在其中一个实施例中，所述硅片的厚度为0.5毫米～1.5毫米，所述第一玻璃片的厚度为0.4毫米～0.7毫米，所述第二玻璃片的厚度为1.1毫米～2毫米。
在其中一个实施例中，所述第一光栅与所述第二光栅对称设置于所述第三玻璃表面，所述第一泵浦光窗与所述第二泵浦光窗对称设置于所述第二玻璃表面。
在其中一个实施例中，所述基于微型原子气室的原子磁力仪还包括第一光束整形装置与第二光束整形装置。所述第一光束整形装置设置于所述第一激光器与所述四分之一玻片之间，用以将所述第一激光器发出泵浦光进行整形。所述第二光束整形装置设置于所述第二激光器与所述偏振片之间，用以将所述第二激光器发出的探测光进行整形。
本申请提供一种基于微型原子气室的原子磁力仪，所述第一玻璃片、所述硅片以及所述第二玻璃片共同包围形成了所述碱金属气室，并通过微机电系统工艺制备成玻璃-硅-玻璃三层结构。每个所述第二内壁的表面通过磁控溅射镀有反射膜，且每个所述反射膜与所述第一硅表面夹角为锐角，可以使得进入所述碱金属气室的入射光被所述第二内壁上的所述反射膜反射，使得入射光在所述碱金属气室内沿水平方向传播，并到达另一个所述第二内壁的所述反射膜上后离开所述碱金属气室。同时，一束探测光通过所述第二玻璃片直接垂直进入所述碱金属气室，使得经所述反射膜反射的入射光与探测光实现两束光的正交，并进入到光电探测器进行探测，从而形成Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪的构型。
附图说明
图1为本申请提供的基于微型原子气室的原子磁力仪的整体结构示意图；
图2为本申请提供的微型原子气室的整体结构示意图；
图3为本申请提供的微型原子气室的切面结构示意图；
图4为本申请提供的第一玻璃片的结构示意图；
图5为本申请提供的硅片的结构示意图；
图6为本申请提供的硅片的俯视结构示意图；
图7为本申请提供的第二玻璃片的结构示意图。
附图标记说明
微型原子气室100、第一玻璃片10、第一玻璃表面110、硅片20、第一内壁210、第二内壁220、第一硅表面230、第二硅表面240、反射膜221、第二玻璃片30、第二玻璃表面310、碱金属气室40、第一泵浦光窗311、探测光窗312、第二泵浦光窗313、第三玻璃表面320、第一光栅321、第二光栅322、基于微型原子气室的原子磁力仪50、第一激光器510、第二激光器520、四分之一玻片511、偏振片521、光调制器512、亥姆霍兹线圈530、极化分束器540、反射镜550、平衡光电探测器560、第一光束整形装置513、第二光束整形装置523。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
请参见图1-7，本申请提供一种基于微型原子气室的原子磁力仪50包括第一激光器510、第二激光器520、四分之一玻片511、偏振片521、光调制器512、微型原子气室100、亥姆霍兹线圈530、极化分束器540、反射镜550以及平衡光电探测器560。所述第一激光器510用于发出泵浦光。所述第二激光器520用于发出探测光，且使得泵浦光与探测光平行设置。所述四分之一玻片511设置于泵浦光方向上，用于将泵浦光转变为圆偏振光。所述偏振片521设置于探测光方向上，用于将探测光转变为比较理想的线偏振光。所述光调制器512设置于泵浦光方向上，用于将圆偏振光进行幅度调制。
所述亥姆霍兹线圈530设置于所述微型原子气室100周围，用于提供激励磁场。所述极化分束器540设置于穿过所述微型原子气室100的探测光方向上，用以将探测光分为两束探测光。所述反射镜550设置于经所述极化分束器540分束的一束探测光方向上，用以将一束探测光反射。所述平衡光电探测器560用于检测经所述极化分束器540分束后的两束探测光。
所述微型原子气室100包括第一玻璃片10、硅片20以及第二玻璃片30。所述第一玻璃片10具有第一玻璃表面110。所述硅片20具有两个相对设置的第一内壁210与两个相对设置的第二内壁220。所述第一内壁210与所述第二内壁220相邻连接。且所述硅片20具有第一硅表面230与第二硅表面240，所述第一硅表面230与所述第二硅表面240相对设置，所述硅片20设置于所述第一玻璃表面110，每个所述第二内壁220的表面设置有反射膜221，且每个所述反射膜221与所述第一硅表面230夹角为锐角。所述第二玻璃片30具有第二玻璃表面310，所述第二玻璃片30设置于所述第二硅表面240。且两个所述第一内壁210、两个所述第二内壁220、所述第一玻璃表面110以及所述第二玻璃表面310共同包围形成一个密闭的碱金属气室40，用以充入碱金属气体和缓冲气体。所述第三玻璃表面320与所述光调制器512相对设置，使得圆偏振光与线偏振光平行射入所述微型原子气室100，经过所述微型原子气室的所述第二内壁反射，泵浦光实现了在毫米级别所述微型原子气室100与探测光的正交，实现了Bell-Bloom原理的构型，为小型化的Bell-Bloom原子磁力仪50的实现提供了可能。
所述第一玻璃片10、所述硅片20以及所述第二玻璃片30共同包围形成了所述碱金属气室40，并通过微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System，MEMS)工艺制备成玻璃-硅-玻璃三层结构。每个所述第二内壁220的表面设置有所述反射膜221，且每个所述反射膜221与所述第一硅表面230夹角为锐角，可以使得从所述第二玻璃片30进入所述碱金属气室40的入射光被所述第二内壁220上的所述反射膜221反射，使得入射光在所述碱金属气室40内沿水平方向传播，并到达另一个所述第二内壁220的所述反射膜221上后离开所述碱金属气室40。同时，一束探测光可以从与入射光同一个方向上通过所述第二玻璃片30直接垂直进入所述碱金属气室40，使得经所述反射膜221反射的入射光与探测光实现两束光的正交，并进入到光电探测器进行探测，从而形成Bell-Bloom结构的原子磁力仪的构型。此时，探测光与入射光(泵浦光)从同一个方向进入，调整了入射光光路路径，可以减小所述基于微型原子气室的原子磁力仪50的体积，从而易于制造和集成，可实现磁力仪的小型化，提高器件的空间分辨率。
其中，所述第一光束整形513与所述二光束整形装置523分别由两组凸透镜组成，依次沿光传播方向设置。所述第一激光器510为795nm波长的激光，经所述第一光束整形装置513、所述四分之一玻片511以及光调制器512形成795nm波长圆偏光(泵浦光)。795nm波长圆偏光(泵浦光)经所述第二光栅322进入所述第二玻璃片30，经折射进入所述碱金属气室40，通过所述反射膜221反射，沿平行于所述第一硅表面230方向传播。泵浦光进入所述碱金属气室40与碱金属原子共振极化原子，极化的原子在垂直静磁场的作用下做绕着磁场以拉莫频率做自旋进动。
同时，所述第二激光器520为780nm波长的激光，经所述第二光束整形装置523以及所述偏振片521形成780nm波长线偏光。780nm线偏光波长探测光经过所述碱金属气室40与所述极化分束器后进入到所述平衡光电探测器。由于极化的原子对线偏振检测光左右圆偏振分量的吸收强度不同，使得线偏振光经过所述碱金属气室40后，其偏振面就会发生偏转，极化信号越强即磁矩分量P越大，偏转角越大。通过测量探测光的极化方向旋转角度就可以知道所加磁场的大小。
在一个实施例中，每个所述第二内壁220的内壁表面设置的所述反射膜221为反射率大于99％以上的反射膜。
在一个实施例中，所述硅片20的厚度为0.5毫米～1.5毫米。所述第一玻璃片10的厚度为0.4毫米～0.7毫米，所述第二玻璃片30的厚度为1.1毫米～2毫米。由所述第一玻璃片10、所述硅片20以及所述第二玻璃片30构成的玻璃-硅-玻璃三层结构的所述微型原子气室100尺寸仅在毫米量级，体积较小。并且，通过微机电系统工艺可以实现大规模生产制造，易于大规模生产制造与集成，使得所述微型原子气室100在整体系统中占有较小的空间，整体上更加容易小型化和集成，为其进一步发展成为芯片级原子磁力仪奠定了基础。
在一个实施例中，所述反射膜221为在所述第二内壁220上沉积的多层介电薄膜，可以减少镜面镀膜对光偏振态以及磁场的影响，提高了器件的空间分辨率。
在一个实施例中，所述第二玻璃表面310设置有第一泵浦光窗311、探测光窗312以及第二泵浦光窗313。所述探测光窗312间隔设置于所述第一泵浦光窗311与所述第二泵浦光窗313之间。且所述第一泵浦光窗311周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室40。所述探测光窗312周围设置有遮光膜，用以允许一定量的探测光进入所述碱金属气室40。所述第二泵浦光窗313周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室40。
通过在所述第一泵浦光窗311、所述探测光窗312以及所述第二泵浦光窗313周围设置有遮光膜，可以使得仅允许一定量的泵浦光(入射光)和探测光进入所述碱金属气室40，可以减小杂散光影响。
在一个实施例中，所述第二玻璃片30具有第三玻璃表面320，所述第三玻璃表面320与所述第二玻璃表面310相对设置，且所述第三玻璃表面320间隔设置有第一光栅321与第二光栅322。
通过在所述第三玻璃表面320上间隔设置所述第一光栅321与所述第二光栅322，可以通过所述第一光栅321与所述第二光栅322改变入射光(泵浦光)的方向，使得入射光通过所述第一光栅321或所述第二光栅322后，穿过所述第二玻璃片30后进入所述碱金属气室40，并经所述反射膜221反射使得入射光(泵浦光)沿水平方面传播，亦即使得入射光(泵浦光)平行于所述第一硅表面230方向传播。入射光(泵浦光)沿水平方面传播到达另一所述反射膜221后离开所述碱金属气室40。同时，一束探测光可以从与入射光同一个方向上通过所述第二玻璃片30直接垂直进入所述碱金属气室40，使得经所述反射膜221反射的入射光与探测光实现两束光的正交。
在一个实施例中，所述第二玻璃片30为硼硅玻璃。
请参见图2，在一个实施例中，每个所述反射膜221与所述第一硅表面230夹角为54.74°，即θ为54.74°。
795nm的泵浦光(入射光)垂直射入所述第三玻璃表面320并经所述第一光栅321或所述第二光栅322改变泵浦光的入射方向。泵浦光经所述第二玻璃片30以角度α照射至所述第二玻璃表面310，并进入所述碱金属气室40，其中折射角为β。进入所述碱金属气室40后照射至所述反射膜221，并经所述反射膜221反射，沿水平方向在所述碱金属气室40内传播，到达另一所述反射膜221后发生反射，离开所述碱金属气室40。同时，一束波长为780nm的探测光直接垂直进入所述碱金属气室40，且入射方向与泵浦光入射方向相同，此时探测光与泵浦光实现正交，并经过所述第一玻璃片10进入光电探测器进行探测。
其中，通过角度α、β、γ与θ，使得泵浦光(入射光)与探测光从同一方向垂直摄入所述第二玻璃片30后，在所述碱金属气室40内使得探测光与泵浦光实现正交，并进入到光电探测器进行探测，从而形成Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪的构型。因此，探测光与入射光(泵浦光)从同一个方向进入，调整了入射光光路路径，可以减小所述基于微型原子气室的原子磁力仪50的体积，从而易于制造和集成，可实现磁力仪的小型化，提高器件的空间分辨率。
通过所述微型原子气室100的所述第一光栅321、所述第二光栅322以及所述反射膜221的作用，实现了将泵浦光与探测光正交，形成了Bell-Bloom磁力仪的构型。
在一个实施例中，所述第一光栅321与所述第二光栅322对称设置于所述第三玻璃表面320，所述第一泵浦光窗311与所述第二泵浦光窗313对称设置于所述第二玻璃表面310。
在一个实施例中，所述第一硅表面230与所述第一玻璃表面110以阳极键合形式固定连接，用以使得所述硅片20设置于所述第一玻璃表面110。
通过阳极键合方式，将所述第一硅表面230与所述第一玻璃表面110以阳极键合的方式，使得所述第一玻璃片10与所述硅片20紧密地结合起来。
将所述第一玻璃片10、所述硅片20以及所述第二玻璃片30紧密地结合起来，形成玻璃/硅/玻璃三层结构。
在一个实施例中，所述第二玻璃表面310与所述第二硅表面240以阳极键合形式固定连接，用以使得所述第二玻璃片30设置于所述第二硅表面240。
通过阳极键合方式，将所述第二玻璃表面310与所述第二硅表面240以阳极键合的方式，使得所述硅片20与所述第二玻璃片30紧密地结合起来。从而，将所述第一玻璃片10、所述硅片20以及所述第二玻璃片30紧密地结合起来，形成玻璃/硅/玻璃三层结构。
在一个实施例中，所述基于微型原子气室的原子磁力仪50还包括第一光束整形装置513与第二光束整形装置523。所述第一光束整形装置513设置于所述第一激光器510与所述四分之一玻片511之间，用以将所述第一激光器510发出泵浦光进行整形。所述第二光束整形装置523设置于所述第二激光器520与所述偏振片521之间，用以将所述第二激光器520发出的探测光进行整形。
所述基于微型原子气室的原子磁力仪50还包括锁定放大器570与计算机580，所述锁定放大器570用于解调所述平衡光电探测器560输出的信号，并将解调信号传输至计算机580端进行处理。
所述基于微型原子气室的原子磁力仪50还包括加热装置，用以对所述微型原子气室100进行加热可以提高所述微型原子气室100的所述碱金属气室40内的原子蒸汽密度。所述基于微型原子气室的原子磁力仪50还可以包括控制系统，所述控制系统与所述光调制器512、所述亥姆霍兹线圈530以及所述加热装置连接。所述控制系统用于驱动所述光调制器512对圆偏振光与线偏振光进行幅度调制。所述控制系统通过调节输入所述亥姆霍兹线圈530中的电流来控制其产生的激励磁场。所述控制系统可以通过驱动所述加热装置对所述微型原子气室100进行加热以提高所述微型原子气室100中的原子蒸汽密度。
通过采用MEMS工艺生产的所述微型原子气室100的尺寸仅在毫米量级，并且可大规模生产制造，且易于大规模集成。同时，将所述微型原子气室100可实现Bell-Bloom结构光泵原子磁力仪的构型，把本来厘米级别的传感部分缩小到了毫米级别，可应用于原子磁力仪，使得所述基于微型原子气室的原子磁力仪50可微型化，且提高了所述基于微型原子气室的原子磁力仪50的空间分辨率。
在一个实施例中，本申请提供一种微型原子气室制备方法，用于制备所述微型原子气室100。
首先，提供一个<100>的硅片，通过化学气相沉积以及磁控溅射的方法制备Si3N4/Cr/Au掩模以获得良好的腐蚀腔室侧壁。然后，将设置有掩模的硅片放入浓度为40％的KOH的水溶液中加热至70℃湿法刻蚀。在腐蚀过程中，由于<111>方向的腐蚀速度最慢，所以会在<100>硅片上形成一个侧壁取向为<111>的通孔，且表面相对光滑。此时，<100>的硅片的底面与侧壁会天然形成一个54.74°倾角。其中底面为上述的所述第一硅表面230，侧壁为上述的所述第二内壁220。其次，在两个所述第二内壁220上分别沉积多层介电薄膜作为反射面，即所述反射膜221，可以减少镜面镀膜对光偏振态以及磁场的影响。
其次，提供一个玻璃片，在玻璃片的上表面制备两个相对称的光栅，亦即上述设置于所述第三玻璃表面320上的所述第一光栅321与所述第二光栅322。通过所述第一光栅321与所述第二光栅322改变入射光方向，使得泵浦光尽量平行于所述第一硅表面230方向传播，使得探测光和泵浦光正交。并且，在玻璃片的下表面，亦即所述第二玻璃表面310镀膜，使得泵浦光和探测光从所述第一泵浦光窗311、所述探测光窗312以及所述第二泵浦光窗313进入所述碱金属气室40。通过一定量的泵浦光和探测光进入所述碱金属气室40，可以减小杂散光影响，可以提高Bell-Bloom磁力仪的空间分辨率。
最后，在缓冲气体气氛中将碱金属释放剂封入所述碱金属气室40，并将玻璃片、硅片以及玻璃片完成阳极键合，形成所述玻璃/硅/玻璃三层结构，并通过加热等手段将碱金属释放剂激活产生碱金属蒸汽，制备获得所述微型原子气室100。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，包括：
第一激光器(510)，用于发出泵浦光；
第二激光器(520)，用于发出探测光，且使得泵浦光与探测光平行设置；
四分之一玻片(511)，设置于泵浦光方向上，用于将泵浦光转变为圆偏振光；
偏振片(521)，设置于探测光方向上，用于将探测光转变为线偏振光；
光调制器(512)，设置于泵浦光方向上，用于将圆偏振光进行幅度调制；
微型原子气室(100)，所述微型原子气室(100)包括第一玻璃片(10)、硅片(20)以及第二玻璃片(30)，所述第一玻璃片(10)，具有第一玻璃表面(110)，所述硅片(20)，具有两个相对设置的第一内壁(210)与两个相对设置的第二内壁(220)，所述第一内壁(210)与所述第二内壁(220)相邻连接，且所述硅片(20)具有第一硅表面(230)与第二硅表面(240)，所述第一硅表面(230)与所述第二硅表面(240)相对设置，所述硅片(20)设置于所述第一玻璃表面(110)，每个所述第二内壁(220)的表面设置有反射膜(221)，且每个所述反射膜(221)与所述第一硅表面(230)夹角为锐角，所述第二玻璃片(30)具有第二玻璃表面(310)与第三玻璃表面(320)，所述第三玻璃表面(320)与所述第二玻璃表面(310)相对设置，所述第二玻璃片(30)设置于所述第二硅表面(240)，且两个所述第一内壁(210)、两个所述第二内壁(220)、所述第一玻璃表面(110)以及所述第二玻璃表面(310)共同包围形成一个密闭的碱金属气室(40)，用以充入碱金属气体和缓冲气体；
所述第三玻璃表面(320)与所述光调制器(512)相对设置，使得圆偏振光与线偏振光平行射入所述微型原子气室(100)，经过所述微型原子气室(100)的所述第二内壁(220)反射，泵浦光实现了在所述微型原子气室(100)内与探测光的正交，实现了Bell-Bloom原理的构型；
亥姆霍兹线圈(530)，设置于所述微型原子气室(100)周围，用于提供均匀磁场；
极化分束器(540)，设置于穿过所述微型原子气室(100)的探测光方向上，用以将探测光分为两束探测光；
反射镜(550)，设置于经所述极化分束器(540)分束的一束探测光方向上，用以将一束探测光反射；
平衡光电探测器(560)，用于检测经所述极化分束器(540)分束后的两束探测光。
2.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第二玻璃表面(310)设置有第一泵浦光窗(311)、探测光窗(312)以及第二泵浦光窗(313)，所述探测光窗(312)间隔设置于所述第一泵浦光窗(311)与所述第二泵浦光窗(313)之间。
3.如权利要求2所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第一泵浦光窗(311)周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室(40)，所述探测光窗(312)周围设置有遮光膜，用以允许一定量的探测光进入所述碱金属气室(40)，所述第二泵浦光窗(313)周围设置有遮光膜，用以允许一定量的泵浦光进入所述碱金属气室(40)。
4.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第三玻璃表面(320)间隔设置有第一光栅(321)与第二光栅(322)。
5.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第一硅表面(230)与所述第一玻璃表面(110)以阳极键合形式固定连接，用以使得所述硅片(20)设置于所述第一玻璃表面(110)。
6.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第二玻璃表面(310)与所述第二硅表面(240)以阳极键合形式固定连接，用以使得所述第二玻璃片(30)设置于所述第二硅表面(240)。
7.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述第二玻璃片(30)为硼硅玻璃。
8.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述硅片(20)的厚度为0.5毫米～1.5毫米，所述第一玻璃片(10)的厚度为0.4毫米～0.7毫米，所述第二玻璃片(30)的厚度为1.1毫米～2毫米。
9.如权利要求3所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，第一光栅(321)与第二光栅(322)对称设置于所述第三玻璃表面(320)，所述第一泵浦光窗(311)与所述第二泵浦光窗(313)对称设置于所述第二玻璃表面(310)。
10.如权利要求1所述的基于微型原子气室的原子磁力仪，其特征在于，所述基于微型原子气室的原子磁力仪还包括：
第一光束整形装置(513)，设置于所述第一激光器(510)与所述四分之一玻片(511)之间，用以将所述第一激光器(510)发出泵浦光进行整形；
第二光束整形装置(523)，设置于所述第二激光器(520)与所述偏振片(521)之间，用以将所述第二激光器(520)发出的探测光进行整形。
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