CN110244242A - 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 - Google Patents
一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110244242A CN110244242A CN201910666696.4A CN201910666696A CN110244242A CN 110244242 A CN110244242 A CN 110244242A CN 201910666696 A CN201910666696 A CN 201910666696A CN 110244242 A CN110244242 A CN 110244242A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alkali metal
- metal atom
- liquid crystal
- laser
- crystal phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 102
- 150000001340 alkali metals Chemical group 0.000 title claims abstract description 102
- 230000010287 polarization Effects 0.000 title claims abstract description 83
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 title claims abstract description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 18
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 claims abstract description 100
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 70
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 claims abstract description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 6
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 claims description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 5
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 2
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 claims 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 4
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000004988 Nematic liquid crystal Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 description 1
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
- G01R33/02—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux
- G01R33/032—Measuring direction or magnitude of magnetic fields or magnetic flux using magneto-optic devices, e.g. Faraday or Cotton-Mouton effect
Abstract
本发明提供一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置，包括沿激光出射方向设置的激光器、液晶相位延迟器、线偏振片、二分之一波片和偏振分光镜，通过偏振分光镜将线偏振激光分为主光束A和参考光束B，沿主光束A的光路设置扩束镜、四分之一波片、碱金属原子气室和第一光电探测器，沿参考光束B的光路设置光学衰减片和第二光电探测器，两个光电探测器和液晶相位延迟器的驱动电源均与数据处理服务器连接。本发明通过对两个光电探测器分别采集的目标光功率信号和参考光功率信号进行比对，对应调整液晶相位延迟器的驱动电压，激光功率的周期性变化导致碱金属原子自旋极化率同步发生周期性变化。本发明结构紧凑、适用范围广且调控精确度高。
Description
技术领域
本发明涉及碱金属原子自旋技术领域，特别地，涉及一种利用液晶相位延迟器和偏振分光镜实现对碱金属原子自旋极化周期性调节的控制装置及方法。
背景技术
原子磁强计是一种利用原子自旋效应测量磁场强度的仪器，被认为是当前条件下最灵敏的磁场探测装置；其工作原理是当碱金属原子置于待测磁场环境下时，磁场的幅值会引起碱金属原子自旋极化的周期性变化。通常情况下，为了削弱环境磁场及相关电路噪声，需要对碱金属原子自旋极化进行调制和解调。传统的调制解调手段是通过磁场线圈施加一个固定频率的交变磁场，而为了保证该交变磁场的空间均匀性，磁场线圈的尺寸通常会设计得比较大，这就限制了系统的紧凑性和集成度。
液晶相位延迟器是一种精确可控的偏振器件，其基本结构是在两层基板之间排布向列型的液晶分子。不同于需要机械转动调整的传统偏振器件，液晶相位延迟器基于向列型液晶的电控双折射特性，通过控制驱动电压，能够连续改变入射光的偏振状态。各向异性的向列型液晶分子具有单轴双折射效应，当驱动电压为零时，液晶分子平行于长轴排列，对光有最大的相位延迟，延迟相位与液晶的折射率差与液晶层的厚度成正比、而与光波的波长成反比。由于向列型液晶分子具有电偶极矩，当驱动电压升高时，液晶分子在电压作用下发生翻转且趋于平行于电场的方向排布，驱动电压越高，产生的相位延迟越小。
申请人为了克服传统手段所带来的弊端，创造性地将液晶相位延迟器用于对碱金属原子自旋极化的调制解调过程中，由于在原子磁强计中，碱金属原子的自旋极化率与泵浦激光的光功率成正比，因此通过对泵浦激光功率的大小进行周期性的调节和控制，可以代替交变磁场线圈实现对碱金属原子自旋极化率的调控。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用液晶相位延迟器实现对碱金属原子自旋极化率周期性调控的装置及方法，以解决背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置，包括用于发射线偏振激光的激光发生装置、用于将线偏振激光分为主光束A和参考光束B的偏振分光镜、用于实现碱金属原子自旋极化和测量的碱金属原子自旋极化装置以及用于解算磁场信息的数据处理服务器。
所述激光发生装置包括沿激光出射方向设置激光器和液晶相位延迟器，所述碱金属原子自旋极化装置包括沿主光束A的光路设置的碱金属原子气室和第一光电探测器，在参考光束B的光路上还设置有第二光电探测器，所述第一光电探测器、第二光电探测器和液晶相位延迟器的驱动电源均与所述数据处理服务器连接。
所述数据处理服务器通过比对来自第一光电探测器的目标光功率信号和来自第二光电探测器的参考光功率信号，向液晶相位延迟器的驱动电源发出对应的驱动电压调整信号，光功率发生周期性变化的主光束A导致碱金属原子自旋极化率同步发生周期性变化，进而实现对碱金属原子自旋极化的周期性交变调制。
优选地，在所述第一光电探测器和数据处理服务器之间还设有与二者分别连接的锁相放大器，所述锁相放大器还与液晶相位延迟器的驱动电源连接。所述锁相放大器以来自液晶相位延迟器的驱动电源的交变驱动电压信号作为参考信号，对来自第一光电探测器的碱金属自旋极化信号进行解调。
优选地，所述激光发生装置还包括沿激光出射方向设置在液晶相位延迟器后方的线偏振片和二分之一波片。所述线偏振片用于实现光功率的衰减并将相位延迟的激光调整回线偏振状态，所述二分之一波片用于改变入射光激光的偏振方向进而实现对主光束A和参考光束B间不同光功率分配比例的调节。
优选地，所述碱金属原子自旋极化装置还包括沿主光束A的光路设置在碱金属原子气室前方的扩束镜和四分之一波片。所述扩束镜用于扩大激光光斑的横截面积，所述四分之一波片用于将线偏振激光转化为圆偏振激光，进而极化碱金属原子气室中的碱金属原子。
优选地，沿参考光束B的光路在第二光电探测器前方还设有光学衰减片。所述光学衰减片用于调整第二光电探测器接收到的初始参考光功率信号，避免第二光电探测器过载。
优选地，所述碱金属原子气室为密闭的透光气室，其内部封装有碱金属原子蒸汽和氮气。
优选地，所述数据处理服务器与第二光电探测器之间、数据处理服务器与液晶相位延迟器的驱动电源、数据处理服务器与锁相放大器之间、锁相放大器与第一光电探测器之间、锁相放大器与液晶相位延迟器的驱动电源之间均通过数据传输线连接。
所述碱金属原子自旋极化调控装置的工作原理如下：
所述激光器出射的线偏振激光经过液晶相位延迟器实现相位延迟，延迟相位的大小由液晶相位延迟器的驱动电源控制，线偏振片实现光功率的衰减同时将激光调整回线偏振状态，二分之一波片改变入射光线的偏振方向，激光经过偏振分光镜后被分为两束，其中主光束A用于碱金属原子自旋极化和测量，参考光束B用于为装置碱金属原子自旋极化调控提供参考信号。主光束A经过扩束镜扩大光斑横截面积后，又通过四分之一波片由线偏振激光转化为圆偏振激光，用于极化碱金属原子气室中的碱金属原子，第一光电探测器采集到碱金属原子的自旋极化信号并转化为电压信号，该电压信号经过锁相放大器解调后输送给数据处理服务器用于解算磁场信息；参考光束B则经过光学衰减片照射在第二光电探测器上，第二光电探测器将采集到的光功率转化为电压信号并输送给数据处理服务器。
所述数据处理服务器通过分析由第二光电探测器采集到的参考光功率信号和由第一光电探测器采集到的目标光功率信号，控制液晶相位延迟器的驱动电源输出交变的驱动电压，因此液晶相位延迟器会对入射激光产生周期性的延迟相位，继而导致透射过线偏振片的光功率发生周期性变化。主光束A与参考光束B间的光功率比例由二分之一波片和偏振分光镜共同确定，功率周期性变化的主光束A使碱金属原子气室中的碱金属原子极化率发生周期性变化，最终实现对碱金属原子自旋极化率的交变调制。
此外根据装置结构可知，碱金属原子自旋极化率的交变调制频率和液晶相位延迟器的驱动电源输出的驱动电压频率相同，该频率可作为锁相放大器对碱金属原子自旋极化信号进行解调时的参考频率，最终实现对环境磁场和电路等低频噪声的抑制。
本发明还提供一种利用上述调控装置进行碱金属原子自旋极化调控的方法，包括如下步骤：
1)将碱金属原子自旋极化调控装置组装好；
2)由激光器射出的线偏振激光依次经过液晶相位延迟器、线偏振片和二分之一波片，然后在经过偏振分光镜时被分为主光束A和参考光束B，主光束A依次经过扩束镜和四分之一波片后进入碱金属原子气室中对碱金属原子进行极化，第二光电探测器采集参考光束B的光功率作为参考光功率信号传递给数据处理服务器，第一光电探测器采集极化后激光的光功率作为目标光功率信号，即碱金属原子的自旋极化信号，经过锁相放大器解调后传递给数据处理服务器解算磁场信息；
3)线偏振片与驱动电压为零时的液晶相位延迟器同光轴设置；
4)确定主光束A和参考光束B间的光功率分配比例；
5)数据处理服务器对目标光功率信号和参考光功率信号进行对比：如果参考光功率信号比目标光功率信号强，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源输出的驱动电压增大，液晶相位延迟器对入射激光的延迟相位增大，透过线偏振片的光功率变小，照射在碱金属原子气室上的激光功率减弱，碱金属原子的自旋极化率减小；反之，如果参考光功率信号比目标光功率信号弱，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源输出的驱动电压减小，液晶相位延迟器对入射激光的延迟相位减小，透过线偏振片的光功率变大，照射在碱金属原子气室上的激光功率增强，碱金属原子的自旋极化率增大，进而实现对碱金属原子自旋极化的周期性交变调制；
6)由于碱金属原子自旋极化率的交变调制频率与液晶相位延迟器的驱动电源输出的交变驱动电压频率相同，因此锁相放大器在对碱金属原子自旋极化信号进行解调时是以该频率作为参考频率，进而实现环境磁场和电路噪声的抑制。
优选地，所述步骤3)的具体过程为：将液晶相位延迟器的驱动电压设置为零，调整线偏振片的光轴位置直至线偏振片的出射光功率最大；
优选地，所述步骤4)的具体过程为：将液晶相位延迟器的驱动电压设置为零，通过旋转二分之一波片的光轴位置改变激光的偏振方向，同时配合偏振分光镜实现对调主光束A和参考光束B间光功率分配比例的调节。
优选地，在所述步骤5)中，将液晶相位延迟器的驱动电压设为额定驱动电压的50％，以确保调制阈度。
优选地，本方法还包括确定参考光束B的滤光比的步骤，具体过程为：沿参考光束B的光路在第二光电探测器前方设置光学衰减片，将液晶相位延迟器的驱动电压设置为零，通过旋转光学衰减片的光轴位置使第二光电探测器的输出电压始终低于本身的电压上限。
本发明提供的技术方案至少具有如下有益效果：
1、本发明通过液晶相位延迟器、线偏振片、偏振分光镜、光电探测器和数据处理服务器等设备的配合使用，使得射入碱金属原子气室的激光功率出现周期性调整，进而导致碱金属原子的自旋极化同步产生周期性变化，实现了对碱金属原子自旋极化交变调制的目的。
2、本发明利用周期性变化的激光功率代替交流磁场对碱金属原子极化自旋进行周交变调制，避免使用大体积的磁场线圈，且所使用的各设备体积小、排列紧凑，在系统内部应用时有利于系统的小型化；本发明通过控制驱动电压实现对激光功率的调整，避免了由元件机械式移动带来的光路扰动；
3、本发明操作简单、结构紧凑、调控精确度高，可实现对环境磁场和电路等低频噪声的抑制，同时由于本发明使用的是一种腔外光反馈控制技术，因此适用于各种不同类型的激光器，可移植性强，适用范围广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：
图1是本发明实施例1中碱金属原子自旋极化调控装置的结构示意图；
图中：1、激光器，2、液晶相位延迟器，3、线偏振片，4、二分之一波片，5、偏振分光镜，6、扩束镜，7、四分之一波片，8、碱金属原子气室，9、第一光电探测器，10、锁相放大器，11、数据处理服务器，12、光学衰减片，13、第二光电探测器，14、液晶相位延迟器的驱动电源。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
参见图1(图中箭头为激光经过方向或信号传输方向)，一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置，包括用于发射线偏振激光的激光发生装置、用于将线偏振激光分为主光束A和参考光束B的偏振分光镜5、用于实现碱金属原子自旋极化和测量的碱金属原子自旋极化装置以及用于解算磁场信息的数据处理服务器11。
所述激光发生装置包括沿激光出射方向依次设置的激光器1、液晶相位延迟器2、线偏振片3和二分之一波片4，线偏振激光经过偏振分光镜5后被分为主光束A和参考光束B。
所述碱金属原子自旋极化装置包括沿主光束A的光路依次设置的扩束镜6、四分之一波片7、碱金属原子气室8和第一光电探测器9，所述碱金属原子气室7为密闭的透光气室，其内部封装有碱金属原子蒸汽和氮气。所述碱金属原子自旋极化装置还包括设置在第一光电探测器9和数据处理服务器11之间的锁相放大器10。沿参考光束B的光路依次设有光学衰减片12和第二光电探测器13。
所述数据处理服务器11与第二光电探测器13之间、数据处理服务器11与液晶相位延迟器的驱动电源14、数据处理服务器11与锁相放大器10之间、锁相放大器10与第一光电探测器9之间、锁相放大器10与液晶相位延迟器的驱动电源14之间均通过数据传输线连接。
所述数据处理服务器11为计算机。
在本实施例中，利用上述装置实现碱金属原子自旋极化调控的方法，具体包括如下步骤：
1)按照激光经过顺序以及设备间连接关系将碱金属原子自旋极化调控装置组装好；
2)由激光器1射出的线偏振激光依次经过液晶相位延迟器2、线偏振片3和二分之一波片4，然后在经过偏振分光镜5时被分为主光束A和参考光束B，主光束A依次经过扩束镜6和四分之一波片7后进入碱金属原子气室8中对碱金属原子进行极化，第二光电探测器13采集参考光束B的光功率作为参考光功率信号传递给数据处理服务器11，第一光电探测器9采集极化后激光的光功率作为目标光功率信号，即碱金属原子的自旋极化信号，经过锁相放大器10解调后传递给数据处理服务器11解算磁场信息；
3)线偏振片3与驱动电压为零时的液晶相位延迟器2同光轴设置：
将液晶相位延迟器2的驱动电压设置为零，调整线偏振片3的光轴位置直至线偏振片的出射光功率最大；
4)确定主光束A和参考光束B间的光功率分配比例：
将液晶相位延迟器2的驱动电压设置为零，通过旋转二分之一波片4的光轴位置改变激光的偏振方向，同时配合偏振分光镜5实现对调主光束A和参考光束B间光功率分配比例的调节；
5)确定参考光束B的滤光比：
沿参考光束B的光路在第二光电探测器13前方设置光学衰减片12，将液晶相位延迟器2的驱动电压设置为零，通过旋转光学衰减片12的光轴位置使第二光电探测器13的输出电压始终低于本身的电压上限；
6)将液晶相位延迟器2的驱动电压设为额定驱动电压的50％，数据处理服务器11对目标光功率信号和参考光功率信号进行对比：如果参考光功率信号比目标光功率信号强，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源14输出的驱动电压增大，液晶相位延迟器2对入射激光的延迟相位增大，透过线偏振片3的光功率变小，照射在碱金属原子气室8上的激光功率减弱，碱金属原子的自旋极化率减小；反之，如果参考光功率信号比目标光功率信号弱，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源14输出的驱动电压减小，液晶相位延迟器2对入射激光的延迟相位减小，透过线偏振片3的光功率变大，照射在碱金属原子气室8上的激光功率增强，碱金属原子的自旋极化率增大，进而实现对碱金属原子自旋极化的周期性交变调制；
7)由于碱金属原子自旋极化率的交变调制频率与液晶相位延迟器的驱动电源14输出的交变驱动电压频率相同，因此锁相放大器10在对碱金属原子自旋极化信号进行解调时是以该频率作为参考频率，进而实现环境磁场和电路噪声的抑制。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。在本发明的精神和原则之内，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的任何改进或等同替换，直接或间接运用在其它相关的技术领域，均应包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，包括用于发射线偏振激光的激光发生装置、用于将线偏振激光分为主光束A和参考光束B的偏振分光镜(5)、用于实现碱金属原子自旋极化和测量的碱金属原子自旋极化装置以及用于解算磁场信息的数据处理服务器(11)；
所述激光发生装置包括沿激光出射方向设置激光器(1)和液晶相位延迟器(2)，所述碱金属原子自旋极化装置包括沿主光束A的光路设置的碱金属原子气室(8)和第一光电探测器(9)，在参考光束B的光路上还设置有第二光电探测器(13)，所述第一光电探测器(9)、第二光电探测器(13)和液晶相位延迟器的驱动电源(14)均与所述数据处理服务器(11)连接；
所述数据处理服务器(11)通过比对来自第一光电探测器(9)的目标光功率信号和来自第二光电探测器(13)的参考光功率信号，向液晶相位延迟器的驱动电源(14)发出对应的驱动电压调整信号，光功率发生周期性变化的主光束A导致碱金属原子自旋极化率同步发生周期性变化，进而实现对碱金属原子自旋极化的周期性交变调制。
2.根据权利要求1所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，在所述第一光电探测器(9)和数据处理服务器(11)之间还设有与二者分别连接的锁相放大器(10)，所述锁相放大器(10)还与液晶相位延迟器的驱动电源(14)连接。
3.根据权利要求2所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，所述激光发生装置还包括沿激光出射方向设置在液晶相位延迟器(2)后方的线偏振片(3)和二分之一波片(4)。
4.根据权利要求3中任意一项所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，所述碱金属原子自旋极化装置还包括沿主光束A的光路设置在碱金属原子气室(8)前方的扩束镜(6)和四分之一波片(7)。
5.根据权利要求4所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，沿参考光束B的光路在第二光电探测器(13)前方还设有光学衰减片(12)。
6.根据权利要求5所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，所述碱金属原子气室(8)为密闭的透光气室，其内部封装有碱金属原子蒸汽和氮气。
7.根据权利要求2～6中任意一项所述的碱金属原子自旋极化调控装置，其特征在于，所述数据处理服务器(11)与第二光电探测器(13)之间、数据处理服务器(11)与液晶相位延迟器的驱动电源(14)、数据处理服务器(11)与锁相放大器(10)之间、锁相放大器(10)与第一光电探测器(9)之间、锁相放大器(10)与液晶相位延迟器的驱动电源(14)之间均通过数据传输线连接。
8.一种利用如权利要求4～7中任意一项所述调控装置的碱金属原子自旋极化调控方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将碱金属原子自旋极化调控装置组装好；
2)由激光器(1)射出的线偏振激光依次经过液晶相位延迟器(2)、线偏振片(3)和二分之一波片(4)，然后在经过偏振分光镜(5)时被分为主光束A和参考光束B，主光束A依次经过扩束镜(6)和四分之一波片(7)后进入碱金属原子气室(8)中对碱金属原子进行极化，第二光电探测器(13)采集参考光束B的光功率作为参考光功率信号传递给数据处理服务器(11)，第一光电探测器(9)采集极化后激光的光功率作为目标光功率信号，即碱金属原子的自旋极化信号，经过锁相放大器(10)解调后传递给数据处理服务器(11)解算磁场信息；
3)线偏振片(3)与驱动电压为零时的液晶相位延迟器(2)同光轴设置；
4)确定主光束A和参考光束B间的光功率分配比例；
5)数据处理服务器(11)对目标光功率信号和参考光功率信号进行对比：如果参考光功率信号比目标光功率信号强，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源(14)输出的驱动电压增大，液晶相位延迟器(2)对入射激光的延迟相位增大，透过线偏振片(3)的光功率变小，照射在碱金属原子气室(8)上的激光功率减弱，碱金属原子的自旋极化率减小；反之，如果参考光功率信号比目标光功率信号弱，则发出信号控制液晶相位延迟器的驱动电源(14)输出的驱动电压减小，液晶相位延迟器(2)对入射激光的延迟相位减小，透过线偏振片(3)的光功率变大，照射在碱金属原子气室(8)上的激光功率增强，碱金属原子的自旋极化率增大，进而实现对碱金属原子自旋极化的周期性交变调制；
6)由于碱金属原子自旋极化率的交变调制频率与液晶相位延迟器的驱动电源(14)输出的交变驱动电压频率相同，因此锁相放大器(10)在对碱金属原子自旋极化信号进行解调时是以该频率作为参考频率，进而实现环境磁场和电路噪声的抑制。
9.根据权利要求8中任意一项所述的碱金属原子自旋极化调控方法，其特征在于，所述步骤3)的具体过程为：将液晶相位延迟器(2)的驱动电压设置为零，调整线偏振片(3)的光轴位置直至线偏振片的出射光功率最大；
所述步骤4)的具体过程为：将液晶相位延迟器(2)的驱动电压设置为零，通过旋转二分之一波片(4)的光轴位置改变激光的偏振方向，同时配合偏振分光镜(5)实现对调主光束A和参考光束B间光功率分配比例的调节。
10.根据权利要求8中任意一项所述的碱金属原子自旋极化调控方法，其特征在于，还包括确定参考光束B的滤光比的步骤，具体过程为：沿参考光束B的光路在第二光电探测器(13)前方设置光学衰减片(12)，将液晶相位延迟器(2)的驱动电压设置为零，通过旋转光学衰减片(12)的光轴位置使第二光电探测器(13)的输出电压始终低于本身的电压上限。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910666696.4A CN110244242A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910666696.4A CN110244242A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110244242A true CN110244242A (zh) | 2019-09-17 |
Family
ID=67893231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910666696.4A Pending CN110244242A (zh) | 2019-07-23 | 2019-07-23 | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110244242A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273205A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-12 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于原子磁力仪的三维空间磁场测绘装置 |
| CN111313217A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-19 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种全光纤架构跳模诱发噪声抑制装置及抑制方法 |
| CN112946542A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-11 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于单光束的自激励原子磁探测装置及探测方法 |
| CN114442005A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 北京自动化控制设备研究所 | 原子磁强计航向误差抑制方法及系统 |
| US20220299584A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-22 | Hi Llc | Devices, systems, and methods for suppressing optical noise in optically pumped magnetometers |
| CN115754844A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-07 | 之江实验室 | 基于方波磁场幅值的原子磁强计极化率操控方法及装置 |
| CN115932676A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-07 | 柏瑞润兴（北京）科技发展有限公司 | 一种磁场检测装置 |
| CN116224364A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-06-06 | 中国人民解放军63921部队 | 三维成像系统、方法、装置、设备及存储介质 |
| CN117347928A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-05 | 湖南国科通导时空科技有限公司 | 一种激光功率比参数自动标定方法、系统及介质 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104062608A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-09-24 | 东南大学 | 一种serf原子自旋磁强计光位移消除方法 |
| US20160061913A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Optically pumped atomic magnetometer and magnetic sensing method |
| CN106385283A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-08 | 北京航空航天大学 | 一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统及方法 |
| CN107063308A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 北京航空航天大学 | 一种线偏振光旋角检测偏振波动误差在线补偿装置及方法 |
| CN109541500A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于碱金属原子超精细能级塞曼分裂的共磁力仪 |
| CN210534313U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-05-15 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置 |
-
2019
- 2019-07-23 CN CN201910666696.4A patent/CN110244242A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104062608A (zh) * | 2014-05-20 | 2014-09-24 | 东南大学 | 一种serf原子自旋磁强计光位移消除方法 |
| US20160061913A1 (en) * | 2014-08-29 | 2016-03-03 | Canon Kabushiki Kaisha | Optically pumped atomic magnetometer and magnetic sensing method |
| CN106385283A (zh) * | 2016-09-20 | 2017-02-08 | 北京航空航天大学 | 一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统及方法 |
| CN107063308A (zh) * | 2017-04-27 | 2017-08-18 | 北京航空航天大学 | 一种线偏振光旋角检测偏振波动误差在线补偿装置及方法 |
| CN109541500A (zh) * | 2018-12-07 | 2019-03-29 | 中国人民解放军国防科技大学 | 一种基于碱金属原子超精细能级塞曼分裂的共磁力仪 |
| CN210534313U (zh) * | 2019-07-23 | 2020-05-15 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 丁海兵, 庞文宁, 刘义保, 尚仁成: "液晶相位可变延迟器对自旋极化电子束极化方向的调制", 物理学报, no. 09, pages 4097 - 4100 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111273205A (zh) * | 2020-03-25 | 2020-06-12 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于原子磁力仪的三维空间磁场测绘装置 |
| CN111313217A (zh) * | 2020-03-31 | 2020-06-19 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种全光纤架构跳模诱发噪声抑制装置及抑制方法 |
| CN112946542A (zh) * | 2021-02-02 | 2021-06-11 | 中国人民解放军军事科学院国防科技创新研究院 | 一种基于单光束的自激励原子磁探测装置及探测方法 |
| US20220299584A1 (en) * | 2021-03-11 | 2022-09-22 | Hi Llc | Devices, systems, and methods for suppressing optical noise in optically pumped magnetometers |
| CN114442005A (zh) * | 2021-12-22 | 2022-05-06 | 北京自动化控制设备研究所 | 原子磁强计航向误差抑制方法及系统 |
| CN114442005B (zh) * | 2021-12-22 | 2023-09-12 | 北京自动化控制设备研究所 | 原子磁强计航向误差抑制方法及系统 |
| CN115754844A (zh) * | 2022-12-07 | 2023-03-07 | 之江实验室 | 基于方波磁场幅值的原子磁强计极化率操控方法及装置 |
| CN115754844B (zh) * | 2022-12-07 | 2023-05-30 | 之江实验室 | 基于方波磁场幅值的原子磁强计极化率操控方法及装置 |
| CN115932676A (zh) * | 2023-01-31 | 2023-04-07 | 柏瑞润兴（北京）科技发展有限公司 | 一种磁场检测装置 |
| CN115932676B (zh) * | 2023-01-31 | 2023-11-03 | 柏瑞润兴（北京）科技发展有限公司 | 一种磁场检测装置 |
| CN116224364A (zh) * | 2023-05-09 | 2023-06-06 | 中国人民解放军63921部队 | 三维成像系统、方法、装置、设备及存储介质 |
| CN117347928A (zh) * | 2023-12-06 | 2024-01-05 | 湖南国科通导时空科技有限公司 | 一种激光功率比参数自动标定方法、系统及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN110244242A (zh) | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置及方法 | |
| CN109188316B (zh) | 液晶相位补偿的自激式原子磁传感器及磁场测量方法 | |
| US3173082A (en) | Optically driven spin precession method and apparatus | |
| CN108519566B (zh) | 一种基于光频移调制的serf原子磁强计装置及方法 | |
| CN106385283B (zh) | 一种应用于原子自旋进动检测的抽运光调制解调系统及方法 | |
| Huang et al. | Three-axis atomic magnetometer based on spin precession modulation | |
| CN112363095A (zh) | 基于声光调制的激光稳定型serf原子磁强计信号检测系统 | |
| US3584292A (en) | Apparatus for optically monitoring the gyromagnetic resonance of quantum systems | |
| US6993058B2 (en) | Coherent population trapping detector | |
| Neumann et al. | Plasma‐density measurements by microwave interferometry and Langmuir probes in an rf discharge | |
| Breschi et al. | A high-sensitivity push-pull magnetometer | |
| Higbie et al. | Robust, high-speed, all-optical atomic magnetometer | |
| Teaney et al. | Microwave superheterodyne induction spectrometer | |
| CN106017689B (zh) | 一种基于声光调制的原子自旋进动差分偏振检测装置 | |
| US5465047A (en) | Electron spin resonator having variable resonance frequency and error detecting automatic frequency control | |
| Wu et al. | A dead-zone free 4He atomic magnetometer with intensity-modulated linearly polarized light and a liquid crystal polarization rotator | |
| Jacobs | Optical heterodyne (coherent) detection | |
| Hild et al. | Demonstration and comparison of tuned and detuned signal recycling in a large-scale gravitational wave detector | |
| CN210534313U (zh) | 一种基于相位延迟的碱金属原子自旋极化调控装置 | |
| Mow-Lowry et al. | Experimental demonstration of a classical analog to quantum noise cancellation for use in gravitational wave detection | |
| CN114061558B (zh) | 核磁共振陀螺仪 | |
| US1694661A (en) | of berlin | |
| CN110928174B (zh) | 一种原子钟鉴频信号探测系统 | |
| CN113721172A (zh) | 磁力仪以及磁力仪检测方法 | |
| CN112557971A (zh) | 一种高灵敏度激光光泵磁强计及设计方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |