CN113311369A - 基于光纤环形器的微小型原子磁强计及磁成像系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种原子磁强计及磁成像系统，包括：激光光源、光纤环形器、磁强计探头和光电探测器。本发明使用同一束入射激光用于泵浦和探测，降低了光路的复杂程度，使得所述磁成像系统具有良好的共模噪声抑制性，能够获得更低噪声的磁场图像。所述光纤环形器用于所述入射激光的传输，减少了所述入射激光从空间光到光纤光的转换过程，减少了耦合器件的使用，构成全光纤一体化结构。所述全光纤一体化结构增加了所述原子磁强计的共模一致性，提高灵敏度，提高了所述磁成像系统的空间分辨率。因此所述原子磁强计在磁场探测尤其是磁成像系统的应用中具有重要的意义。

Description

基于光纤环形器的微小型原子磁强计及磁成像系统

技术领域

本申请涉及精密测量设备技术领域，特别是涉及一种原子磁强计及磁成像系统。

背景技术

原子磁强计是一种精密测量微弱磁场的传感器。商业应用中对微弱磁场的探测主要是基于超导量子干涉器件(SQUIDs)，但超导量子干涉器件需要工作在超低温环境，在系统体积、与被测体间距、功耗等方面具有一定劣势。

原子磁强计不要求超低温环境的工作条件，并具有极高的磁测灵敏度。在弱磁探测领域，原子磁强计逐渐成为可与超导量子干涉器件相媲美的极弱磁探测装置。传统技术中，便携式小型原子磁强计已经应用于微弱磁场的探测(尤其是生物磁场探测)。

在构建磁成像系统时，原子磁强计是磁成像系统的重要限制因素。原子磁强计的灵敏度影响了原子磁强计绘制的磁场图像空间分辨率。传统技术中，构建磁成像系统的原子磁强计依然存在灵敏度低的问题。

发明内容

基于此，为了解决磁成像系统中原子磁强计依然存在灵敏度低的问题，本发明提供一种原子磁强计及磁成像系统。

一种原子磁强计，包括：激光光源，用于发出入射激光；光纤环形器，包括第一端口、第二端口和第三端口，所述入射激光从所述第一端口输入，从所述第二端口输出；磁强计探头，所述第二端口输出的所述入射激光进入所述磁强计探头后，再原路返回输入所述第二端口，并由所述第三端口输出；光电探测器，用于接收所述第三端口输出的所述入射激光。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头包括原子气室，所述入射激光能够与所述原子气室中的原子气体发生相互作用。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头还包括反射镜，所述原子气室位于所述第二端口和所述反射镜之间，所述反射镜对进入所述磁强计探头的所述入射激光进行反射。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头包括反射膜，设置于所述原子气室侧壁，所述反射膜对进入所述磁强计探头的所述入射激光进行反射。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头还包括准直器，位于所述第二端口与所述原子气室之间；四分之一波片，位于所述准直器与所述原子气室之间。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头还包括保温腔室，所述原子气室收纳于所述保温腔室，所述保温腔室用于对所述原子气室进行保温。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头还包括二维磁场调制装置，所述二维磁场调制装置包括：轴向沿着第一方向的第一磁场调制线圈组；和轴向沿着第二方向的第二磁场调制线圈组，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述第一磁场调制线圈组设置于所述第二磁场调制线圈组中，所述第一磁场调制线圈组和所述第二磁场调制线圈组共同围构形成一个磁场空间；所述保温腔室和所述原子气室收纳于所述磁场空间中，所述二维磁场调制装置用于在所述原子气室中产生磁场。

在其中一个实施例中，所述磁强计探头还包括探头机械结构，所述准直器、所述四分之一波片、所述原子气室和所述反射镜安装于所述探头机械结构。

在其中一个实施例中，所述原子磁强计还包括磁场控制与锁相放大控制器，分别与所述光电探测器电连接和所述二维磁场调制装置电连接，用于实现磁场的调制和磁场信号的锁相放大输出。

一种磁成像系统，包括：激光光源，用于发出入射激光；分光器，用于将所述入射激光分成多个子光束；多个光纤环形器，每个所述光纤环形器包括第一端口、第二端口和第三端口，一束所述子光束从一个所述光纤环形的所述第一端口输入，所述第二端口输出；与所述多个光纤环形器一一对应的多个磁强计探头，一个所述第二端口输出的一束所述子光束进入一个所述磁强计探头，再原路返回从一个所述光纤环形器的所述第二端口输入，所述第三端口输出；与所述多个光纤环形器一一对应的多个光电探测器，用于接收所述光纤环形器第三端口输出的所述子光束。

在其中一个实施例中，还包括：多个位置测量传感器，安装于与所述多个位置测量传感器一一对应的所述多个磁强计探头；信号采集处理阵列，与多个所述光电探测器的输出端电连接。

在其中一个实施例中，还包括：磁场线圈驱动阵列，一端与多个所述磁强计探头电连接，一端与所述信号采集处理阵列电连接；所述磁场线圈驱动阵列用于调控周围磁场，且将所述磁强计探头探测的磁场信号进行锁相放大；计算机控制与磁场图像重建单元，与所述信号采集处理阵列电连接，用于控制并进行磁场图像重建。

本申请提供的所述原子磁强计及磁成像系统，使用一束所述入射激光用于泵浦和探测，降低了光路的复杂程度。所述原子磁强计使用所述光纤环形器将原路返回的所述入射激光从所述第三端口输出，便于对所述入射激光的探测，降低了所述原子磁强计的电磁噪声。所述光纤环形器用于所述入射激光的传输，减少耦合器件的使用，增加了所述原子磁强计的共模一致性，提高灵敏度。所述磁成像系统中，多个所述磁强计探头中的所述入射激光都来自于同一所述激光光源，使得所述磁成像系统具有良好的共模噪声抑制性，能够获得更低噪声的磁场图像。所述光纤环形器使得所述多个磁强计探头之间的共模一致性提高，提高了所述磁成像系统的空间分辨率。因此所述原子磁强计在磁场探测尤其是磁成像系统的应用中具有重要的意义。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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他的附图。

图1为本申请提供的一实施例中原子磁强计的结构示意图。

图2为本申请提供的一实施例中原子磁强计的结构示意图。

图3为本申请提供的一实施例中原子磁强计的结构示意图。

图4为本申请提供的一实施例中磁成像系统的结构示意图。

附图标号说明：

原子磁强计10、磁成像系统20、激光光源100、光纤环形器110、第一端口111、第二端口112、第三端口113、磁强计探头120、光电探测器130、磁场控制与锁相放大控制器140、准直器121、四分之一波片122、原子气室123、保温腔室124、反射膜125、二维磁场调制装置126、第一磁场调制线圈组1261、第二磁场调制线圈组1262、磁场空间1263、反射镜127、探头机械结构128、第一光纤150、第二光纤160、第三光纤170、分光器210、位置测量传感器220、信号采集处理阵列230、磁场线圈驱动阵列240、计算机控制与磁场图像重建单元250。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电阻称为第二电阻，且类似地，可将第二电阻称为第一电阻。第一电阻和第二电阻两者都是电阻，但其不是同一电阻。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

请参阅图1，本申请提供一种原子磁强计10。所述原子磁强计10包括：激光光源100、光纤环形器110、磁强计探头120和光电探测器130。所述激光光源100用于发出入射激光。所述光纤环形器110包括第一端口111、第二端口112和第三端口113。所述入射激光从所述第一端口111输入，从所述第二端口112输出。所述第二端口112输出的所述入射激光进入所述磁强计探头120后，再原路返回输入所述第二端口112，并由所述第三端口113输出。所述光电探测器130用于接收所述第三端口113输出的所述入射激光。

本实施例中，所述激光光源100产生一束用于泵浦和探测原子极化特性的所述入射激光。所述入射激光的中心波长为某些特定波长，对应了原子能级的共振跃迁。所述激光光源100可选用半导体激光器或者光纤激光器等。所述激光光源100可以对功率和频率进行锁定，增加磁场探测系统的信号稳定性。

本实施例所述的原子磁强计10，使用一束所述入射激光用于泵浦和探测，降低了光路的复杂程度。所述原子磁强计10使用所述光纤环形器130将原路返回的所述入射激光从所述第三端口113输出，便于对所述入射激光的探测，降低了所述原子磁强计10的电磁噪声。所述光纤环形器110完成了所述入射激光的传输，减少耦合器件的使用，增加了所述原子磁强计的共模一致性，提高灵敏度。

在一个实施例中，所述激光光源100可以通过第一光纤150与所述光纤环形器110第一端口111连接。所述第二端口112可以通过第二光纤160与所述磁强计探头120连接。所述第三端口113可以通过第三光纤170与所述光电探测器130连接。所述入射激光耦合到所述第一光纤111中后，从所述第一端口111输入，所述第二端口112输出。所述第二端口112输出的所述入射激光进入所述磁强计探头120，再原路返回耦合进入所述第二光纤160。所述第二光纤160中的入射激光从所述第二端口112输入后，从所述第三端口113输出。所述第三端口113输出的所述入射激光通过所述第三光纤170被所述光电探测器130接收。当磁场变化时，所述光电探测器130探测到光功率会发生变化，从而获得磁场测量的信号。所述光纤环形器110与所述第一光纤150、所述第二光纤160、所述第三光纤170构成了全光纤一体化结构。所述全光纤一体化结构使得所述磁强计探头120测量磁场的一致性更好，可以减少共模噪声，提高灵敏度。

参见图3，在一个实施例中，所述磁强计探头120还包括原子气室123。所述入射激光能够与所述原子气室123中的原子气体发生相互作用。所述原子磁强计10的原理是零场共振效应，当所述磁强计探头120周围磁场强度为0时，原子气体对所述入射激光的吸收率最小。当磁场变化时，原子气体对激光的吸收率会发生相应变化。所述入射激光与原子气体发生作用后输出至所述光电探测器130，所述光电探测器130探测到光功率会发生变化。标定所述光电探测器130探测到的电压信号与磁场之间的关系，可以得到所述光电探测器130电压与待测磁场的转换关系。通过对所述光电探测器130电压的探测，可以实现对磁场的测量。

所述原子气室123为包含敏感气体(如碱金属原子)和缓冲气体(如氮气)的封闭玻璃腔室或者其它有透光窗口的封闭腔室。所述入射激光通过玻璃气室窗口，进入所述原子气室123中与敏感气体的原子发生相互作用。

在一个实施例中，所述磁强计探头120包括反射镜127。所述原子气室123位于所述第二端口112和所述反射镜127之间。所述反射镜127对进入所述磁强计探头120的所述入射激光进行反射。可以通过精密位移台调节所述反射镜127的位置，使所述入射激光原路返回从所述第二端口112输入，再从所述第三端口113输出至所述光电探测器130。所述入射激光可以经过所述反射镜127的反射原路返回并再次通过所述原子气室123。所述入射激光再次与原子气体发生作用，增加了光与原子相互作用的时间，提高了磁场测量的信号强度。所述原子磁强计10使用同一束所述入射激光用于泵浦和探测，构成双通对射光路结构，降低了光路的复杂程度。

所述反射镜127可以使用平面反射镜。所述反射镜127可以采用石英作为基材，在石英玻璃上镀一层对应波长增反膜。所述入射激光波长可以为795nm，石英玻璃上可以镀一层对795nm波长所述入射激光反射率大于99％的膜。所述反射镜127镀膜可以使用五氧化三钛和二氧化硅材料。

在一个实施例中，参见图3，所述磁强计探头120包括反射膜125。所述反射膜125设置于所述原子气室123侧壁。所述反射膜125对进入所述磁强计探头120的所述入射激光进行反射。经所述反射膜125反射的所述入射激光原路返回从所述第二端口112输入，再从所述第三端口113输出至所述光电探测器130。所述入射激光再次与原子气体发生作用，增加了光与原子相互作用的时间，提高了磁场测量的信号强度。所述原子磁强计10使用同一束所述入射激光用于泵浦和探测，构成双通对射光路结构，降低了光路的复杂程度。所述反射膜125的材料可以使用五氧化三钛和二氧化硅。

在一个实施例中，所述磁强计探头120还可以包括准直器121。所述准直器121位于所述第二端口112与所述原子气室123之间。所述入射激光耦合到第一光纤150中并于所述第一端口111输入，所述第二端口112输出经过所述第二光纤160到达所述准直器121。所述准直器121可以将所述第二光纤160中的光纤光转化成空间光并准直。所述第一光纤150与所述准直器121输出光的偏振态为线偏振。所述入射激光经过所述反射镜127反射原路返回到达所述准直器121。所述准直器121可以将所述入射激光耦合进入所述第二光纤160并于所述第二端口112输入，所述第三端口113输出经过所述第三光纤170到达所述光纤环形器110。

其中，所述准直器121形成的准直空间光的光斑尺寸可以根据所述原子气室123的通光孔径大小确定。

在一个实施例中，所述磁强计探头120还包括四分之一波片122。所述四分之一波片122位于所述准直器121与所述原子气室123之间。所述准直器121将所述第二光纤160中的光纤光转化成空间光并准直后，所述四分之一波片122可以将经过所述准直器121的线偏振态所述入射激光转换成圆偏振态。圆偏振光拥有和光传播方向平行的自旋角动量，用于实现对原子的光泵浦及自旋角动量的极化。所述入射激光经过所述反射镜127反射原路返回到达所述四分之一波片122，所述四分之一波片122可以将所述入射激光的偏振态从圆偏振态变成与之前线偏振态方向垂直的线偏振态。然后所述入射激光可以经所述准直器121耦合进入所述第二光纤160。

在一个实施例中，所述第一光纤150、所述第二光纤160和所述第三光纤170可以采用单模保偏光纤。单模保偏光纤用于对通过的偏振光进行保偏，保偏效果比多模光纤好。在光与原子相互作用时，光的偏振态需要保证为较好的圆偏振光，才能较好地实现对原子的极化。单模保偏光纤可以保证光的传输偏振特性。

在一个实施例中，所述磁强计探头120还包括保温腔室124。所述原子气室123收纳于所述保温腔室124。所述保温腔室124用于对所述原子气室123进行保温。增加所述原子气室123中原子气体的浓度可以提高所述原子磁强计10的灵敏度。因此，可以选用热气流加热、电加热或光加热等方式对所述原子气室123进行加热。加热过程中需要保证加热模块不会引入额外的电磁噪声。所述保温腔室124也起到提高所述原子磁强计10灵敏度的作用。

在一个实施例中，所述磁强计探头120还包括二维磁场调制装置126。所述二维磁场调制装置126包括轴向沿着第一方向的第一磁场调制线圈组1261和轴向沿着第二方向的第二磁场调制线圈组1262。所述第一方向和第二方向垂直。所述第一磁场调制线圈组1261设置于所述第二磁场调制线圈组1262中。所述第一磁场调制线圈组1261和所述第二磁场调制线圈组1262共同围构形成一个磁场空间1263。所述保温腔室124和所述原子气室123收纳于所述磁场空间1263中。所述二维磁场调制装置126用于在所述原子气室123中产生均匀磁场。所述二维磁场调制装置126产生调制磁场，定义了磁场灵敏方向，同时可以提高信噪比。

其中，所述二维磁场调制装置126一般选用亥姆霍兹线圈的结构。所述第一磁场调制线圈组1261包括轴向沿着所述第一方向的两个平行放置在所述原子气室123两侧的亥姆霍兹线圈。所述第二磁场调制线圈组1262包括轴向沿着所述第二方向的两个平行放置在所述原子气室123两侧的亥姆霍兹线圈。所述二维磁场调制装置126用于在所述原子气室123内产生与线圈轴线平行的均匀磁场。在所述亥姆霍兹线圈上施加高频调制电流可以产生高频调制磁场，用于对信号的调制。此时，所述原子磁强计10是对所述亥姆霍兹线圈轴线方向上的磁场敏感。即所述二维磁场调制装置126定义了磁场灵敏方向。

在一个实施例中，所述磁强计探头120还包括探头机械结构128。所述准直器121、所述四分之一波片122、所述原子气室123和所述反射镜127安装于所述探头机械结构128。所述探头机械结构128对所述磁强计探头120内的所述准直器121、所述原子气室123、所述反射镜127等进行封装固定。所述探头机械结构128保证了所述原子磁强计10的结构稳定性和磁强计信号的稳定性。因此所述探头机械结构128保证了所述入射激光在所述磁强计探头120中的传输效率。

所述探头机械结构128可以选用铝合金、钛合金等无磁金属材料。所述磁强计探头120中的元器件均可以采用无磁材料加工制作完成。无磁材料减少了所述磁强计探头120中的剩磁大小，大幅度降低所述原子磁强计10探测到磁场信号的背景噪声。

在一个实施例中，所述原子磁强计10还包括磁场控制与锁相放大控制器140。所述磁场控制与锁相放大控制器140分别与所述光电探测器130电连接和所述二维磁场调制装置126电连接。所述磁场控制与锁相放大控制器140用于实现磁场的调制和磁场信号的锁相放大输出。

所述磁场控制与锁相放大控制器140包括信号发生单元、移相器和低通滤波器。所述信号发生单元输出两路同一频率的正弦波或者方波信号。所述两路同一频率的正弦波或者方波信号一路输出到所述二维磁场调制装置126用来实现对某一方向磁场的调制。另一路经过所述移相器与经调制的磁场探测信号相乘，通过所述低通滤波器实现磁场信号的锁相放大输出。所述磁场控制与锁相放大控制器140的调制解调过程可以抑制所述原子磁强计10信号中特定频段的噪声，提高所述原子磁强计10的信号信噪比。

图4是一实施例中磁成像系统20的结构示意图。所述磁成像系统20包括：激光光源100、分光器210、多个光纤环形器110、多个磁强计探头120和多个光电探测器130。所述激光光源100用于发出入射激光。所述分光器210用于将所述入射激光分成多个子光束。每个所述光纤环形器110包括第一端口111、第二端口112和第三端口113。一束所述子光束从一个所述光纤环形器110的所述第一端口111输入，所述第二端口112输出。所述多个磁强计探头120与所述多个光纤环形器110一一对应。一个所述第二端口112输出的一束所述子光束进入一个所述磁强计探头120，再原路返回从一个所述光纤环形器110的所述第二端口112输入，所述第三端口113输出。所述多个光电探测器130与所述多个光纤环形器110一一对应。所述光电探测器130用于接收所述光纤环形器110第三端口113输出的所述子光束。

本实施例中，所述磁成像系统20使用所述单一激光光源100、所述分光器210、多个所述光纤环形器110以及多个所述磁强计探头120形成了原子磁强计阵列。所述分光器210通过多条光纤与多个所述光纤环形器110的所述第一端口111连接。每个所述光纤环形器都通过光纤分别与相对应的所述磁强计探头120和所述光电探测器130连接。多个所述磁强计探头120中的所述入射激光都来自于同一所述激光光源100，使得所述磁成像系统20具有良好的共模噪声抑制性，能够获得更低噪声的磁场图像。所述原子磁强计20采用所述光纤环形器110，减少了所述入射激光从空间光到光纤光的转换过程，减少了耦合器件的使用，构成全光纤一体化结构。所述全光纤一体化结构使得所述多个磁强计探头120之间的共模一致性提高，有利于所述磁成像系统20的空间分辨率提升。

在一个实施例中，所述磁成像系统20还包括：多个位置测量传感器220、信号采集处理阵列230。所述多个位置测量传感器220安装于与所述多个位置测量传感器220一一对应的所述多个磁强计探头120。所述信号采集处理阵列230与所述多个光电探测器130的输出端电连接。所述信号采集处理阵列230通过所述位置测量传感器220采集多个所述磁强计探头120的空间位置，且调控多个所述磁强计探头120的位移。所述信号采集处理阵列230还用于从所述光电探测器130采集多个所述磁强计探头120探测的磁场信号。

在一个实施例中，所述磁成像系统还包括：磁场线圈驱动阵列240和计算机控制与磁场图像重建单元250。所述磁场线圈驱动阵列240一端与多个所述磁强计探头120电连接，一端与所述信号采集处理阵列230电连接。所述磁场线圈驱动阵列240用于调控周围磁场，且将所述磁强计探头120探测的磁场信号进行锁相放大。所述计算机控制与磁场图像重建单元250与所述信号采集处理阵列230连接，用于控制并进行磁场图像重建。

所述磁场线圈驱动阵列240包括多个磁场控制与锁相放大控制器140。每个所述磁场控制与锁相放大控制器140与每个所述磁强计探头120对应设置，用于调控周围磁场，且将所述磁强计探头120探测的磁场信号进行锁相放大。

可以理解，上述实施例中涉及到的模块还可以采用其他形式，而不限于上述实施例已经提到的形式，只要其能够达到完成相对应的功能即可。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

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 (12)

1.一种原子磁强计，其特征在于，包括：

激光光源(100)，用于发出入射激光；

光纤环形器(110)，包括第一端口(111)、第二端口(112)和第三端口(113)，所述入射激光从所述第一端口(111)输入，从所述第二端口(112)输出；

磁强计探头(120)，所述第二端口(112)输出的所述入射激光进入所述磁强计探头(120)后，再原路返回输入所述第二端口(112)，并由所述第三端口(113)输出；

光电探测器(130)，用于接收所述第三端口(113)输出的所述入射激光。

2.如权利要求1所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)包括原子气室(123)，所述入射激光能够与所述原子气室(123)中的原子气体发生相互作用。

3.如权利要求2所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)还包括反射镜(127)，所述原子气室(123)位于所述第二端口(112)和所述反射镜(127)之间，所述反射镜(127)对进入所述磁强计探头(20)的所述入射激光进行反射。

4.如权利要求2所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)包括反射膜(125)，设置于所述原子气室(123)侧壁，所述反射膜(125)对进入所述磁强计探头(20)的所述入射激光进行反射。

5.如权利要求3所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)还包括：

准直器(121)，位于所述第二端口(112)与所述原子气室(123)之间；

四分之一波片(122)，位于所述准直器(121)与所述原子气室(123)之间。

6.如权利要求5所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)还包括保温腔室(124)，所述原子气室(123)收纳于所述保温腔室(124)，所述保温腔室(124)用于对所述原子气室(123)进行保温。

7.如权利要求6所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)还包括二维磁场调制装置(126)，所述二维磁场调制装置(126)包括：

轴向沿着第一方向的第一磁场调制线圈组(1261)；

和轴向沿着第二方向的第二磁场调制线圈组(1262)，所述第一方向和所述第二方向垂直，所述第一磁场调制线圈组(1261)设置于所述第二磁场调制线圈组(1262)中，所述第一磁场调制线圈组(1261)和所述第二磁场调制线圈组(1262)共同围构形成一个磁场空间(1263)；

所述保温腔室(124)和所述原子气室(123)收纳于所述磁场空间(1263)中，所述二维磁场调制装置(126)用于在所述原子气室(123)中产生磁场。

8.如权利要求7所述的原子磁强计，其特征在于，所述磁强计探头(120)还包括探头机械结构(128)，所述准直器(121)、所述四分之一波片(122)、所述原子气室(123)和所述反射镜(127)安装于所述探头机械结构(128)。

9.如权利要求8所述的原子磁强计，其特征在于，还包括：

磁场控制与锁相放大控制器(140)，分别与所述光电探测器(130)电连接和所述二维磁场调制装置(126)电连接，用于实现磁场的调制和磁场信号的锁相放大输出。

10.一种磁成像系统，其特征在于，包括：

激光光源(100)，用于发出入射激光；

分光器(210)，用于将所述入射激光分成多个子光束；

多个光纤环形器(110)，每个所述光纤环形器(110)包括第一端口(111)、第二端口(112)和第三端口(113)，一束所述子光束从一个所述光纤环形器(110)的所述第一端口(111)输入，所述第二端口(112)输出；

与所述多个光纤环形器(110)一一对应的多个磁强计探头(120)，一个所述第二端口(112)输出的一束所述子光束进入一个所述磁强计探头(120)，再原路返回从一个所述光纤环形器(110)的所述第二端口(112)输入，所述第三端口(113)输出；

与所述多个光纤环形器(110)一一对应的多个光电探测器(130)，用于接收所述光纤环形器(110)第三端口(113)输出的所述子光束。

11.如权利要求10所述的磁成像系统，其特征在于，还包括：

多个位置测量传感器(220)，安装于与所述多个位置测量传感器(220)一一对应的所述多个磁强计探头(120)；

信号采集处理阵列(230)，与多个所述光电探测器(130)的输出端电连接。

12.如权利要求11所述的磁成像系统，其特征在于，还包括：

磁场线圈驱动阵列(240)，一端与多个所述磁强计探头(120)电连接，一端与所述信号采集处理阵列(230)电连接；所述磁场线圈驱动阵列(240)用于调控周围磁场，且将所述磁强计探头(120)探测的磁场信号进行锁相放大；

计算机控制与磁场图像重建单元(250)，与所述信号采集处理阵列(230)电连接，用于控制并进行磁场图像重建。

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