CN113655413A - 一种光纤式原子磁力仪探头及其调节方法 - Google Patents

一种光纤式原子磁力仪探头及其调节方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种光纤式原子磁力仪探头及其调节方法。由光纤传导出射的激光偏振受光纤影响产生变化时，由侧向位移分光棱镜分解的两束线偏振光的光强会发生变化，但两束线偏振光的偏振稳定且总光强不会发生变化，因此，通过两个四分之一波片转变为偏振相同的圆偏振光后，通过凸透镜的发散作用，两束激光在原子气室处形成了偏振稳定且总光强稳定的激光。本发明光纤式原子磁力仪探头对单模光纤的保偏性能无要求，在降低成本的情况下，保证了进入原子气室的激光功率与偏振稳定，进而保证了原子磁力仪的性能不受光纤传导特性对激光偏振的影响。

Description

一种光纤式原子磁力仪探头及其调节方法
技术领域
本发明属于量子磁传感领域，涉及一种光纤式原子磁力仪探头及其调节方法，用于降低光纤传输性能对原子磁力仪测量噪声的影响，进而提高光纤式原子磁力仪的环境适应性。
背景技术
原子磁力仪是一种基于量子效应的高精度磁传感器，被广泛应用于磁场精密测量领域，在地质勘探、海洋工程、生物医学、目标探测等领域具有重要作用。目前，光纤式原子磁力仪通过光纤传导激光，使得激光器、信号处理电路等电子器件与传感探头分离，从而大大降低了传感探头对使用环境的要求。由于原子磁力仪的性能与进入到原子气室的激光功率、偏振等参数相关，稳定的激光功率与偏振是保证原子磁力仪性能的重要要素。目前，常用的光纤式原子磁力仪主要通过高性能的单模光纤或单模保偏光纤保证进入传感探头的激光的功率与偏振稳定，进而保证进入原子气室的激光具有良好的功率稳定性与偏振稳定性。然而，受光纤制作工艺与材料的限制，大多数高性能的单模光纤价格较高，且在振动、潮湿或温度变化较为剧烈的环境中，仍会造成激光传输过程中的偏振旋转或消偏振现象，从而导致进入传感探头的激光偏振稳定性下降，进而影响光纤式原子磁力仪的性能。故需要一种不依赖高性能光纤且能保证进入原子气室的激光功率与偏振稳定的探头结构。
传统的光纤式原子磁力仪在激光光源发射出的激光经过单模光纤传导并由第一准直透镜出射后，一般有两种方式对激光进行偏振态制备。一种直接通过四分之一波片将出射的激光转变成圆偏振光，在激光偏振受单模光纤影响发生偏振旋转时，由于四分之一波片的光轴无法实时变化，这种方式会导致进入原子气室的激光偏振变为椭圆偏振甚至线偏振，从而影响原子磁力仪的性能。另一种先通过偏振元件将第一准直透镜出射的激光偏振进行纯化，再经过四分之一波片转变为圆偏振光，这种方式虽然能够保证进入原子气室的激光偏振恒为圆偏振光，但由于经过偏振元件的激光光强与入射偏振元件的激光偏振方向有关，在激光偏振受单模光纤影响发生偏振旋转时，经过偏振元件的激光光强将发生较大变化，无法保证进入原子气室的激光功率稳定，从而影响原子磁力仪的性能。本发明提出利用多个偏振光学元件组成的光学系统对光纤传到的激光进行分离、偏振制备与合成，从而达到降低光纤传导导致的激光偏振变化进入原子气室的激光功率与偏振的影响。
发明内容
本发明的一个目的是针对为了在不增加过多装置复杂性和实现成本的基础上，提高光纤式原子磁力仪探头结构的环境适应性，提供了一种光纤式原子磁力仪探头。本发明是利用多个偏振光学元件组成的光学系统对光纤传到的激光进行分离、偏振制备与合成，从而达到降低光纤传导导致的激光偏振变化进入原子气室的激光功率与偏振的影响。
本发明的工作机理是：光纤传导出射的激光由侧向位移分光棱镜(10)分解成偏振相互垂直的两束线偏振光，经由两个光轴垂直的四分之一波片(11)、(12)后，两束线偏振光转变成偏振相同的圆偏振光并通过凸透镜(13)的发散作用，使得两束圆偏振光在进入原子气室(14)时传播路径重叠。当由光纤传导出射的激光偏振受光纤影响产生变化时，由侧向位移分光棱镜(10)分解的两束线偏振光的光强会发生变化，但两束线偏振光的偏振稳定且总光强不会发生变化，因此，通过两个四分之一波片(11)、(12)转变为偏振相同的圆偏振光后，通过凸透镜(13)的发散作用，两束激光在原子气室(14)处形成了偏振稳定且总光强稳定的激光。通过这种装置与方法将降低光纤式原子磁力仪对单模光纤(8)性能的要求，在降低成本的情况下，保证了进入原子气室(14)的激光功率与偏振稳定，进而保证了原子磁力仪的性能不受光纤传导特性对激光偏振的影响。
一种光纤式原子磁力仪探头包括激光光源(1)、原子传感系统(2)、探测系统(3)；激光光源(1)、原子传感系统(2)、探测系统(3)依次通过激光光路连接；
所述的激光光源(1)包括半导体激光器(4)、光隔离器(5)、二分之一波片(6)、第一光纤耦合器(7)、单模光纤(8)、第一准直透镜(9)；半导体激光器(4)发射出激光，激光依次透过光隔离器(5)、二分之一波片(6)后，由第一光纤耦合器(7)进入单模光纤(8)并从第一准直透镜(9)出射；
作为优选，单模光纤(8)的一端与第一光纤耦合器(7)通过FC/APC接口相连，另一端与第一准直透镜(9)通过光胶进行胶合；
所述的原子传感系统(2)包括侧向位移分光棱镜(10)、第一四分之一波片(11)、第二四分之一波片(12)、第一凸透镜(13)、原子气室(14)、第二凸透镜(15)、第三四分之一波片(16)；第一四分之一波片(11)与第二四分之一波片(12)的光轴垂直；第一准直透镜(9)出射的激光透过侧向位移分光棱镜(10)后分为偏振相互垂直且传播方向平行的两束线偏振光，即第一透射光(17)与第二透射光(18)；第一透射光(17)透过第一四分之一波片(11)后转变为圆偏振光，第二透射光(18)透过第二四分之一波片(12)后转变为与第一透射光(17)相同偏振的圆偏振光；第一透射光(17)与第二透射光(18)同时通过第一凸透镜(13)，两者均从平行光转变为发散光，并且传播路径发生重叠，传播方向相同；原子气室(14)位于第一透射光(17)与第二透射光(18)传播路径重叠的位置；经过原子气室(14)的第一透射光(17)与第二透射光(18)同时透过第二凸透镜(15)，两者均从发散光转变为平行光，再透过第三四分之一波片(16)转变为两束偏振相同的线偏振光；
作为优选，所述第一透射光(17)与第二透射光(18)的间距不大于2cm；
作为优选，所述原子气室(14)内部设有碱金属原子与缓冲气体；更为优选，所述原子气室(14)采用包含碱金属饱和蒸汽及缓冲气体的玻璃泡；
所述的探测系统(3)包括第二准直透镜(19)、多模光纤(20)、第二光纤耦合器(21)、光电探测器(22)；透过第三四分之一波片(16)的两束线偏振光透过第二准直透镜(19)进入多模光纤(20)，并从第二光纤耦合器(21)出射；从第二光纤耦合器(21)出射的激光由光电探测器(22)探测全部光强，并将光强值转变为电信号；
作为优选，多模光纤(20)的一端与第二准直透镜(19)通过光胶胶合，另一端与第二光纤耦合器(21)通过FC/APC接口相连。
本发明的另一个目的是提供一种光纤式原子磁力仪探头的调节方法，具体是：
步骤(1)、调节激光光源(1)：
1-1调节半导体激光器(4)，保持半导体激光器(4)发射出的激光波长稳定，且保持半导体激光器(4)发射出的激光波长与原子传感系统(2)中碱金属原子基态能级共振；
1-2将光隔离器(5)放置于激光光束方向，防止光反馈现象的发生；
1-3将二分之一波片(6)、第一光纤耦合器(7)依次置于激光光束方向；
1-4调节第一光纤耦合器(7)与激光的相对位置，使得激光从第一光纤耦合器(7)进入单模光纤(8)并从第一准直透镜(9)出射；
1-5调节二分之一波片(6)的光轴方向，使得第一准直透镜(9)出射的激光光强值最大；
步骤(2)、调节原子传感系统(2)：
2-1将侧向位移分光棱镜(10)垂直置于第一准直透镜(9)出射的激光光束传播方向，调节侧向位移分光棱镜(10)的位置，使得经过侧向位移分光棱镜(10)的激光光束分为偏振方向相互垂直的第一透射光(17)与第二透射光(18)，第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向平行；
2-2将第一四分之一波片(11)垂直放置于第一透射光(17)传播方向，调节第一四分之一波片(11)的光轴方向，使得第一透射光(17)的偏振方向变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；将第二四分之一波片(12)垂直放置于第二透射光(18)传播方向，调节第二四分之一波片(12)的光轴方向，使得第二透射光(18)的偏振方向与第一透射光(17)的偏振方向相同；
2-3将第一凸透镜(13)垂直置于第一透射光(17)和第二透射光(18)传播方向，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)从平行光变成发散光且两者光路出现部分重叠；
2-4将原子气室(14)放置于第一透射光(17)与第二透射光(18)光路重叠的位置；
2-5将第二凸透镜(15)放置于经过原子气室(14)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向上，调节第二凸透镜(15)的位置，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)从发散光变成平行光；
2-6将第三四分之一波片(16)垂直置于经过第二凸透镜(15)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向上，调节第三四分之一波片(16)的光轴方向，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)同时转变为线偏振光；
作为优选，调节第一凸透镜(13)的位置，使得重叠部分覆盖整个原子气室；
步骤(3)、调节探测系统(3)：
3-1调节第二准直透镜(19)的位置，使得经过第三四分之一波片(16)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)进入多模光纤(20)，并使得第二光纤耦合器(21)出射的激光光强值最大；
3-2调节光电探测器(22)的位置，使得光电探测器(22)接收所有第二光纤耦合器(21)出射的激光，并将光强信号转变成电信号。
作为优选，所述的半导体激光器(4)发射出的激光波长在光隔离器、二分之一波片、侧向位移分光棱镜、第一至三四分之一波片、准直透镜、第一至二凸透镜及第一至二光纤耦合器的波长范围内。
步骤(2)中，第一准直透镜(9)出射的激光在任意偏振状态下可用琼斯矢量
Figure BDA0003173329400000051
表示为
Figure BDA0003173329400000052
其中，E0x为激光作为电磁波在x轴上的电场分量投影的振幅，δx为在x轴上的电场分量投影的相位，E0y为激光作为电磁波在y轴上的电场分量投影的振幅，δy为在y轴上的电场分量投影的相位，e为自然常数，j代表虚数，x轴与y轴所构成的平面与激光传播方向垂直。其总光强I0可表示为：
Figure BDA0003173329400000053
第一准直透镜(9)出射的激光经过侧向位移分光棱镜(10)后被分为偏振相互垂直的第一透射光(17)与第二透射光(18)，经过第一四分之一波片(11)后的第一透射光(17琼斯矢量
Figure BDA0003173329400000054
与经过第二四分之一波片(12)后的第二透射光(18)琼斯矢量
Figure BDA0003173329400000055
分别表示为
Figure BDA0003173329400000056
Figure BDA0003173329400000057
由此可知，经过第一四分之一波片(11)后的第一透射光(17)光强I1与经过第二四分之一波片(12)后的第二透射光(18)光强I2可分别表示为
Figure BDA0003173329400000061
Figure BDA0003173329400000062
当第一透射光(17)与第二透射光(18)通过第一凸透镜(13)在原子气室(14)处重叠时，原子气室(14)内的激光总光强I3可表示为
Figure BDA0003173329400000063
根据式(3)和(4)可知，在原子气室(14)处，第一透射光(17)与第二透射光(18)恒为相同偏振状态的圆偏振光，因此无论第一准直透镜(9)出射的激光为何种偏振状态，在原子气室(14)处的激光偏振稳定。
根据式(2)和(7)可知，在原子气室(14)内的激光总光强I3恒等于第一准直透镜(9)出射的激光总光强I0，因此无论第一准直透镜(9)出射的激光为何种偏振状态，在原子气室(14)处的激光功率稳定。
本发明的又一个目的是提供一种磁场测量方法，是采用上述光纤式原子磁力仪探头获取原子在待测磁场下的拉莫尔进动信号，进而获知待测磁场的大小。
本发明的有益效果是：一、操作简单，仅需操作探头结构中的激光光源、原子传感系统、探测系统三个部分；二、实现成本低且环境适应性强，在复杂环境或变化环境下无需高性能的单模光纤即可实现进入原子气室的激光功率与偏振稳定。
附图说明
图1为本发明的流程示意图；
图2为本发明的详细流程示意图；
图3为本发明在光纤温度变化条件下激光偏振的实验结果图；
图4为本发明在光纤振动条件下激光偏振的实验结果图；
图5为本发明在出射激光偏振旋转条件下进入原子气室的激光功率与偏振实验结果图；
图6为本发明在光纤振动条件下原子磁力仪测量噪声的实验结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的分析。
光纤传导出射的激光由侧向位移分光棱镜分解成偏振相互垂直的两束线偏振光，经由两个光轴垂直的四分之一波片后，两束线偏振光转变成偏振相同的圆偏振光并通过凸透镜的发散作用，使得两束圆偏振光在进入原子气室时传播路径重叠。当由光纤传导出射的激光偏振受光纤影响产生变化时，由侧向位移分光棱镜分解的两束线偏振光的光强会发生变化，但两束线偏振光的偏振稳定且总光强不会发生变化，因此，通过两个四分之一波片转变为偏振相同的圆偏振光后，通过凸透镜的发散作用，两束激光在原子气室处形成了偏振稳定且总光强稳定的激光。通过这种装置与方法将降低光纤式原子磁力仪对单模光纤性能的要求，在降低成本的情况下，保证了进入原子气室的激光功率与偏振稳定，进而保证了原子磁力仪的性能不受光纤传导特性对激光偏振的影响。
如图1所示，探头结构包括激光光源1、原子传感系统2、探测系统3；激光光源1、原子传感系统2、探测系统3依次通过激光光路连接；
如图2所示，所述的激光光源1由半导体激光器4、光隔离器5、二分之一波片6、第一光纤耦合器7、单模光纤8、第一准直透镜9构成；
半导体激光器4发射出激光，激光依次透过光隔离器5、二分之一波片6后，由第一光纤耦合器7进入单模光纤8；
单模光纤8的一端与第一光纤耦合器7通过FC/APC接口相连，另一端与第一准直透镜9通过光胶进行胶合，激光从第一光纤耦合器7进入单模光纤8并从第一准直透镜9出射；
所述的原子传感系统2由侧向位移分光棱镜10、第一四分之一波片11、第二四分之一波片12、第一凸透镜13、原子气室14、第二凸透镜15、第三四分之一波片16构成；
第一准直透镜9出射的激光透过侧向位移分光棱镜10后分为第一透射光17与第二透射光18，第一透射光17与第二透射光18的传播方向平行且两者间距不大于2cm；
第一透射光17透过第一四分之一波片11后转变为圆偏振光，第二透射光18透过第二四分之一波片12后转变为与第一透射光17相同偏振的圆偏振光；
第一透射光17与第二透射光18同时通过第一凸透镜13，两者均从平行光转变为发散光并且传播路径发生重叠且传播方向相同；
原子气室14位于第一透射光17与第二透射光18传播路径重叠的位置；
原子气室14由包含碱金属饱和蒸汽及缓冲气体的玻璃泡构成；
经过原子气室14的第一透射光17与第二透射光18同时透过第二凸透镜15，两者均从发散光转变为平行光，随后两者透过第三四分之一波片16转变为偏振相同的线偏振光；
所述的探测系统3由第二准直透镜19、多模光纤20、第二光纤耦合器21、光电探测器22构成；
多模光纤20的一端与第二准直透镜19通过光胶进行胶合，另一端与第二光纤耦合器21通过FC/APC接口相连；
透过第三四分之一波片16的线偏振光透过第二准直透镜19进入多模光纤20，并从第二光纤耦合器21出射；
从第二光纤耦合器21出射的激光由光电探测器22探测全部光强并将光强值转变为电信号。
具体调节探头结构实现提高光纤式原子磁力仪环境适应性的方法是：
实施例中半导体激光器4采用DBR激光器，原子气室14中碱金属原子采用铯-133原子，铯原子饱和蒸汽的玻璃泡尺寸为Φ25×25mm。在使用过程中，先开启半导体激光器4，依次放置适用波长范围包含894nm的光隔离器5、二分之一波片6及第一光纤耦合器7，其中光隔离器5使用美国Thorlab公司生产的型号为IO-5-940-HP的自由光隔离器，第一光纤耦合器7使用美国Thorlab公司生产的型号为PAF2-A4B的光纤耦合器。单模光纤8一端采用FC/APC接口与第一光纤耦合器7相连，另一端与第一准直透镜9进行胶合，形成无磁性的准直结构。调节二分之一波片6的光轴角度，使得第一准直透镜9输出的激光光强达到最大值约1.7mW。将侧向位移分光棱镜10垂直置于第一准直透镜9出射的激光光束传播方向，调节侧向位移分光棱镜10的位置，使得产生的第一透射光17与第二透射光18传播方向平行且两者间距约为8mm。将适用波长范围包含894nm的第一四分之一波片11与第二四分之一波片12分别放置于第一透射光17与第二透射光18传播方向上，调节第一四分之一波片11的光轴与第一透射光17的偏振方向夹角为45°，使得第一透射光17经过第一四分之一波片11后变为左旋圆偏振光，调节第二四分之一波片12的光轴与第二透射光18的偏振方向夹角为45°，使得第二透射光18经过第二四分之一波片12后同样变为左旋圆偏振光，此时第一四分之一波片11的光轴与第二四分之一波片12的光轴夹角为90°。将第一凸透镜13放置于第一透射光17与第二透射光18的传播方向上，经过第一凸透镜13的会聚作用，第一透射光17与第二透射光18在焦点附近出现传播路径的重叠，将铯原子饱和蒸汽的玻璃泡放置于焦点附近。将第二凸透镜15放置于经过铯原子饱和蒸汽的玻璃泡后的第一透射光17与第二透射光18传播路径上，并调节第二凸透镜15的位置，使得第二凸透镜15的焦点与第一凸透镜13的焦点重合。放置第三四分之一波片16并调节其光轴方向，使得经过第三四分之一波片16的第一透射光17与第二透射光18从左旋圆偏振光转变为偏振相同的线偏振光。多模光纤20通过定制方式一端采用FC/APC接口与第二光纤耦合器21相连，另一端与第二准直透镜19进行胶合，形成无磁性的准直结构，其中第二光纤耦合器21选用与第一光纤耦合器7相同的型号产品。调节第二准直透镜19的位置，使得从第二光纤耦合器21出射的激光光强最大为500uW。通过光电探测器22对第二光纤耦合器21出射的激光进行探测并转变成电信号，其中光电探测器22使用美国Newport公司生产的型号为2107的光电探测器。
上述提到的铯原子饱和蒸汽的玻璃泡为原子气室14。
如图3所示，经过本发明方法，在光纤温度变化的条件下，光纤温度(横坐标)与进入原子气室激光椭偏率(左边纵坐标)、第一准直透镜9出射激光椭偏率(右边纵坐标)的关系。
上述关系为当光纤温度从20℃变化到70℃时，第一准直透镜9出射激光的椭偏率变化约4.5°，进入原子气室激光椭偏率变化小于0.1°。
上述关系表明经过本发明方法后，虽然从光纤出射的激光椭偏率会随着光纤温度变化，但进入原子气室的激光椭偏率基本不受光纤温度变化的影响。
如图4所示，经过本发明方法，在光纤振动(振动频率1Hz)的条件下，振动时间(横坐标)与进入原子气室激光椭偏率(左边纵坐标)、第一准直透镜9出射激光椭偏率(右边纵坐标)的关系。
上述关系为在振动条件下，第一准直透镜9出射激光的椭偏率变化超过4.5°，但进入原子气室激光椭偏率变化小于1°。
上述关系表明经过本发明方法后，虽然从光纤出射的激光椭偏率会随着光纤振动变化，但进入原子气室的激光椭偏率受光纤振动变化的影响较小。
如图5所示，经过本发明方法，在光纤传导特性导致第一准直透镜9出射激光偏振角度变化条件下，第一准直透镜9出射激光偏振的夹角变化(横坐标)与进入原子气室激光椭偏率(左边纵坐标)、进入原子气室激光光功率(右边纵坐标)的关系。
上述关系为第一准直透镜9出射激光偏振的夹角在45°～135°变化范围内，进入原子气室激光椭偏率变化小于0.1°，进入原子气室激光光功率变化小于1％。
上述关系表明经过本发明方法后，进入原子气室激光椭偏率与光功率受第一准直透镜9出射激光偏振角度变化影响较小。
如图6所示，由本发明方法实现的光纤式原子磁力仪，在光纤振动(振动频率1Hz)的条件下，其噪声功率谱由噪声频率(横坐标)与噪声水平(纵坐标)表示。
上述结果振动前与振动时的原子磁力仪噪声水平不变。
上述结果表明经过本发明方法后，原子磁力仪的测量噪声不受光纤振动的影响。

Claims (10)

1.一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于包括激光光源(1)、原子传感系统(2)、探测系统(3)；激光光源(1)、原子传感系统(2)、探测系统(3)依次通过激光光路连接；
所述的激光光源(1)包括半导体激光器(4)、光隔离器(5)、二分之一波片(6)、第一光纤耦合器(7)、单模光纤(8)、第一准直透镜(9)；半导体激光器(4)发射出激光，激光依次透过光隔离器(5)、二分之一波片(6)后，由第一光纤耦合器(7)进入单模光纤(8)并从第一准直透镜(9)出射；
所述的原子传感系统(2)包括侧向位移分光棱镜(10)、第一四分之一波片(11)、第二四分之一波片(12)、第一凸透镜(13)、原子气室(14)、第二凸透镜(15)、第三四分之一波片(16)；第一四分之一波片(11)与第二四分之一波片(12)的光轴垂直；第一准直透镜(9)出射的激光透过侧向位移分光棱镜(10)后分为偏振相互垂直且传播方向平行的两束线偏振光，即第一透射光(17)与第二透射光(18)；第一透射光(17透过第一四分之一波片(11)后转变为圆偏振光，第二透射光(18)透过第二四分之一波片(12)后转变为与第一透射光(17)相同偏振的圆偏振光；第一透射光(17)与第二透射光(18)同时通过第一凸透镜(13)，两者均从平行光转变为发散光，并且传播路径发生重叠，传播方向相同；原子气室(14)位于第一透射光(17)与第二透射光(18)传播路径重叠的位置；经过原子气室(14)的第一透射光(17)与第二透射光(18)同时透过第二凸透镜(15)，两者均从发散光转变为平行光，再透过第三四分之一波片(16)转变为两束偏振相同的线偏振光；
所述的探测系统(3)包括第二准直透镜(19)、多模光纤(20)、第二光纤耦合器(21)、光电探测器(22)；透过第三四分之一波片(16)的两束线偏振光透过第二准直透镜(19)进入多模光纤(20)，并从第二光纤耦合器(21)出射；从第二光纤耦合器(21)出射的激光由光电探测器(22)探测全部光强，并将光强值转变为电信号。
2.如权利要求1所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于单模光纤(8)的一端与第一光纤耦合器(7)通过FC/APC接口相连，另一端与第一准直透镜(9)通过光胶进行胶合。
3.如权利要求1所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于所述第一透射光(17)与第二透射光(18)的间距不大于2cm。
4.如权利要求1所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于所述原子气室(14)内部设有碱金属原子与缓冲气体。
5.如权利要求4所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于所述原子气室(14)采用包含碱金属饱和蒸汽及缓冲气体的玻璃泡。
6.如权利要求1所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于多模光纤(20)的一端与第二准直透镜(19)通过光胶胶合，另一端与第二光纤耦合器(21)通过FC/APC接口相连。
7.如权利要求1所述的一种光纤式原子磁力仪探头，其特征在于调节第一凸透镜(13)的位置，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)传播路径的重叠部分覆盖整个原子气室。
8.一种光纤式原子磁力仪探头的调节方法，其特征在于具体是：
步骤(1)、调节激光光源(1)：
1-1调节半导体激光器(4)，保持半导体激光器(4)发射出的激光波长稳定，且保持半导体激光器(4)发射出的激光波长与原子传感系统(2)中碱金属原子基态能级共振；
1-2将光隔离器(5)放置于激光光束方向，防止光反馈现象的发生；
1-3将二分之一波片(6)、第一光纤耦合器(7)依次置于激光光束方向；
1-4调节第一光纤耦合器(7)与激光的相对位置，使得激光从第一光纤耦合器(7)进入单模光纤(8)并从第一准直透镜(9)出射；
1-5调节二分之一波片(6)的光轴方向，使得第一准直透镜(9)出射的激光光强值最大；
步骤(2)、调节原子传感系统(2)：
2-1将侧向位移分光棱镜(10)垂直置于第一准直透镜(9)出射的激光光束传播方向，调节侧向位移分光棱镜(10)的位置，使得经过侧向位移分光棱镜(10)的激光光束分为偏振方向相互垂直的第一透射光(17)与第二透射光(18)，第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向平行；
2-2将第一四分之一波片(11)垂直放置于第一透射光(17)传播方向，调节第一四分之一波片(11)的光轴方向，使得第一透射光(17)的偏振方向变为左旋圆偏振光或右旋圆偏振光；将第二四分之一波片(12)垂直放置于第二透射光(18)传播方向，调节第二四分之一波片(12)的光轴方向，使得第二透射光(18)的偏振方向与第一透射光(17)的偏振方向相同；
2-3将第一凸透镜(13)垂直置于第一透射光(17)和第二透射光(18)传播方向，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)从平行光变成发散光且两者光路出现重叠；
2-4将原子气室(14)放置于第一透射光(17)与第二透射光(18)光路重叠的位置；
2-5将第二凸透镜(15)放置于经过原子气室(14)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向上，调节第二凸透镜(15)的位置，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)从发散光变成平行光；
2-6将第三四分之一波片(16)垂直置于经过第二凸透镜(15)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)传播方向上，调节第三四分之一波片(16)的光轴方向，使得第一透射光(17)与第二透射光(18)同时转变为线偏振光；
步骤(3)、调节探测系统(3)：
3-1调节第二准直透镜(19)的位置，使得经过第三四分之一波片(16)后的第一透射光(17)与第二透射光(18)进入多模光纤(20)，并使得第二光纤耦合器(21)出射的激光光强值最大；
3-2调节光电探测器(22)的位置，使得光电探测器(22)接收所有第二光纤耦合器(21)出射的激光，并将光强信号转变成电信号。
9.如权利要求8所述的一种光纤式原子磁力仪探头的调节方法，其特征在于所述的半导体激光器(4)发射出的激光波长在光隔离器、二分之一波片、侧向位移分光棱镜、第一至三四分之一波片、准直透镜、第一至二凸透镜及第一至二光纤耦合器的波长范围内。
10.一种磁场测量方法，是采用权利要求1-7任一所述的一种光纤式原子磁力仪探头获取原子在待测磁场下的拉莫尔进动信号，进而获知待测磁场的大小。
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