一種新型全光型激光光泵磁力儀及其實(shí)現(xiàn)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種新型全光型激光光泵磁力儀及其實(shí)現(xiàn)方法。該方法是恒溫下將弱磁場探頭置于待測磁場中；分別調(diào)節(jié)兩個(gè)激光器控制電路，使得兩個(gè)激光頻率分別與堿金屬原子D1線和D2線能級躍遷共振；調(diào)節(jié)二分之一波片光軸、四分之一波片光軸和各自激光偏振的角度，使兩束激光為偏振相位差相差180°的圓偏振；調(diào)節(jié)兩個(gè)激光器、二分之一波片、偏振分束棱鏡、四分之一波片，使得兩束激光在弱磁場探頭完全重合；光電轉(zhuǎn)換器件對激光頻率與堿金屬原子D1線能級躍遷共振的激光進(jìn)行探測，探測到的光強(qiáng)值經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備采集、信號處理，得到待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是操作簡單、無電磁干擾、弱磁場探頭實(shí)現(xiàn)全光。
【專利說明】
一種新型全光型激光光泵磁力儀及其實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于弱磁測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型全光型激光光栗磁力儀及其實(shí)現(xiàn)方 法，用于消除光栗磁力儀對外電磁干擾，解決傳統(tǒng)光栗磁力儀中弱磁場探頭無法密集布陣 和在高壓、有輻照環(huán)境下使用的問題。
【背景技術(shù)】
[0002] 在現(xiàn)代科技中，微弱磁場的探測是一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。目前，原子磁力儀作為主 要的微弱磁場探測儀器之一，光栗磁力儀方案是原子磁力儀中靈敏度最高，實(shí)用性最好，也 是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品化的幾種高精度原子磁力儀方案之一。但由于傳統(tǒng)的光栗磁力儀需要在弱磁場 探頭部分加入一個(gè)射頻線圈使原子退極化，因此射頻線圈產(chǎn)生的射頻場會(huì)對周圍的其他電 子學(xué)期間產(chǎn)生干擾，同時(shí)兩個(gè)弱磁場探頭之間也會(huì)產(chǎn)生相互干擾而導(dǎo)致無法工作。除此之 外，由于射頻線圈屬于電子學(xué)器件，因此無法在高壓或是有射線輻照的環(huán)境下長時(shí)間工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的一個(gè)目的在于為了克服傳統(tǒng)光栗磁力儀射頻線圈帶來的諸多問題，提供 了一種新型全光型激光光栗磁力儀。
[0004] 本發(fā)明的工作機(jī)理是:在待測磁場下，堿金屬原子能級將發(fā)生分裂，分裂情況與待 測磁場大小相關(guān)。一束圓偏振激光通過堿金屬原子氣體時(shí)，若激光頻率與分裂的堿金屬原 子基態(tài)能級完全共振，則堿金屬原子被激光栗浦極化，使得其對激光的吸收率下降，此時(shí)， 利用另一束被調(diào)制的圓偏振激光同時(shí)與堿金屬原子作用，使堿金屬原子退極化，其對激光 的吸收增強(qiáng)，透射減弱，通過測量調(diào)制頻率與激光透射光強(qiáng)的關(guān)系可以得到待測磁場大小。 利用調(diào)制激光代替?zhèn)鹘y(tǒng)的射頻線圈，從而實(shí)現(xiàn)弱磁場探頭的全光型設(shè)計(jì)。
[0005] 全光型激光光栗磁力儀包括激光光源1、弱磁場探頭2、信號探測器3;激光光源1、 弱磁場探頭2、信號探測器3通過激光光路連接；
[0006] 所述的激光光源1由第一半導(dǎo)體激光器4、第一激光控制電路5、二分之一波片A6、 第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、第二半導(dǎo)體激光器9、第二激光控制電路10、二分之 一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13構(gòu)成；
[0007] 第一激光控制電路5控制第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光，激光依次透過二分之一 波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、弱磁場探頭2、四分之一波片B13、第二偏振 分束棱鏡12,并在通過第二偏振分束棱鏡12后與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光分開，最 終被光電轉(zhuǎn)換器件20探測；
[0008] 所述的第一激光控制電路5由第一電流源14、第一溫度控制器15構(gòu)成，其中第一電 流源14與第一溫度控制器15直接控制第一半導(dǎo)體激光器4;
[0009] 第二激光控制電路10控制第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出激光，激光依次透過二分之 一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13、弱磁場探頭2、四分之一波片A8、第一 偏振分束棱鏡7，并在通過第一偏振分束棱鏡7后與第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光分開， 最終不連接任何器件；
[0010] 所述的第二激光控制電路10由第二電流源16、第二溫度控制器17、信號發(fā)生器18 構(gòu)成，其中第二電流源16與第二溫度控制器17直接控制第二半導(dǎo)體激光器10,信號發(fā)生器 18的輸出信號經(jīng)過第二電流源16后，將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號并輸出給第二半導(dǎo)體激光 器9;
[0011] 第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出激光在弱磁場探頭2 中完全重合。
[0012] 所述的弱磁場探頭2由包含堿金屬飽和蒸汽的玻璃泡構(gòu)成；
[0013] 所述的信號探測器3由光電轉(zhuǎn)換器件20、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21構(gòu)成；
[0014]光電轉(zhuǎn)換器件20采集透過第二偏振分束棱鏡12的第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光 的光信號，將其轉(zhuǎn)化成電信號并傳輸給數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21處理。
[0015] 本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法。
[0016] 該方法通過被調(diào)制的激光與原子相互作用，替代傳統(tǒng)光栗磁力儀射頻線圈的作 用，解決了傳統(tǒng)光栗磁力儀對外存在電磁干擾，無法密集布陣，使用環(huán)境受限等問題。
[0017] 本發(fā)明對全光型激光光栗磁力儀的調(diào)節(jié)方法具體是：
[0018] 步驟(1).保持恒溫狀態(tài)下，將弱磁場探頭2置于待測磁場中；
[0019] 步驟(2).調(diào)節(jié)全光型激光光栗磁力儀中激光光源1:
[0020] 調(diào)節(jié)第一激光控制電路5中第一電流源14、第一溫度控制器15，保持第一半導(dǎo)體激 光器4發(fā)射出的激光頻率穩(wěn)定，且使得第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光頻率與弱磁場探頭 2中堿金屬原子D1線能級躍迀共振;將二分之一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片 A8均與第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光光束方向垂直設(shè)置;調(diào)節(jié)二分之一波片A6,使得第 一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光經(jīng)過第一偏振分束棱鏡7時(shí)透射光最強(qiáng)，反射光最弱；調(diào)節(jié) 四分之一波片A8的光軸方向與第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光偏振方向成45°夾角，使得 第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光變成圓偏振光;調(diào)節(jié)第二激光控制電路10中第二電流源 16、第二溫度控制器17、信號發(fā)生器18,使得第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光頻率能順利 在與弱磁場探頭中堿金屬原子D2線的能級共振頻率與遠(yuǎn)離其共振頻率這兩種狀態(tài)下以切 換頻率f進(jìn)行切換;將二分之一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13均與第二 半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光光束方向垂直設(shè)置;調(diào)節(jié)二分之一波片B11，使得第二半導(dǎo)體 激光器9發(fā)射出的激光經(jīng)過第二偏振分束棱鏡12時(shí)反射光最強(qiáng)，透射光最弱；調(diào)節(jié)四分之一 波片B13的光軸方向與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光偏振方向成45°夾角，并與四分之 一波長A8的光軸方向成90°夾角，使得第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光變成與第一半導(dǎo)體 激光器4發(fā)射出的激光偏振相位差相差180°的圓偏振光；調(diào)節(jié)第一半導(dǎo)體激光器4、二分之 一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、第二半導(dǎo)體激光器9、二分之一波片B11、 第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13相對位置，使得:第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)出的激光依 次經(jīng)過二分之一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、弱磁場探頭2、四分之一波 片B13、第二偏振分束棱鏡12;第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的激光依次經(jīng)過二分之一波片B11、 第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13、弱磁場探頭2、四分之一波片A8、第一偏振分束棱 鏡7;第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)出的激光與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的激光在弱磁場探頭2中處 于完全重合狀態(tài)；
[0021] 步驟(3).調(diào)節(jié)全光型激光光栗磁力儀中的信號探測器3:
[0022] 光電轉(zhuǎn)換器件20對第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光經(jīng)過二分之一波片A6、第一 偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、弱磁場探頭2、四分之一波片B13、第二偏振分束棱鏡12后 的光強(qiáng)進(jìn)行探測，其光強(qiáng)值Y與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光頻率的切換頻率f關(guān)系如 公式(1):
[0024] 其中，Y〇為半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光不經(jīng)過弱磁場探頭2時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件探測 到的光強(qiáng)值(是在撤除弱磁場探頭2后，第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射的激光經(jīng)二分之一波片Α6、 第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片Α8、四分之一波片Β13、第二偏振分束棱鏡12后測得），是 一個(gè)定值Ρ是圓周率;k為比例系數(shù)，是定值;ν為信號線寬，注意:對于恒定溫度下的包含堿 金屬飽和蒸汽的玻璃泡，v也為定值;fo為由待測磁場引起的堿金屬原子的能級分裂，其關(guān) 系如公式(2):
[0025] f〇= γ · B (2)；
[0026] 其中，γ為定值；
[0027]經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21采集、信號處理，根據(jù)公式（1)，求解光強(qiáng)值Υ為最小值時(shí)f 對應(yīng)的值fo,最后根據(jù)公式(2)得到待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。
[0028] 第一半導(dǎo)體激光器4和第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的激光波長均在二分之一波片A6、 第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、二分之一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一 波片B13的波長范圍內(nèi)。
[0029] 傳統(tǒng)的光栗磁力儀采用在弱磁場探頭2處增加射頻線圈的方式，實(shí)現(xiàn)原子的退極 化過程，在退極化過程中，射頻線圈產(chǎn)生的射頻場將對外產(chǎn)生電磁干擾。本發(fā)明根據(jù)交流斯 塔克效應(yīng)，利用被調(diào)制的圓偏振光與原子相互作用，實(shí)現(xiàn)了原來射頻場使原子退極化的相 同的效果，同時(shí)，避免了由射頻場帶來的不利影響。
[0030] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：一、操作簡單，僅需操作全光型激光光栗磁力儀中的激光光源、 弱磁場探頭和信號探測器三個(gè)部分;二、無電磁干擾，多個(gè)光栗磁力儀可密集布陣，而不相 互干擾;三、弱磁場探頭實(shí)現(xiàn)全光，可用于高壓或有輻照的環(huán)境。
【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的流程不意圖；
[0032] 圖2為本發(fā)明的詳細(xì)流程示意圖；
[0033] 圖3為本發(fā)明激光控制電路1的流程示意圖；
[0034] 圖4為本發(fā)明激光控制電路2的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的分析。
[0036] 在待測磁場下，堿金屬原子能級將發(fā)生分裂，分裂情況與待測磁場大小相關(guān)。一束 圓偏振激光通過堿金屬原子氣體時(shí)，若激光頻率與分裂的堿金屬原子基態(tài)能級完全共振， 則堿金屬原子被激光栗浦極化，使得其對激光的吸收率下降，此時(shí)，利用另一束被調(diào)制的圓 偏振激光同時(shí)與堿金屬原子作用，使堿金屬原子退極化，其對激光的吸收增強(qiáng)，透射減弱， 通過測量調(diào)制頻率與激光透射光強(qiáng)的關(guān)系可以得到待測磁場大小。利用調(diào)制激光代替?zhèn)鹘y(tǒng) 的射頻線圈，從而實(shí)現(xiàn)弱磁場探頭的全光型設(shè)計(jì)。
[0037] 如圖1所示，全光型激光光栗磁力儀包括激光光源1、弱磁場探頭2、信號探測器3; 激光光源1、弱磁場探頭2、信號探測器3通過激光光路連接；
[0038] 如圖2所示，所述的激光光源1由第一半導(dǎo)體激光器4、第一激光控制電路5、二分之 一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、第二半導(dǎo)體激光器9、第二激光控制電路 10、二分之一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13構(gòu)成；
[0039] 第一激光控制電路5控制第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光，激光依次透過二分之一 波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、弱磁場探頭2、四分之一波片B13、第二偏振 分束棱鏡12,并在通過第二偏振分束棱鏡12后與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光分開，最 終被光電轉(zhuǎn)換器件20探測；
[0040] 第二激光控制電路10控制第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出激光，激光依次透過二分之 一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13、弱磁場探頭2、四分之一波片A8、第一 偏振分束棱鏡7，并在通過第一偏振分束棱鏡7后與第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光分開， 最終不連接任何器件；
[0041] 第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光與第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出激光在弱磁場探頭2 中完全重合。
[0042] 如圖3所示，所述的第一激光控制電路5由第一電流源14、第一溫度控制器15構(gòu)成， 其中第一電流源14與第一溫度控制器15直接控制第一半導(dǎo)體激光器4。
[0043] 如圖4所示，所述的第二激光控制電路10由第二電流源16、第二溫度控制器17、信 號發(fā)生器18構(gòu)成，其中第二電流源16與第二溫度控制器17直接控制第二半導(dǎo)體激光器10， 信號發(fā)生器18的輸出信號經(jīng)過第二電流源16后，將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號并輸出給第二 半導(dǎo)體激光器9。
[0044] 所述的弱磁場探頭2由包含堿金屬飽和蒸汽的玻璃泡構(gòu)成；
[0045]所述的信號探測器3由光電轉(zhuǎn)換器件20、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21構(gòu)成；
[0046] 光電轉(zhuǎn)換器件20采集透過第二偏振分束棱鏡12的第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出激光 的光信號，將其轉(zhuǎn)化成電信號并傳輸給數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21處理。
[0047] 具體調(diào)節(jié)全光型激光光栗磁力儀的實(shí)現(xiàn)方法是：
[0048]實(shí)施例中弱磁場探頭2堿金屬原子采用銫-133原子，銫原子飽和蒸汽的玻璃泡尺 寸為Φ15Χ20πιπι，將其周圍均勻加熱且恒溫至45°C，并置于待測磁場中。在使用過程中，先 開啟第一激光控制電路5，其中第一電流源14使用美國Ag i 1 ent公司生產(chǎn)的型號為B2912A的 電流源，第一溫度控制器15使用美國Thorlab公司生產(chǎn)的型號為TED200C的溫度控制器，調(diào) 節(jié)第一半導(dǎo)體激光器4的電流為1.3mA，溫度為60 °C，使第一半導(dǎo)體激光器4的波長穩(wěn)定至 894.6nm;將適用波長為894.6nm的二分之一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8 均垂直置于第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光光束方向，調(diào)節(jié)二分之一波片6的相對角度至 〇°，使得第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光經(jīng)過第一偏振分束棱鏡7時(shí)透射光最強(qiáng)，反射光 最弱；調(diào)節(jié)四分之一波片A8的相對角度至45°，使得第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出的激光變成 圓偏振光;再開啟第二激光控制電路10,其中第二電流源16使用美國Agilent公司生產(chǎn)的型 號為B2912A的電流源，第二溫度控制器17使用美國Thorlab公司生產(chǎn)的型號為TED200C的溫 度控制器，信號發(fā)生器18使用中國普源公司生產(chǎn)的型號為DG4162的信號發(fā)生器，調(diào)節(jié)第二 半導(dǎo)體激光器9的電流為1.2mA，溫度為55°C，使第二半導(dǎo)體激光器9的波長穩(wěn)定至852nm;將 適用波長為852nm的二分之一波片B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13均垂直置于 第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光光束方向；調(diào)節(jié)二分之一波片B11的相對角度至90°，使得 第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光經(jīng)過第二偏振分束棱鏡12時(shí)反射光最強(qiáng)，透射光最弱；調(diào) 節(jié)四分之一波片B13的相對角度至135°，使得第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)射出的激光變成與第一 半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光偏振相位差相差180°的圓偏振光;調(diào)節(jié)第一半導(dǎo)體激光器4、二 分之一波片A6、第一偏振分束棱鏡7、四分之一波片A8、第二半導(dǎo)體激光器9、二分之一波片 B11、第二偏振分束棱鏡12、四分之一波片B13相對位置，第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)出的激光與 第二半導(dǎo)體激光器9發(fā)出的激光在銫原子飽和蒸汽的玻璃泡的位置處于完全重合狀態(tài);使 用一個(gè)高靈敏度硅光電二極管20對透過第二偏振分束棱鏡12的第一半導(dǎo)體激光器4發(fā)射出 激光的光信號進(jìn)行采集，并輸入給數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備21中相放大器進(jìn)行相敏檢測，并將鎖 相放大器的輸出信號輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行采集、處理和最終輸出。
[0049]上述提到的高靈敏度硅光電二極管20為光電轉(zhuǎn)換器件20。
[0050]上述實(shí)施例并非是對于本發(fā)明的限制，本發(fā)明并非僅限于上述實(shí)施例，只要符合 本發(fā)明要求，均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種新型全光型激光光栗磁力儀，包括激光光源（1)、弱磁場探頭（2)、信號探測器 (3);其中信號探測器(3)包括光電轉(zhuǎn)換器件(20)、數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備(21);其特征在于： 所述的激光光源（1)包括第一半導(dǎo)體激光器(4)、第一激光控制電路(5)、二分之一波片 A(6)、第一偏振分束棱鏡(7)、四分之一波片A(8)、第二半導(dǎo)體激光器(9)、第二激光控制電 路（10)、二分之一波片B(11)、第二偏振分束棱鏡（12)、四分之一波片B(13);第一激光控制 電路(5)控制第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出激光，激光依次透過二分之一波片A(6)、第一偏 振分束棱鏡(7)、四分之一波片A(8)、弱磁場探頭(2)、四分之一波片B( 13)、第二偏振分束棱 鏡（12)后與第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出的激光分開，最終被光電轉(zhuǎn)換器件(20)探測;光電 轉(zhuǎn)換器件(20)采集透過第二偏振分束棱鏡（12)的第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出激光的光信 號，將其轉(zhuǎn)化成電信號并傳輸給數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備(21)處理;第二激光控制電路（10)控制 第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出激光，激光依次透過二分之一波片B( 11)、第二偏振分束棱鏡 (12)、四分之一波片B( 13)、弱磁場探頭(2)、四分之一波片A(8)、第一偏振分束棱鏡(7)后與 第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光分開，最終不連接任何器件； 第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出激光與第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出激光在弱磁場探頭 (2)中完全重合。2. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于該方 法包括以下步驟： 步驟(1 )、保持恒溫狀態(tài)下，將弱磁場探頭(2)置于待測磁場中； 步驟(2)、調(diào)節(jié)全光型激光光栗磁力儀中激光光源（1): 2.1調(diào)節(jié)第一激光控制電路(5)中第一電流源（14 )、第一溫度控制器（15 )，保持第一半 導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光頻率穩(wěn)定，且保持第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光頻率與 弱磁場探頭(2)中堿金屬原子D1線的能級躍迀共振;調(diào)節(jié)二分之一波片A(6)，使得第一半導(dǎo) 體激光器(4)發(fā)射出的激光經(jīng)過第一偏振分束棱鏡(7)時(shí)透射光最強(qiáng)，反射光最弱；調(diào)節(jié)四 分之一波片A(8)的光軸方向與第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光偏振方向成45°夾角，使 得第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光變成圓偏振光； 2.2調(diào)節(jié)第二激光控制電路（10)中第二電流源（16)、第二溫度控制器（17)、信號發(fā)生 器，使得第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出的激光頻率能順利在與弱磁場探頭(2)中堿金屬原子 D2線的能級共振頻率與遠(yuǎn)離其共振頻率這兩種狀態(tài)下以切換頻率f進(jìn)行切換；調(diào)節(jié)二分之 一波片B( 11)，使得第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出的激光經(jīng)過第二偏振分束棱鏡（12)時(shí)反射 光最強(qiáng)，透射光最弱；調(diào)節(jié)四分之一波片B( 13)的光軸方向與第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出 的激光偏振方向成45°夾角，并與四分之一波片A(8)的光軸方向成90°夾角，使得第二半導(dǎo) 體激光器（9)發(fā)射出的激光變成與第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光偏振相位差相差 180°的圓偏振光； 2.3調(diào)節(jié)第一半導(dǎo)體激光器(4)、二分之一波片A(6)、第一偏振分束棱鏡(7)、四分之一 波片A(8)、第二半導(dǎo)體激光器(9)、二分之一波片B(11)、第二偏振分束棱鏡（12)、四分之一 波片B(13)相對位置，使得第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)出的激光與第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)出 的激光在弱磁場探頭中處于完全重合狀態(tài)； 步驟(3)、調(diào)節(jié)全光型激光光栗磁力儀中的信號探測器(3): 光電轉(zhuǎn)換器件(20)對第一半導(dǎo)體激光器(4)發(fā)射出的激光經(jīng)過弱磁場探頭（2)后的光 強(qiáng)進(jìn)行探測，其光強(qiáng)值Y與第二半導(dǎo)體激光器發(fā)射出的激光頻率的切換頻率f關(guān)系如公式 (1)： 其中，Y〇為半導(dǎo)體激光器1發(fā)射的激光不經(jīng)過弱磁場探頭時(shí)，光電轉(zhuǎn)換器件探測到的光 強(qiáng)值;k為比例系數(shù);ν為信號線寬；f〇為由待測磁場引起的堿金屬原子的能級分裂，其關(guān)系 如公式(2): fo= γ · B (2)； 其中，γ為定值； 經(jīng)數(shù)據(jù)采集處理設(shè)備（21)采集、信號處理，根據(jù)公式（1)，求解光強(qiáng)值Υ為最小值時(shí)f對 應(yīng)的值最后根據(jù)公式(2)得到待測磁場的磁感應(yīng)強(qiáng)度B。3. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀或如權(quán)利要求2所述的方法，其 特征在于所述的弱磁場探頭(2)主要由包含堿金屬飽和蒸汽的玻璃泡構(gòu)成。4. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀或如權(quán)利要求2所述的方法，其 特征在于第一半導(dǎo)體激光器(4)和第二半導(dǎo)體激光器(9)發(fā)出的激光波長均在二分之一波 片A(6)、第一偏振分束棱鏡(7)、四分之一波片A(8)、二分之一波片B(ll)、第二偏振分束棱 鏡(12 )、四分之一波片B (13)的波長范圍內(nèi)。5. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀或如權(quán)利要求2所述的方法，其 特征在于將二分之一波片A(6)、第一偏振分束棱鏡(7)、四分之一波片A(8)均與第一半導(dǎo)體 激光器(4)發(fā)射出的激光光束方向垂直設(shè)置。6. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀或如權(quán)利要求2所述的方法，其 特征在于將二分之一波片B( 11 )、第二偏振分束棱鏡（12)、四分之一波片B( 13)均于第二半 導(dǎo)體激光器(9)發(fā)射出的激光光束方向垂直設(shè)置。7. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀所述的第一激光控制電路(5) 包括第一電流源（14)、第一溫度控制器（15)，其中第一電流源（14)與第一溫度控制器（15) 直接控制第一半導(dǎo)體激光器(4)。8. 如權(quán)利要求1所述的一種新型全光型激光光栗磁力儀第二激光控制電路（10)由第二 電流源（16)、第二溫度控制器(17)、信號發(fā)生器(18)構(gòu)成，其中第二電流源（16)與第二溫度 控制器(17)直接控制第二半導(dǎo)體激光器(10)，信號發(fā)生器（18)的輸出信號經(jīng)過第二電流源 (16)后，將電壓信號轉(zhuǎn)變成電流信號并輸出給第二半導(dǎo)體激光器(9)。
【文檔編號】G01R33/26GK105866716SQ201610462961
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月23日
【發(fā)明人】梁尚清, 楊國卿
【申請人】梁尚清, 楊國卿