基于原子自旋磁共振的磁场测量方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115754835A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211386501.9(22)申请日2022.11.07(71)申请人北京自动化控制设备研究所地址100074北京市丰台区云岗北里1号院3号楼(72)发明人万双爱郭宇豪秦杰刘栋苏魏克全薛帅周明刘翔(51)Int.Cl.G01R33/00(2006.01)G01R33/032(2006.01)权利要求书3页说明书11页附图2页(54)发明名称基于原子自旋磁共振的磁场测量方法(57)摘要本发明提供了一种基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，包括：对极化光束进行等功率分光后分别起偏为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；调节极化光束的波长在原子跃迁频率上，左旋圆偏振光透过原子气室后进入第一光电探测器，右旋圆偏振光透过原子气室后进入第二光电探测器，对原子气室施加激励磁场，在磁共振频率的设定频率区间内扫描激励磁场频率，以差分光功率作为纵坐标构建差分磁共振曲线；将差分磁共振曲线中的差分光功率锁定为0，获取差分光功率为0时所对应的激励磁场频率，根据激励磁场频率计算获取待测磁场。应用本发明的技术方案，以解决现有技术中直接由磁共振曲线解算磁场的方法灵敏度较低的技术问题。CN115754835ACN115754835A权利要求书1/3页1.一种基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，其特征在于，所述基于原子自旋磁共振的磁场测量方法包括：对极化光束进行等功率分光后分别起偏为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；调节所述极化光束的波长在原子跃迁频率上，所述左旋圆偏振光透过原子气室后进入第一光电探测器，所述第一光电探测器测量所述左旋圆偏振光的第一透射光功率，所述右旋圆偏振光透过原子气室后进入第二光电探测器，所述第二光电探测器测量所述右旋圆偏振光的第二透射光功率，所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光相互平行；对所述原子气室施加激励磁场，在磁共振频率的设定频率区间内扫描激励磁场频率，根据所述第一透射光功率和所述第二透射光功率获取差分光功率，以激励磁场频率失谐为横坐标，以所述差分光功率作为纵坐标构建差分磁共振曲线；将所述差分磁共振曲线中的差分光功率锁定为0，获取所述差分光功率为0时所对应的激励磁场频率，根据所述激励磁场频率计算获取待测磁场。2.根据权利要求1所述的基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，其特征在于，所述待测磁场B可根据B＝f激励/γ计算获取，其中，f激励为所述差分光功率为0时所对应的激励磁场频率，γ为旋磁比。3.根据权利要求2所述的基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，其特征在于，所述差分光功率ΔP可根据ΔP＝PA‑PB计算获取，其中，PA为所述第一透射光功率，PB为所述第二透射光功率。4.一种基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，其特征在于，所述基于原子自旋磁共振的磁场测量方法包括：对极化光束进行等功率分光后分别起偏为左旋圆偏振光和右旋圆偏振光；调节所述极化光束的波长在原子跃迁频率上，所述左旋圆偏振光透过原子气室后进入第一光电探测器，所述第一光电探测器测量所述左旋圆偏振光的第一透射光功率，所述右旋圆偏振光透过原子气室后进入第二光电探测器，所述第二光电探测器测量所述右旋圆偏振光的第二透射光功率，所述左旋圆偏振光和所述右旋圆偏振光相互平行；对所述原子气室施加激励磁场，在磁共振频率的设定频率区间内扫描激励磁场频率，根据所述第一透射光功率和所述第二透射光功率获取第一差分光功率，以激励磁场频率失谐为横坐标，以所述第一差分光功率作为纵坐标构建第一差分磁共振曲线；在磁共振频率的设定频率区间内对所述激励磁场施加第一微扰，根据施加所述第一微扰后的所述第一透射光功率和所述第二透射光功率获取第二差分光功率，以激励磁场频率失谐为横坐标，以所述第二差分光功率作为纵坐标构建第二差分磁共振曲线；根据所述第一差分磁共振曲线和所述第二差分磁共振曲线计算获取差分磁共振曲线第一同源微扰；优化操控参数，重复上述过程以使所述差分磁共振曲线第一同源微扰的幅度最大，获取优化后的操控参数；撤去所述第一微扰，基于所述优化后的操控参数，对所述原子气室施加激励磁场，在磁共振频率的设定频率区间内扫描激励磁场频率，根据所述第一透射光功率和所述第二透射光功率获取第三差分光功率，以激励磁场频率失谐为横坐标，以所述第三差分光功率作为纵坐标构建第三差分磁共振曲线；2CN115754835A权利要求书2/3页将所述第三差分磁共振曲线中的差分光功率锁定为0，获取所述第三差分光功率为0时所对应的激励磁场频率，根据所述激励磁场频率计算获取待测磁场。5.根据权利要求4所述的基于原子自旋磁共振的磁场测量方法，其特征在于，所述待测磁场B可根据B＝f激励/γ计算获取，其中，f激励为所述第三差分磁共振曲线中的差分光功率为0时所对