一种基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法及装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111077151A(43)申请公布日2020.04.28(21)申请号202010005303.8(22)申请日2020.01.03(71)申请人北京航空航天大学地址100191北京市海淀区学院路37号(72)发明人房建成房秀杰翟跃阳魏凯赵天马丹跃邢博铮肖志松(74)专利代理机构北京海虹嘉诚知识产权代理有限公司11129代理人吴小灿张涛(51)Int.Cl.G01N21/84(2006.01)G01N21/01(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图1页(54)发明名称一种基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法及装置(57)摘要一种基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法及装置，通过在原子传感模块与第二格兰泰勒棱镜之间设置空间光调制器实现，所述空间光调制器将来自所述原子传感模块携带的旋光角信息进行多通道调制，以得到多通道原子自旋进动信号的检测结果，对于研制新型超高灵敏惯性和磁场测量装置的小型化和集成化提供了新的思路，可服务于地质勘探、生物医疗成像、基础物理研究。CN111077151ACN111077151A权利要求书1/2页1.一种基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法，其特征在于，包括以下步骤：在原子传感模块与第二格兰泰勒棱镜之间设置空间光调制器，所述空间光调制器将来自所述原子传感模块携带的旋光角信息进行多通道调制，以得到多通道原子自旋进动信号的检测结果。2.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法，其特征在于，所述空间光调制器由计算机生成的灰度图像驱动液晶扭转，根据应用需求将调制器镜面划分为不同尺寸以进行多通道调制，每个通道图片灰度根据需要加载将信号调制至不同调制频率或频段。3.根据权利要求2所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法，其特征在于，所述计算机生成的灰度图像为8位灰度图，所述8位灰度图具有0至255级灰度。4.根据权利要求2所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测方法，其特征在于，所述计算机连接多通道锁相放大器，所述计算机将所述不同调制频率设定为所述多通道锁相放大器的多通道参考频率，所述多通道锁相放大器根据所述多通道参考频率对信号进行解调，以实现原子自旋进动多通道无延时检测，并且通过信号采集处理电路处理后同时得到不同空间位置的多通道信号测量结果。5.一种基于空间光调制器的原子自旋多通道检测装置，其特征在于，包括设置在原子传感模块与第二格兰泰勒棱镜之间的空间光调制器，所述第二格兰泰勒棱镜依次通过第三凸透镜、第四凸透镜和光电探测器连接多通道锁相放大器，所述空间光调制器和所述多通道锁相放大器均分别连接计算机，所述多通道锁相放大器连接信号采集处理电路，所述空间光调制器将来自所述原子传感模块携带的旋光角信息进行多通道调制，所述空间光调制器由计算机生成的8位灰度图像驱动液晶扭转，根据应用需求将调制器镜面划分为不同尺寸以进行多通道调制，每个通道图片灰度根据需要加载将信号调制至不同调制频率或频段，所述计算机将所述不同调制频率设定为所述多通道锁相放大器的多通道参考频率，所述多通道锁相放大器根据所述多通道参考频率对信号进行解调，以实现原子自旋进动多通道无延时检测，并且通过信号采集处理电路处理后同时得到不同空间位置的多通道信号测量结果。6.根据权利要求1所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测装置，其特征在于，所述原子传感模块依次通过第一格兰泰勒棱镜、第二凸透镜、第一凸透镜、偏振分光棱镜和1/2波片连接检测激光器。7.根据权利要求6所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测装置，其特征在于，所述偏振分光棱镜连接波长计，所述偏振分光棱镜将来自所述检测激光器的激光光束分成两路，其中一路进入所述波长计，另一路进入所述第一凸透镜。8.根据权利要求7所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测装置，其特征在于，所述原子传感模块包括位于磁屏蔽系统内的碱金属气室，所述碱金属气室连接有光抽运系统。9.根据权利要求8所述的基于空间光调制器的原子自旋多通道检测装置，其特征在于，所述光抽运系统将所述碱金属气室内的原子极化，所述磁屏蔽系统经过主动和/或被动磁补偿方式使原子处于无自旋交换弛豫状态，在外部的磁场和角速率的作用下，极化的原子进行拉莫尔进动，因此在检测光方向极化率分布发生变化，所述检测激光器发出失谐共振2CN111077151A权利要求书2/2页峰激光，经过所述1/2波片进入所述偏振分光棱镜形成反射光和透射光，所述反射光进入所述波长计以监控检测光束波长变化，所述透射光依次经过第一凸透镜和第二凸透镜完成扩束后的扩束光束通过第一格兰泰勒棱镜后形成为偏振方向与所述空间光调制器长轴方向一致的线偏振光，所述线偏振光经过原子传感模块中的原子作