【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于量子精密測(cè)量的原子器件領(lǐng)域，具體涉及一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀。
技術(shù)介紹
1、原子磁力儀憑借著對(duì)磁場(chǎng)的高靈敏度探測(cè)已在許多領(lǐng)域開(kāi)展了應(yīng)用，為了在近零磁場(chǎng)的serf狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)高靈敏度探測(cè)通常需要較高的溫度維持高原子密度，并在原子氣室中鍍膜以減少由于碰撞造成的原子弛豫。在serf原子磁力儀的發(fā)展過(guò)程中，一般存在雙光與單光兩種工作模式。其中，單光?serf?原子磁力儀在非共振射頻場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)下完成磁場(chǎng)測(cè)量且光路簡(jiǎn)單，所需的資源更少因此便于小型化、實(shí)用化。單光serf原子磁力儀的典型工作原理為：當(dāng)外界磁場(chǎng)為零時(shí)，銣原子極化與抽運(yùn)光一致，通過(guò)原子氣室后抽運(yùn)光透光率最大。垂直于抽運(yùn)光的磁場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致銣原子極化偏離光的方向，從而導(dǎo)致透光率下降，據(jù)此便可實(shí)現(xiàn)對(duì)于外界磁場(chǎng)的測(cè)量，但是原子磁力儀對(duì)沿著抽運(yùn)光方向的磁場(chǎng)不敏感。這樣一來(lái)就存在探測(cè)的盲區(qū)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)三軸矢量磁場(chǎng)探測(cè)。如果再增加一束光，且使兩組光能夠互相垂直，每束光實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的磁場(chǎng)測(cè)量，這樣采用兩組互相垂直的正交光可以達(dá)到單軸探測(cè)盲區(qū)互補(bǔ)的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)于空間磁場(chǎng)的三軸矢量探測(cè)。但是使用兩束光勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致原子磁力儀的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜，體積更大。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)提供一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀。將herriott多反射腔的中間通過(guò)陽(yáng)極鍵合技術(shù)放置一個(gè)直角棱鏡，光在原子氣室內(nèi)彎折90°得到兩個(gè)方向相互垂直的光，對(duì)于其中一個(gè)方向的光來(lái)說(shuō)在垂直于光方向
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案如下：
3、一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，所述磁力儀包括herriott多反射腔，所述herriott多反射腔包括前腔鏡、后腔鏡以及直角棱鏡，其中，
4、所述前腔鏡和后腔鏡的主軸相對(duì)轉(zhuǎn)角39.3°，所述前腔鏡和后腔鏡各自的軸心沿相對(duì)轉(zhuǎn)角的方向能夠相交，且所述各自的軸心距離相交交點(diǎn)的距離之和為26.3?mm；
5、所述直角棱鏡位于所述前腔鏡和后腔鏡的主軸相對(duì)轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)，用于將從前腔鏡入射的光彎折90°，并經(jīng)過(guò)多次反射后再?gòu)那扒荤R射出。
6、進(jìn)一步的，所述前腔鏡和后腔鏡是曲率相同的柱面鏡。
7、進(jìn)一步的，所述前、后腔鏡以及直角棱鏡均使用陽(yáng)極鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位。
8、進(jìn)一步的，所述從前腔鏡包括中心大小為?2.5?mm?的小孔，光斑直徑1?mm且以水平7°的角度從?2.5?mm?的小孔入射到多反射腔中。
9、進(jìn)一步的，所述入射的光彎折90°后，繼續(xù)射向后腔鏡，最終經(jīng)14次反射后再?gòu)那扒荤R上?2.5?mm?的小孔出射。
10、進(jìn)一步的，所述入射的光與rb87原子d1線躍遷頻率共振，經(jīng)四分之一波片變?yōu)閳A偏振光后在3d打印的定位裝置中實(shí)現(xiàn)光路的精準(zhǔn)入射。
11、進(jìn)一步的，在進(jìn)行所述磁力儀的三軸矢量磁場(chǎng)探測(cè)時(shí)，針對(duì)x,y,z每一個(gè)方向，施加一個(gè)調(diào)制磁場(chǎng)信號(hào)，所處磁力儀信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器解調(diào)得到一次諧波信號(hào)，通過(guò)pid控制器和加法器構(gòu)成的反饋回路實(shí)現(xiàn)磁力儀的閉環(huán)工作，從?pid?控制器輸出端測(cè)量原子磁力儀信號(hào)。
12、本專利技術(shù)的有益效果在于：
13、本專利技術(shù)在使用含herriott多反射腔的復(fù)雜原子氣室中心加入內(nèi)反射直角棱鏡，只用引入一束光就可以憑借著原子氣室內(nèi)兩個(gè)方向的光實(shí)現(xiàn)三軸矢量磁場(chǎng)探測(cè)，可以簡(jiǎn)化矢量原子磁力儀的復(fù)雜程度，實(shí)驗(yàn)裝置更加簡(jiǎn)單，需求的資源更少并保持小型化；可以有效提高矢量原子磁力儀靈敏度，由于herriott多反射腔的引入可以有效增加光程，增強(qiáng)了原子的吸收，在原子氣室加熱溫度不需要過(guò)高的條件下便可實(shí)現(xiàn)高靈敏度測(cè)量，典型情況下磁力儀三軸磁場(chǎng)靈敏度好于50?ft/?hz1/2。
14、矢量原子磁力儀磁場(chǎng)測(cè)量范圍大，引入主動(dòng)的磁補(bǔ)償線圈抵消外磁場(chǎng)的干擾，可以在500?nt磁場(chǎng)范圍內(nèi)工作，由于兩個(gè)相互垂直方向激光的存在可以實(shí)現(xiàn)三軸無(wú)探測(cè)盲區(qū)。
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1.一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述磁力儀包括Herriott多反射腔，所述Herriott多反射腔包括前腔鏡、后腔鏡以及直角棱鏡，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述前腔鏡和后腔鏡是曲率相同的柱面鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述前、后腔鏡以及直角棱鏡均使用陽(yáng)極鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述從前腔鏡包括中心大小為?2.5?mm?的小孔，光斑直徑1?mm且以水平7°的角度從?2.5?mm?的小孔入射到多反射腔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述入射的光彎折90°后，繼續(xù)射向后腔鏡，最終經(jīng)14次反射后再?gòu)那扒荤R上?2.5?mm?的小孔出射。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于Herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，在進(jìn)行所述磁力儀的三軸矢量磁場(chǎng)探測(cè)時(shí)，針對(duì)X,Y,Z每一個(gè)方向，施加一個(gè)調(diào)制磁場(chǎng)信號(hào)，所處磁力儀信號(hào)經(jīng)過(guò)鎖相放大器解調(diào)得到一次諧波信號(hào)，通過(guò)PID?控制器和加法器構(gòu)成的反饋回路實(shí)現(xiàn)磁力儀的閉環(huán)工作，從?PID?控制器輸出端測(cè)量原子磁力儀信號(hào)。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述磁力儀包括herriott多反射腔，所述herriott多反射腔包括前腔鏡、后腔鏡以及直角棱鏡，其中，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述前腔鏡和后腔鏡是曲率相同的柱面鏡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述前、后腔鏡以及直角棱鏡均使用陽(yáng)極鍵合技術(shù)實(shí)現(xiàn)精確定位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于herriott多反射腔的高靈敏度單光矢量原子磁力儀，其特征在于，所述從前腔鏡包括中心大小為?2.5?mm?的小孔，光斑直徑1?mm且以水平7°的角度從?2.5?mm?的小孔入射到多反射腔中。
5.根據(jù)權(quán)利...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：郝傳鵬，汪毓明，江琨，郝新軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深空探測(cè)實(shí)驗(yàn)室天都實(shí)驗(yàn)室，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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