自激式激光原子磁力仪电子学系统的设计与实现

发布时间：2021-07-03 02:03

　　磁场强度是物理学中重要的基本物理量之一,磁场的精确测量在地球物理、空间探测、生物医学、军事国防等诸多领域有着广阔的应用前景。基于光泵磁共振测量方法的激光自激式的光泵磁力仪,由于具有灵敏度高、频率响应宽、体积小且可连续测量等优点,而成为当前测量和分析磁场的有效工具。对激光自激磁力仪本身的研究也成为了热点问题。国外针对此类磁力仪的研究起步较早,并且实现了较高的性能指标,而国内则起步相对较晚,技术水平也较国外的同类磁力仪较低。因高性能的磁力仪的特殊用途,美国、加拿大等技术先进的国家限制我国进口高性能的磁力仪。在此背景下,我国对高性能磁力仪的研究就显得尤为重要。本文通过比较各种磁场测量方法,凸显出激光自激式磁力仪在综合性能上的优势,在此基础上详细介绍了自激式激光原子磁力仪的的基本原理,并就实现此磁力仪的关键电子学技术以及设计方法进行了详尽阐述。该关键技术主要包括高稳定恒流源稳频电路、含低噪声放大的振荡电路、高精度频率测量电路和吸收池无磁加热及温度控制电路等部分。论文最后还探讨了为保证该磁力仪性能和可靠性的低噪声设计。主要研究内容如下:（1）提出了精密恒流源与压控镜像微电流源协同控制激光电流方案... 

【文章来源】：华中师范大学湖北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１铯实物图??图２．?２为铯的能级模型图［２７］

属于碱金属大家族Ｕ６］。??■■■■■■■■■??图２．１铯实物图??图２．?２为铯的能级模型图［２７］。自旋为二分之一的电子绕原子核做自旋进动。因??为基态的角动量为０，按照国际标准光谱标记法，故铯原子的基态为６、，：。根据两??７??

３３５．?１１６ＴＨｚ。态６％：到态６：？为Ｄ２线，其跃迁频率约为３５１．７２５ＴＨＺ。根据总角动??量与合成前的两个角动量之间的关系／ｒ?＝?／?＋?＞／，因此基态６：、耦合为６?＝?３与６＝４两??个超精细结构（图２．２），其频率间距为Ａ?１９２ＧＨｚ；激发态６：心耦合成??６?＝?／－３／２！／－丨／２，７?＋?１／２，７?＋?３／２这几个超精细结构：２９］。??２．１．２塞曼效应??光谱光源如果被人们放于很强的磁场中，光源会收到磁场的影响。发光体的光??谱会区别于不放置于磁场中的时候，原本的一条谱线会分裂成为几条偏振谱线。这??种现象因１８９６年被物理学家塞曼发现，而被定义为塞曼效应Ｍ。它的发现有力地??支持了光的电磁理论。随后人们研宄发现，磁场会使得多种原子发生塞曼分裂。我??们用磁量子数ｍ，．来表示Ｃｓ的塞曼子能级个数。若外磁场不影响原子，则各子能级??呈简并态，受外磁场时，简并态消除。图２．?４为铯基态超精细能级的塞曼分裂效应。??９??


本文编号：3261638