基于旋转偏振的氦激光泵浦磁力仪无盲区探测方法研究

发布时间：2024-05-20 22:46

　　针对氦激光泵浦磁力仪在磁场测量中存在工作盲区的难题,提出了一种基于旋转偏振的无盲区磁场探测方法。采用线偏振光激发氦原子的张量磁矩,根据检测光的归一化光谱求解直流、一倍频和二倍频信号的解析解。首先分析各检测信号的角相关特性,结合一倍频色散分量的过零点和二倍频吸收分量的幅度判据调整光偏振方向,使偏振方向始终与外磁场保持垂直,利用正交亥姆霍兹线圈产生旋转射频电磁场,并且始终与光偏振方向平行。最后利用二倍频色散分量的过零点锁定磁场模值。实验测试结果表明,所提方法能够实现无盲区磁场探测,磁场检测灵敏度为0.4 pT/√Hz@1 Hz。

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【部分图文】：

图1双共振排列氦激光泵浦磁力仪的工作机制

双共振排列氦激光泵浦磁力仪的工作机制如图1所示,主要包括高频放电、激光泵浦、顺磁共振和信号检测4个步骤。正常情况下大多数4He原子处于基态11S0,首先采用容性高频放电的方法将其激发到亚稳态23S1。根据塞曼效应,处于亚稳态能级23S1的4He原子在外磁场B0作用下发生能级劈裂,....

图2DRAM的几何结构

DRAM的几何结构如图2所示,其中k和ε分别为D0线线偏振激光的传播方向与偏振方向;B0为外磁场;φ为B0与偏振方向的夹角(0°≤φ≤180°);Brf为垂直于B0方向的射频电磁场分量,强度为Brf=B1cosωt,B1为射频场幅度。现以左旋圆偏振光为例,4He原子被泵浦光极....

图3直流信号幅度的角相关性

由于hdc,hω,h2ω是关于偏振与外磁场夹角φ的变量,因此DRAM存在测量角相关特性。一般将磁力仪能够正常工作时的角度范围称为工作区,将磁力仪无法正常锁定时的角度范围称为盲区。根据式(3)～(5),得到检测信号的角相关特性如图3～5所示。可以看出,各检测信号在不同夹角φ下的幅度....

图4一倍频信号幅度的角相关性

图3直流信号幅度的角相关性图5二倍频信号幅度的角相关性

本文编号：3979233