一种小型双光束双通道的原子磁强计系统

1.本发明属于磁强计技术领域，具体涉及一种双光束双通道原子磁强计，通过在具有抽运光束输入接口和检测光束输入接口的双轴双通道表头内设置第一组合偏振分光棱镜和第二组合偏振分光棱镜，所述第一组合偏振分光棱镜将抽运光束分束为第一抽运光束和第二抽运光束以分别作用于第一碱金属气室和第二碱金属气室，所述第二组合偏振分光棱镜将检测光束分束为第一检测光束和第二检测光束以分别照射第一碱金属气室和第二碱金属气室，利用双光束实现抽运检测分离，引入分束模块、差分检测，可同时获得高精度双通道磁场信息，具有灵敏度高、集成度高、检测效率高的特点，有利于形成高精度、高密度磁强计阵列，服务于脑磁、心磁测量等领域。


背景技术：

2.对磁场信息的应用广泛存在于现代科学技术和人类生活中，精确的磁场测量能够帮助我们更好的理解这个世界，尤其是高精度弱磁场测量在生物磁场检测、地磁探测、深空磁探测、磁异常探潜等领域有广泛应用。极弱磁场测量的能力依赖于磁传感器的技术水平，因此超高灵敏度磁强计的发展与国家综合实力提升和人民生命健康息息相关。随着量子精密测量技术的不断发展，出现了基于无自旋交换弛豫(spin-exchange relaxation free regime,serf)原子磁强计，其具有极高的理论灵敏度，然而目前单光束serf原子磁强计的磁场测量灵敏度接近极限，难以大幅提升，且测量效率低，而双光束原子磁强计虽然能够提高精度，但无法避免的会大幅增加体积，降低磁强计阵列的密度。


技术实现要素：

3.本发明针对现有技术中的不足，提供一种双光束双通道原子磁强计，通过在具有抽运光束输入接口和检测光束输入接口的双轴双通道表头内设置第一组合偏振分光棱镜和第二组合偏振分光棱镜，所述第一组合偏振分光棱镜将抽运光束分束为第一抽运光束和第二抽运光束以分别作用于第一碱金属气室和第二碱金属气室，所述第二组合偏振分光棱镜将检测光束分束为第一检测光束和第二检测光束以分别照射第一碱金属气室和第二碱金属气室，利用双光束实现抽运检测分离，引入分束模块、差分检测，可同时获得高精度双通道磁场信息，具有灵敏度高、集成度高、检测效率高的特点，有利于形成高精度、高密度磁强计阵列，服务于脑磁、心磁测量等领域。
4.本发明的技术解决方案如下：
5.一种双光束双通道原子磁强计，其特征在于，包括双轴双通道表头，所述双轴双通道表头具有抽运光束输入接口和检测光束输入接口，所述双轴双通道表头的内腔设置有第一组合偏振分光棱镜和第二组合偏振分光棱镜，所述第一组合偏振分光棱镜与所述抽运光束输入接口位置对应，所述第二组合偏振分光棱镜与所述检测光束输入接口位置对应，所述第一组合偏振分光棱镜将抽运光束分束为第一抽运光束和第二抽运光束，所述第一抽运光束用于抽运第一碱金属气室中的原子，所述第二抽运光束用于抽运第二碱金属气室中的
原子，所述第二组合偏振分光棱镜将检测光束分束为第一检测光束和第二检测光束，所述第一检测光束用于照射所述第一碱金属气室，所述第二检测光束用于照射所述第二碱金属气室。
6.所述第二组合偏振分光棱镜包括第四偏振分光棱镜，所述第四偏振分光棱镜的x轴向输入侧连接所述检测光束输入接口，x轴向透射侧设置有第四λ/4波片，所述第四λ/4波片的外表面设置有第二反射膜，z轴负向反射侧设置有第一组合三角棱镜，所述第一组合三角棱镜沿y轴负向将所述第一检测光束通过所述第一碱金属气室传输给第一偏振分光棱镜，所述第四偏振分光棱镜的z轴正向反射侧设置有第二组合三角棱镜，所述第二组合三角棱镜沿y轴负向将所述第二检测光束通过所述第二碱金属气室传输给第二偏振分光棱镜。
7.所述第二偏振分光棱镜的z轴负向反射侧设置有第五光电探测器，y轴负向透射侧设置有第六光电探测器，所述第一偏振分光棱镜的z轴负向反射侧设置有第三光电探测器，y轴负向透射侧设置有第四光电探测器，通过检测磁场强度变化引起的检测光偏振方向的变化，实现x轴或z轴方向磁场强度测量。
8.所述第一组合偏振分光棱镜包括第三偏振分光棱镜，所述第三偏振分光棱镜的x轴向输入侧连接所述抽运光束输入接口，x轴向透射侧设置有第三λ/4波片，所述第三λ/4波片的外表面设置有第一反射膜，z轴负向反射侧设置有第一λ/4波片，所述偏振分光棱镜将x轴向入射的线偏振光分束为沿z轴负向反射的第一竖直偏振光和沿x轴向透射的水平偏振光，所述第一λ/4波片将所述第一竖直偏振光改变成作为所述第一抽运光束的第一圆偏振光，所述水平偏振光经过所述第三λ/4波片后再被所述第一反射膜反射回来形成沿z轴正向反射的第二竖直偏振光，所述第二λ/4波片将所述第二竖直偏振光改变成作为所述第二抽运光束的第二圆偏振光。
9.所述第一碱金属气室的z轴负向侧设置有第一光电探测器，所述第二碱金属气室的z轴正向侧设置有第二光电探测器，所述第一光电探测器和第二光电探测器均用于检测抽运光信号吸收变化以得到碱金属原子极化程度。
10.所述第一组合三角棱镜和所述第二组合三角棱镜均包括三角棱镜，所述三角棱镜的y轴负向侧粘合有偏振片。
11.所述第一碱金属气室的外侧安装有第一无磁电加热器和第一三维磁线圈结构，所述第二碱金属气室的外侧安装有第二无磁电加热器和第二三维磁线圈结构。
12.所述抽运光束输入接口连接第一光纤准直器，所述第一光纤准直器通过第一保偏光纤连接抽运激光器，所述检测光束输入接口连接第二光纤准直器，所述第二光纤准直器通过第二保偏光纤连接检测激光器。
13.x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关：
[0014][0015]
其中，p0为电子自旋z轴方向的稳态极化率，r
p
为z轴方向抽运光束对碱金属电子的光抽运率，r
rel
为碱金属电子的弛豫率，β
x
、βy、βz分别为x、y、z方向的等效矢量磁场，β
x
＝γ
ebx
/(r
p
r
rel
)，βy＝γ
eby
/(r
p
r
rel
)，βz＝γ
ebz
/(r
p
r
rel
)，γe为电子旋磁比，b
x
、by、bz分别为x、y、z方向待测环境磁场强度。
[0016]
x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关：
[0017][0018]
该式说明py对x轴方向待测磁场b
x
敏感，因此可通过y轴方向的检测光束得到两通道x轴方向待测磁场强度。
[0019]
本发明的技术效果如下：本发明一种双光束双通道原子磁强计，包括抽运激光、检测激光、准直模块、双轴双通道表头，双轴双通道表头包含碱金属气室、无磁电加热、三维磁线圈、分束模块、差分检测模块。其中，准直模块由两根尾部带光纤准直器的保偏光纤组成，使抽运激光、检测激光发出的光准直并聚焦成特定的光斑尺寸射入双轴双通道表头；碱金属气室内有碱金属原子；无磁电加热、三维磁线圈使碱金属原子工作在高温、低磁场环境下，保证其高效抽运；分束模块由组合偏振分光棱镜、组合分光棱镜、组合三角棱镜、组成，使抽运光、检测光分束；差分检测模块由偏振分光棱镜、光电探测器组成；抽运激光用于极化碱金属原子，经过准直模块准直的抽运光经过分束模块产生两束独立的抽运激光射入碱金属气室极化碱金属原子；检测激光用于敏感原子磁强计轴向方向的磁场强度，经过准直模块准直的检测光经过分束模块产生两束独立反向的检测激光同时射入碱金属气室检测两通道磁场强度，通过差分检测方法由锁相放大器解调出测量结果。本发明利用双光束差分检测获得高精度，加入分束模块同时获得两通道双轴的磁场信息，具有灵敏度高、集成度高、检测效率高的特点，在脑磁与心磁测量等领域有广泛的应用前景。
[0020]
本发明与现有技术相比的优点在于：本发明使用不同波长的光作为抽运光与检测光，引入差分检测方法，具有高的磁场测量灵敏度和稳定性；并且引入分束系统带动双气室，能够同时获得双通道矢量磁场信号，提高测量效率和集成度，有利于形成磁强计阵列，在脑磁、心磁测量等领域有着广泛的应用前景。
附图说明
[0021]
图1是实施本发明一种小型双光束双通道的原子磁强计系统结构示意图。
[0022]
图2是图1中双轴双通道表头的结构示意图。
[0023]
图3是图2中组合分光棱镜的结构示意图。图3中左侧为第一组合分光棱镜，右侧为第二组合分光棱镜。
[0024]
附图标记列示如下：1-抽运激光器；2-检测激光器；3-第一保偏光纤；4-第二保偏光纤；5-第一光纤准直器；6-第二光纤准直器；7-双轴双通道表头；700-第一组合偏振分光棱镜；701-第一碱金属气室；702-第二碱金属气室；703-第一光电探测器；704-第二光电探测器；705-第二组合偏振分光棱镜；706-第一组合三角棱镜；707-第二组合三角棱镜；708-第一偏振分光棱镜；709-第二偏振分光棱镜；710-第三光电探测器；711-第四光电探测器；712-第五光电探测器；713-第六光电探测器；715-第一无磁电加热器；716-第一三维磁线圈结构；717-第二无磁电加热器；718-第二三维磁线圈结构；7001-第三偏振分光棱镜；7002-第一λ/4波片；7003-第二λ/4波片；7004-第三λ/4波片；7005-第一反射膜；7051-第四偏振分光棱镜；7052-第四λ/4波片；7053-第二反射膜(或第二反射镜)。
具体实施方式
[0025]
下面结合附图(图1-图3)和实施例对本发明进行说明。
[0026]
图1是实施本发明一种小型双光束双通道的原子磁强计系统结构示意图。图2是图1中双轴双通道表头的结构示意图。图3是图2中组合分光棱镜的结构示意图。参考图1至图3所示，一种双光束双通道原子磁强计，包括双轴双通道表头7，所述双轴双通道表头7具有抽运光束输入接口和检测光束输入接口，所述双轴双通道表头的内腔设置有第一组合偏振分光棱镜700和第二组合偏振分光棱镜705，所述第一组合偏振分光棱镜700与所述抽运光束输入接口位置对应，所述第二组合偏振分光棱镜705与所述检测光束输入接口位置对应，所述第一组合偏振分光棱镜700将抽运光束分束为第一抽运光束和第二抽运光束，所述第一抽运光束用于抽运第一碱金属气室701中的原子，所述第二抽运光束用于抽运第二碱金属气室702中的原子，所述第二组合偏振分光棱镜705将检测光束分束为第一检测光束和第二检测光束，所述第一检测光束用于照射所述第一碱金属气室701，所述第二检测光束用于照射所述第二碱金属气室702。
[0027]
所述第二组合偏振分光棱镜705包括第四偏振分光棱镜7051，所述第四偏振分光棱镜7051的x轴向输入侧连接所述检测光束输入接口，x轴向透射侧设置有第四λ/4波片7052，所述第四λ/4波片7052的外表面设置有第二反射膜7053，z轴负向反射侧设置有第一组合三角棱镜706，所述第一组合三角棱镜706沿y轴负向将所述第一检测光束通过所述第一碱金属气室701传输给第一偏振分光棱镜708，所述第四偏振分光棱镜7051的z轴正向反射侧设置有第二组合三角棱镜707，所述第二组合三角棱镜707沿y轴负向将所述第二检测光束通过所述第二碱金属气室702传输给第二偏振分光棱镜709。所述第二偏振分光棱镜709的z轴负向反射侧设置有第五光电探测器712，y轴负向透射侧设置有第六光电探测器713，所述第一偏振分光棱镜708的z轴负向反射侧设置有第三光电探测器710，y轴负向透射侧设置有第四光电探测器711，通过检测磁场强度变化引起的检测光偏振方向的变化，实现x轴或z轴方向磁场强度测量。
[0028]
所述第一组合偏振分光棱镜700包括第三偏振分光棱镜7001，所述第三偏振分光棱镜7001的x轴向输入侧连接所述抽运光束输入接口，x轴向透射侧设置有第三λ/4波片7004，所述第三λ/4波片7004的外表面设置有第一反射膜7005，z轴负向反射侧设置有第一λ/4波片7002，所述偏振分光棱镜7001将x轴向入射的线偏振光分束为沿z轴负向反射的第一竖直偏振光和沿x轴向透射的水平偏振光，所述第一λ/4波片7002将所述第一竖直偏振光改变成作为所述第一抽运光束的第一圆偏振光，所述水平偏振光经过所述第三λ/4波片7004后再被所述第一反射膜7005反射回来形成沿z轴正向反射的第二竖直偏振光，所述第二λ/4波片7003将所述第二竖直偏振光改变成作为所述第二抽运光束的第二圆偏振光。
[0029]
所述第一碱金属气室701的z轴负向侧设置有第一光电探测器703，所述第二碱金属气室702的z轴正向侧设置有第二光电探测器704，所述第一光电探测器703和第二光电探测器704均用于检测抽运光信号吸收变化以得到碱金属原子极化程度。所述第一组合三角棱镜706和所述第二组合三角棱镜707均包括三角棱镜，所述三角棱镜的y轴负向侧粘合有偏振片。所述第一碱金属气室701的外侧安装有第一无磁电加热器715和第一三维磁线圈结构716，所述第二碱金属气室702的外侧安装有第二无磁电加热器717和第二三维磁线圈结构718。所述抽运光束输入接口连接第一光纤准直器5，所述第一光纤准直器5通过第一保偏
光纤3连接抽运激光器1，所述检测光束输入接口连接第二光纤准直器6，所述第二光纤准直器6通过第二保偏光纤4连接检测激光器2。
[0030]
x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关：
[0031][0032]
其中，p0为电子自旋z轴方向的稳态极化率，r
p
为z轴方向抽运光束对碱金属电子的光抽运率，r
rel
为碱金属电子的弛豫率，β
x
、βy、βz分别为x、y、z方向的等效矢量磁场，β
x
＝γ
ebx
/(r
p
r
rel
)，βy＝γ
eby
/(r
p
r
rel
)，βz＝γ
ebz
/(r
p
r
rel
)，γe为电子旋磁比，b
x
、by、bz分别为x、y、z方向待测环境磁场强度。
[0033]
x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关：
[0034][0035]
该式说明py对x轴方向待测磁场b
x
敏感，因此可通过y轴方向的检测光束得到两通道x轴方向待测磁场强度。
[0036]
一种小型双光束双通道的原子磁强计系统，该系统由抽运激光1、检测激光2、第一保偏光纤3、第二保偏光纤4、第一准直器5、第二准直器6、双轴双通道表头7组成；其中，双轴双通道表头7包括第一组合偏振分光棱镜700、第一碱金属气室701、第二碱金属气室702、第一光电探测器703、第二光电探测器704、第二组合偏振分光棱镜705、第一组合三角棱镜706、第二组合三角棱镜707、第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709、第三光电探测器710、第四光电探测器711、第五光电探测器712、第六光电探测器713、第一无磁电加热715、第一三维磁线圈结构716、第二无磁电加热717和第二三维磁线圈结构718；第一碱金属气室701、第二碱金属气室702对称安装于双轴双通道表头7内部两侧，中间为第一组合偏振分光棱镜700，其外部结构分别为第一无磁电加热715、第一三维磁线圈结构716和第二无磁电加热717、第二三维磁线圈结构718，通过无磁电加热实现气室加热，通过三维磁线圈实现磁补偿；抽运光由抽运激光1经第一保偏光纤3和第一准直器5进双轴双通道表头7，在双轴双通道表头7内通过第一组合偏振分光棱镜700后分束为第一抽运光束和第二抽运光束，分别对应射入第一碱金属气室701、第二碱金属气室702，透过碱金属气室的光分别由第一光电探测器703、第二光电探测器704接收；检测光由检测激光2经第二保偏光纤4和第二准直器6进入双轴双通道表头7，在双轴双通道表头7内通过第二组合偏振分光棱镜705分为第一检测光束和第二检测光束，第一检测光束依次通过第一组合三角棱镜706、第一碱金属气室701、第一偏振分光棱镜708后分束进入第三光电探测器710、第四光电探测器711，第二检测光束依次通过第二组合三角棱镜707、第二碱金属气室702、第二偏振分光棱镜709后分束进入第五光电探测器712、第六光电探测器713；进入光电探测器的光信号被转换成电信号输送给锁相放大器进行解调，用于获得第一碱金属气室701、第二碱金属气室702中原子敏感到的矢量磁场强度，最后解调得到的磁场强度数据在信号处理器中处理显示。
[0037]
所述经过第一组合偏振分光棱镜700后分束产生的第一抽运光束和第二抽运光束为传播方向相反的左旋圆偏振光，两束抽运光分别沿-z轴、z轴方向射入第一碱金属气室701、第二碱金属气室702，出射的光束最后由第一光电探测器703、第二光电探测器704接
收；其中，第一组合偏振分光棱镜700由偏振分光棱镜7001、第一λ/4波片7002、第二λ/4波片7003、第三λ/4波片7004、第一反射膜7005组成，沿z轴依次为第一λ/4波片7002、偏振分光棱镜7001、第二λ/4波片7003，λ/4波片粘合在偏振分光棱镜7001表面，偏振分光棱镜7001沿x轴方向的表面粘合第三λ/4波片7004、第一反射膜7005；光电探测器接收到的抽运光束光信号，用于获得第一碱金属气室701、第二碱金属气室702中碱金属原子极化效率。
[0038]
所述经过第二组合偏振分光棱镜705后分束产生的第一检测光束和第二检测光束为传播方向相反的线偏振光，两束检测光由第一组合三角棱镜706、第二组合三角棱镜707改变传播方向和偏振态，经组合三角棱镜出射的两束检测光分别沿-y轴方向通过第一碱金属气室701、第二碱金属气室702，分别依次经过第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709，进入第三光电探测器710、第四光电探测器711、第五光电探测器712、第六光电探测器713；其中，第二组合偏振分光棱镜705由偏振分光棱镜7051、第四λ/4波片7052、第二反射膜7053组成，沿偏振分光棱镜7051的x轴外表面粘合第四λ/4波片7052、第二反射膜7053。
[0039]
所述第一检测光束和第二检测光束均为线偏振激光，检测光检测磁场强度变化引起的检测光偏振方向的变化，由第一偏振分光棱镜708、第三光电探测器710、第四光电探测器711和第二偏振分光棱镜709、第五光电探测器712、第六光电探测器713分别对两通道检测光差分，经差分方法滤掉一部分噪声，光电探测器接收到的光信号被转换为电信号由锁相放大器进行解调，测得x轴方向和z轴方向磁场强度，提高检测灵敏度。
[0040]
所述第一碱金属气室701、第二碱金属气室702的参数相同，内有碱金属原子和缓冲气体。
[0041]
所述第一光电探测器703、第二光电探测器704、第三光电探测器710、第四光电探测器711、第五光电探测器712、第六光电探测器713的型号相同。
[0042]
所述第一组合三角棱镜706、第二组合三角棱镜707结构参数相同，均为三角棱镜沿-y轴表面粘合偏振片。
[0043]
所述第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709的型号相同。
[0044]
所述抽运激光1、检测激光2可以输出足够功率便于后期实现多个探头同时驱动。
[0045]
第一抽运光束和第二抽运光束分别沿-y、y轴方向传播，第一检测光束和第二检测光束均沿-z轴方向传播，抽运光束与检测光束传播方向垂直，并在对应碱金属气室中心交汇。所述第一碱金属气室701、第二碱金属气室702中冲有碱金属原子和缓冲气体，碱金属原子为工作原子，一般为k、rb、cs等碱金属元素，工作时处于无自旋交换弛豫态；缓冲气体为惰性气体，用来减少原子间的自旋碰撞。
[0046]
一种高精度小型化双通道原子磁强计系统进行矢量磁场检测的原理为：
[0047]
1、启动第一无磁电加热715、第一三维磁线圈结构716和第二无磁电加热717、第二三维磁线圈结构718，分别对第一碱金属气室701、第二碱金属气室702加热到设定温度，而后控制三维磁线圈的电流量，调节三维磁线圈产生的磁场，使第一碱金属气室701、第二碱金属气室702内x轴、y轴和z轴方向的剩余磁场补偿至零，避免外界剩余磁场对测量结果的影响，此时碱金属气室内的碱金属原子工作在无自旋交换弛豫态。
[0048]
2、在通过第一碱金属气室701和第二碱金属气室702时，双通道的抽运光束分别沿-z轴、z轴方向，用于极化高温的碱金属原子；双通道的检测光束均沿-y轴、y轴方向，用于检测x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关：
[0049][0050]
其中，p0为电子自旋z轴方向的稳态极化率，r
p
为z轴方向抽运光束对碱金属电子的光抽运率，r
rel
为碱金属电子的弛豫率，β
x
、βy、βz分别为x、y、z方向的等效矢量磁场，β
x
＝γ
ebx
/(r
p
r
rel
)，βy＝γ
eby
/(r
p
r
rel
)，βz＝γ
ebz
/(r
p
r
rel
)，γe为电子旋磁比，b
x
、by、bz分别为x、y、z方向待测环境磁场强度。
[0051]
由于碱金属原子处于无自旋交换弛豫态下，环境磁场b
x
、by、bz一般在纳特量级，即|β
x
|＜＜1、|βy|＜＜1、|βz|＜＜1，忽略二阶小量，y轴方向电子横向极化率可简化为：
[0052][0053]
该式说明py对x轴方向待测磁场b
x
敏感，因此可通过y轴方向的检测光束得到两通道x轴方向待测磁场强度。
[0054]
本发明一种小型双光束双通道的原子磁强计系统，如图1所示，主要由抽运激光1、检测激光2、第一保偏光纤3、第二保偏光纤4、第一准直器5、第二准直器6、双轴双通道表头7组成。抽运激光提供极化碱金属原子光源，检测激光提供检测磁场变化光源，抽运激光、检测激光分别通过对应保偏光纤、准直器传输，准直扩束为所需尺寸的光进入双轴双通道表头7。
[0055]
如图2所示，双轴双通道探头7包括第一组合偏振分光棱镜700、第一碱金属气室701、第二碱金属气室702、第一光电探测器703、第二光电探测器704、第二组合偏振分光棱镜705、第一组合三角棱镜706、第二组合三角棱镜707、第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709、第三光电探测器710、第四光电探测器711、第五光电探测器712、第六光电探测器713、第一无磁电加热715、第一三维磁线圈结构716、第二无磁电加热717、第二三维磁线圈结构718。
[0056]
如图2所示，进入双轴双通道探头7的抽运光经过第一组合偏振分光棱镜700后分成两束圆偏振抽运光，一束进入第一碱金属气室701，一束进入第二碱金属气室702，实现对原子的抽运。
[0057]
如图3所示，第一组合偏振分光棱镜700由第三偏振分光棱镜7001、第一λ/4波片7002、第二λ/4波片7003、第三λ/4波片7004、第一反射膜7005组成，第三偏振分光棱镜7001的x轴外表面镀第一反射膜7005，x轴两个外表面对称粘合第一λ/4波片7002、第二λ/4波片7003，λ/4波片长轴与竖直偏振成45
°
，经由第一组合偏振分光棱镜700出射的光为圆偏振光，分别-z轴、z轴方向进入第一碱金属气室701、第二碱金属气室702，透射后由第一光电探测器703、第二光电探测器704接收，进入光电探测器的光信号被转换成电信号，通过检测吸收变化得到碱金属原子极化程度。
[0058]
如图2、3所示，进入双轴双通道探头7的检测光经过第二组合偏振分光棱镜705后分成两束线偏振检测光，第二组合偏振分光棱镜705由第四偏振分光棱镜7051、第四λ/4波片7052、第二反射膜7053组成，第四偏振分光棱镜7051的x轴外表面粘合第四λ/4波片7052、第二反射膜7053，λ/4波片长轴与竖直偏振成45
°
，出射的两束检测光均为竖直偏振。
[0059]
如图2所示，两束竖直偏振检测光分别通过组合三角棱镜改变传播方向和偏振态，
组合三角棱镜-y轴表面粘合偏振片，用于产生所需线偏振检测光，从组合三角棱镜出射的光进入碱金属气室，两通道透过碱金属气室的光分别经第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709分束进入对应的光电探测器，通过检测磁场强度变化引起的检测光偏振方向的变化，实现z轴方向磁场强度测量，检测光偏振方向的变化会引起的光偏振分量变化，测量第一偏振分光棱镜708、第二偏振分光棱镜709分束后的光信号变化能够得到检测光偏振方向的变化，经过光电探测器后光信号被转换成电信号输送给锁相放大器进行调制解调，解调后的磁场强度数据经过差分在信号处理器中处理显示。
[0060]
所述第一碱金属气室701、第二碱金属气室702中冲有碱金属原子和缓冲气体，碱金属原子为工作原子，一般为k、rb、cs等碱金属元素，工作在高温下，根据不同的碱金属元素，温度不同，一般均大于100℃，工作时碱金属原子处于无自旋交换弛豫态；缓冲气体为惰性气体，用来减少原子间的自旋碰撞。
[0061]
所述工作温度通过无磁电加热实现，通过启动第一无磁电加热715、第二无磁电加热717将第一碱金属气室701、第二碱金属气室702加热到设定温度，通过控制三维磁线圈的电流量，调节第一三维磁线圈结构716、第二三维磁线圈结构718产生的磁场，使两通道碱金属气室内x轴、y轴和z轴方向的剩余磁场补偿至零，避免外界剩余磁场对测量结果的影响。
[0062]
在通过第一碱金属气室701和第二碱金属气室702时，双通道的抽运光束分别沿-z轴、z轴方向，用于极化高温的碱金属原子；双通道的检测光束均沿-y轴方向，用于检测x轴方向的磁场大小，其与磁强计y轴方向的电子极化率py相关。
[0063]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。