电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室，四川 成都 610054
报道了一种基于交叉偏置磁场的单光束单调制三轴原子磁力仪。基于Bloch方程研究了单光束泵浦探测结构实现三轴磁场检测的理论，提出使用交叉偏置磁场来旋转原子自旋极化方向实现三轴磁场探测的方案，并通过实验进行了验证。仅采用单一调制磁场，在抑制低频噪声的前提下避免了磁场串扰问题。实验结果表明：在零磁场环境下，系统对X轴方向待测磁场的响应带宽为90 Hz，系统灵敏度为21 fT/（Hz1/2）；在Z轴方向施加34 nT的偏置磁场时，系统对Y轴方向待测磁场的响应带宽为130 Hz，系统灵敏度为26 fT/（Hz1/2）；在Y轴方向施加38 nT的偏置磁场时，系统对Z轴方向待测磁场的响应带宽为128 Hz，系统灵敏度为29 fT/（Hz1/2）。该三轴原子磁力仪体积小、结构简单且制作成本低，有望应用于生物医疗等领域。
原子磁力仪 三轴磁场 灵敏度 无自旋交换弛豫 弱磁检测 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0512005
1 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室，北京 100016
2 北京信息科技大学 光电测量技术与仪器教育部重点实验室，北京 100192
3 北京信息科技大学 北京市光电测量技术重点实验室，北京 100192
提高小型化无自旋交换原子磁力仪的灵敏度是目前弱磁探测研究的难点问题，为解决这个难题提出一种基于法布里-珀罗腔的增敏气室结构。通过法布里-珀罗腔谐振原理和激光传输矩阵，在理论分析与数值计算方面对出射激光的光旋角倍增效果进行了研究。理论和仿真结果表明，随着激光在腔内往返传输次数的增加，倍增因子在初始阶段近线性增长然后缓慢趋于一个最大值，该最大值在理想状态下为16且由腔的结构参数决定。另外，碱金属原子自旋碰撞导致的吸收和腔体失谐会以不同的方式降低倍增因子，仿真结果表明：当失谐量为π/32时，倍增因子减少幅度接近50%。提出的这种腔增强型气室结构易于集成，为提高原子磁力仪的灵敏度和深入理解碱金属气室内的自旋碰撞提供了新的思路。
法布里-珀罗腔 弱磁探测 增敏 倍增因子 Fabry-Perot cavity weak magnetic field detection sensitivity enhanced amplification factor 红外与激光工程
2021, 50(11): 20210155
天津理工大学天津市薄膜电子与通信器件重点实验室, 电气电子工程学院, 天津 300384
利用熔接机电弧放电和氢气火焰加热相结合的方法,在光纤直径骤减的锥区中心位置制得非绝热型微光纤。该光纤结构具有较强的倏逝场,可以大幅增强光与物质的相互作用。将其与磁流体进行集成,基于磁流体的磁场可调谐折射率变化特性,能够实现对外界弱磁场的快速测量。研究结果表明,在0~150 Oe的磁场强度范围内,灵敏度可达193.28 pm/Oe,探测极限约为0.187 Oe,并且其灵敏度随着干涉峰波长的增大而增大。该传感器具有体积小、成本低、制作方法简单等优点,在电磁场检测领域具有良好的应用前景。
光纤传感器 磁场检测 磁流体 非绝热型 微光纤 中国激光
2021, 48(24): 2406003
电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 四川 成都 610054
磁场作为磁性物质的基本特性之一,备受人们关注,在**、医疗、工业等领域都有着广泛的应用。对高灵敏度微型光学原子磁力仪的基本原理、发展进程和应用前景进行了梳理。阐述了微型光学原子磁力仪的工作机理及系统组成,论述了原子气室制作方法及优化方法、原子气室加热方法、磁场信号检测等关键技术的发展历程,对高灵敏度微型光学原子磁力仪的最新研究进展进行综述,并对微型光学原子磁力仪的应用前景进行了展望。
原子与分子物理学 光学原子磁力仪 塞曼效应 微型化 高灵敏 磁场探测 激光与光电子学进展
2020, 57(23): 230002
