基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法及装置

摘要

本发明是一种基于原子量子效应的磁力测量装置，区别于现有的测量磁场强度的装置，本发明是利用高激发态原子在微弱外磁场作用下的塞曼效应导致的能级分裂，通过精确控制超窄线宽激光器的激发频率，测量磁场作用下基于电磁感应透明光谱信号的分裂。通过分裂的宽度可以计算出待测的磁场的强度。由于弱磁场塞曼效应导致的原子磁子能级的多重分裂是线性的，因此拟合多个分裂峰值的宽度的测量结果可以实现对所测量磁场的强度的自校准。这种新型的磁力计可以实现灵敏度达到小于0.1T的磁场强度测量，随着激光频率线宽的进一步压缩可以有效提高测量精度。重要的是本发明所测量的磁场强度可以有效溯源至原子的跃迁频率，具有很好的测量准确度和自校准特性。

主权项

一种基于电磁感应透明效应测量微弱磁场场强的方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）、将一束探测光分成两束强度相同的平行光后均入射至内部充有碱金属原子的原子气室（8）内，两束探测光与碱金属原子作用后又从原子气室（8）另一侧透射并同时被平衡探测器（9）探测，获得无多普勒背景的信号；（b）、引入一束耦合光入射至原子气室（8）且与其中一束探测光反向共线；所述探测光中心波长与碱金属原子的基态到第一激发态的跃迁共振，耦合光中心波长与碱金属原子的第一激发态到高激发态的跃迁共振；（c）、扫描耦合光频率，平衡探测器（9）就可以获得关于探测光的电磁感应透明光谱；（d）、将原子气室（8）置于待测磁场表面，如果在激光经过的路线上存在外磁场，碱金属原子的各能级就会在磁场的作用下分裂成相应的磁子能级；这样就可能存在多个能级跃迁组合，原本单个EIT光谱峰就会分裂为多个子EIT光谱峰；通过标定子EIT光谱的峰值对应的能级跃迁组合，就可以计算出子EIT峰值之间的间隔，即可以计算出在磁场强度作用B下，参与EIT效应的各能级分裂的大小；用此方法可以通过测量各个子峰值之间的分裂，从而推导出磁场强度B。