基于光偏振旋转效应的碱金属气室原子极化率测量方法及影响因素分析

第 ３６ 卷 ，第 ２ 期 光 谱 学 与 光 谱 分 析 Vol. ３６ ，No. ２ ，pp３０５‐３０９２ ０ １ ６ 年 ２ 月 Spectrosc

o l p p o N V ‐ ５ ， ， ， ３ ３ ３ ０ ０ ６ ２ ９ ６ ２ . . ３ 第卷第期光谱学与光谱分析 A n a l y s i s S p e c t r o s c o p y S p e c t r a l F e b r u a r y 年 月 a n d ， ２ ０ １ ６ ２ ０ １ ６ ２ 基于光偏振旋转效应的碱金属气室原子极化率测量方法及影响因素分析 陈 伟红 ， * 李 李 全 瑶 洋 尚 慧 宁 ， ， ， 北 京 北 京 航 空 航 天 大 学 惯 性 技 术 重 点 实 验 室 新 型 惯 性 仪 表 与 导 航 系 统 技 术 国 防 重 点 学 科 实 验 室 ， １ ０ ０ １ ９ １ “ ” ， “ ” 一类操控原子自旋处于无自旋交换弛 摘要利用原子自旋效应能够实现超高灵敏度的惯性和磁场测量 。 碱 金 属 原 子 密 度 与 原 子 极 化 率 是 碱 金 属 气 室 为 该 类 器 件 的 敏 感 表 头 豫 态 的 器 件 可 以 进 行 物 理 参 数 测 量 。 。 对研究原子自旋处于无自旋交换弛豫态有着重要的作用 光的偏振效应在量子 碱金属气室的重要参数 ， 。 计 算 和 原 子 物 理 研 究 中 发 挥 了 重 要 作 用 利 用 光 的 偏 振 效 应 能 够 实 现 对 碱 金 属 原 子 密 度 与 原 子 极 化 率 的 检 测 。 。 首先对碱金属气室加恒定磁场 利用激光 提出一种基于光偏振旋转效应的碱金属原子极化率测量方法 ， 。 作 为 检 测 光 根 据 光 偏 振 旋 转 原 理 检 测 通 过 气 室 的 偏 振 光 的 法 拉 第 旋 转 角 得 到 碱 金 属 气 室 原 子 密 度 。 ， ， ， 然 后 将 碱 金 属 原 子 抽 运 利 用 激 光 作 为 检 测 光 检 测 通 过 气 室 的 偏 振 光 的 偏 转 角 得 到 碱 金 属 原 子 极 化 率 。 ， ， ， 具 有 快 实 现 利 用 一 套 系 统 测 量 两 个 重 要 参 数 该 方 法 在 测 量 原 子 极 化 率 的 过 程 中 也 测 量 了 碱 金 属 原 子 密 度 ， ， 速 对 两 种 偏 转 角 进 行 仿 真 分 析 测 量 和 高 灵 敏 度 等 特 点 简 化 了 实 验 设 备 及 过 程 得 到 该 方 法 实 验 时 检 测 。 ， ， 激 光 波 长 变 化 对 偏 转 角 的 影 响 根 据 仿 真 图 得 到 检 测 激 光 波 长 的 可 取 范 围 验 证 了 该 方 法 的 可 行 性 最 后 分 。 ， ， 析 激 光 器 波 长 波 动 与 磁 场 波 动 对 其 测 量 精 度 的 影 响 提 出 实 验 对 激 光 器 与 磁 场 的 要 求 。 ， 原子极化率 光旋角 关键词原子密度 ； ； D O I n j s s H i T A ７ ０ ０ ０ ０ ３ ： ） ／ ０ （ ２ ５ ０ ： ： ３ ６ ４ ４ １ ９ ６ ４ １ ０ ５ ９ ２ １ ０ ０ ３ ０ ５ 中类献 图分号文标识码 ‐‐ ‐ ... 以 及 法 拉 第 调 半 导 体 激 光 器 稳 频 可 应 用 于 测 量 化 学 成 分 、 ， 利 用 激 光 抽 运 从 而 实 现 可 以 使 原 子 自 旋 极 化 制 器 等 。 ， ， 引言 原子自旋对角速度和磁场的敏感 光抽运是近代开始研究 。 超 高 灵 敏 惯 性 测 量 是 超 高 精 度 惯 性 导 航 与 制 导 的 关 键 ， 其 应 用 广 泛 并 且 现 今 已 经 开 展 对 光 抽 运 中 性 能 指 标 的 的 ， ， 惯 性 测 量 精 度 是 决 定 导 航 与 制 导 精 度 的 核 心 碱 金 属 原 。 子极 研 究 。 化率的测量对于研究原子自旋处于无自旋交换弛豫态下 的 行 经 激 光 抽 运 后 的 碱 金 属 原 子 被 极 化 目 前 碱 金 属 原 子 极 ， 原 子 自 旋 极 化 率 的 稳 定 性 直 接 影 响 为 有 着 重 要 的 作 用 。 超高 化 率 的 测 量 装 置 主 要 为 射 频 磁 场 装 置 使 射 频 磁 场 在 碱 金 ， 灵敏原子自旋惯性测量标度因数的稳定性对原子自旋 ， 极 属 化 率 的 测 量 显 得 尤 为 重 要 。 原 子 的 共 振 频 率 处 导 致 一 种 依 赖 极 化 率 的 跃 迁 通 过 这 种 方 ， 随 着 现 代 光 学 的 发 展 地 质 学 光 的 偏 振 效 应 在 化 学 ， 、 法 使 射 频 共 振 被 观 测 到 以 实 现 对 极 化 率 的 测 量 此 装 置 在 测 。 地 震 学 量 子 计 算 和 原 子 物 理 研 究 中 发 挥 重 天 文 学 、 、 、 量 过 程 中 需 要 调 节 磁 场 得 到 连 续 磁 场 变 化 下 的 转 角 信 息 ， ， 用 法 拉 第 旋 转 效 应 作 为 光 的 偏 振 效 应 中 重 要 的 一 种 要 作 。