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高采样率小型化铯光泵量子磁传感器技术.docx
资料介绍
高采样率小型化铯光泵量子磁传感器技术
引言
面向无人航磁、移动磁测、浅层铁磁目标识别和低空安全探测等高动态磁测需求，高采样率、高精度、小型化的量子磁传感器成为当前研究热点。中国地质大学（武汉）的科研团队正在开展高采样率高精度小型化铯光泵量子磁传感器的研制与测试工作，项目以铯原子拉莫尔进动频率与磁场强度的线性关系为测量基础，围绕小型化光泵传感头、低噪声自激反馈前端、VCSEL激光稳频、铯气室控温和数字测频读出等关键环节开展研究，旨在形成可独立工作的量子磁传感器样机。
光泵原子磁力仪的工作原理
核心物理机制
铯（Cs）原子最外层电子具有未配对的电子自旋，其自旋磁矩在外磁场中会发生拉莫尔进动，进动频率与外磁场强度成正比：
f = γ × B
其中f为拉莫尔频率，γ为铯原子的旋磁比（约3.5 Hz/nT），B为外磁场强度。
工作流程
1. 光学泵浦：使用圆偏振激光照射铯原子气室，将原子自旋极化为特定方向
2. 磁共振：极化后的原子在外磁场中发生拉莫尔进动
3. 信号检测：通过检测透射光强度的变化，反演出磁场强度
4. 频率读出：采用高精度频率测量技术，实现磁场值的数字化输出
系统架构设计
小型化光泵传感头
传感头是光泵磁力仪的核心部件，其小型化设计涉及以下关键技术：
· 微型铯气室：通过MEMS工艺制备微米级尺寸的铯原子气室
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| 1327-高采样率小型化铯光泵量子磁传感器技术.docx | 39K |
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