宇航计测技术 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (5): 52-56.doi: 10.12060/j.issn.1000-7202.2023.05.08

• 量子计量专栏 • 上一篇    下一篇

激光泵浦铯-氦磁强计的噪声抑制

伏吉庆1，孔嘉2，程华富3   

  1. 1.中国计量科学研究院，北京 100029；2.杭州电子科技大学理学院，杭州 310018；
    3.中国船舶重工集团有限公司第七一〇研究所，宜昌 443003
  • 出版日期:2023-11-15 发布日期:2023-12-09
  • 作者简介:伏吉庆（1987-），男，副研究员，博士，主要研究方向：磁场精密测量、磁基准装置研发和维护技术。
  • 基金资助:
    国家重点研发计划（2022YFF0607502）资助。

Noise Suppression of Laser-pumped Cesium-Helium Optical Magnetometer

FU Ji-qing1,KONG Jia2,CHENG Hua-fu3   

  1. 1.National Institute of Metrology,Beijing 100013,China;2.Hangzhou Dianzi University,Hangzhou 310018,China;
    3.No.710 R & D Institute of CSSC,Yichang 443003,China
  • Online:2023-11-15 Published:2023-12-09

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摘要： 介绍了一种利用单模激光进行泵浦的铯-氦磁强计。由于单模激光比铯元素放电灯具有更高的泵浦效率，这种铯-氦磁强计得到了比传统的放电灯铯-氦磁强计更强的磁共振信号。通过测量各试验因素中引入的磁噪声，发现激光的光功率涨落是目前磁噪声的主要来源；通过分析信噪比与光强的关系，得到了最优化的光强；通过主动光强降噪技术，在最佳试验条件下，铯-氦磁强计的噪声峰峰值可以优于0.02 nT。结果表明，通过提升激光功率的稳定性，激光泵浦式的铯-氦磁强计非常有潜力得到比质子磁强计更高的准确度，可作为恒定弱磁场计量标准的新一代主标准器。

关键词: 铯-氦磁强计, 自旋交换碰撞, 化学电离, 激光泵浦

Abstract: This paper describes a laser-pumped cesium-helium magnetometer(CHM).By using the single mode diode laser to get higher polarization efficiency,the stronger magnetic-resonance signal compared with the conventional lamp-pumped scheme is got.By measuring the noises from light,background field,pulse discharge and signal amplifier circuits,we find that the light power fluctuation is the dominant noise.We study the relation between signal-to-noise ratio and the light intensity,and then find out an optimal light intensity.Under the best experimental parameters,the peak-to-peak noise can superior to 0.02 nT.The results of the experiment show that by improving the stability of the light power,the laser pumped CHM has great potential to achieve a higher accuracy than proton magnetometers,can be used as a new generation of main measuring equipment for constant weak magnetic field measurement.

Key words: Cs-He magnetometer, Spin-exchange collision, Chemi-ionization, Laser pumping

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