一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法

1.本发明涉及一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，适用于测量与控制原子密度稳定，适用于量子测量技术领域。


背景技术：

2.随着量子领域新理论和新技术的发展，基于量子效应的各种科学仪器正不断地、大幅度突破着传统仪器的测量极限。基于原子自旋效应的量子仪器作为新一代精密测量的仪器，相比传统的仪器在性能指标上具有无可比拟的优势，是未来高精度测量的重要发展方向。
3.原子测量信号的稳定是原子自旋测量装置实现精密测量的前提，原子密度的波动将对惯性测量装置输出信号的零偏稳定性等性能指标产生重大影响，基于铂电阻的控温方案无法的得到原子气室内部的温度信息，无法准确得到原子密度的波动，基于外差干涉，拉曼光谱等方案虽然可以得到原子密度的信息，但体积大，实际使用不便。本发明的方案利用了serf共磁计或磁强计的原本的装置(serf，spin-exchange relaxation-free，无自旋交换弛豫)，具有体积小，实时测量原子密度的优势。


技术实现要素：

4.本发明提出一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，利用气室入射光功率和出射光功率对气室内的原子密度进行计算，原子密度与原子气室的温度有关，将原子密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定气室内的原子密度，能够实现实时无破坏性的碱金属原子密度测量方法，从而保证碱金属原子密度的长期稳定性和抗干扰性。
5.本发明的技术解决方案如下：
6.一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，包括以原子自旋测量装置中的碱金属原子密度为研究对象，针对原子气室内碱金属原子密度需要长期稳定的要求，建立光功率在原子气室内传播的气室光学损耗模型，再利用朗伯比尔定律融合气室入射光与出射光数据，对原子气室内的碱金属原子密度进行计算，碱金属原子密度与原子气室的温度有关，将碱金属原子密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定原子气室内的原子密度。
7.所述原子自旋测量装置包括顺序连接的分布式反馈激光器、光束扩束器、液晶可变相位延迟器、二分之一波片、偏振分光棱镜、四分之一波片、原子气室、第一光电探测器和数据采集模块，所述液晶可变相位延迟器的控制端连接上位机模块中的pid模块数据输出接口，所述偏振分光棱镜的反射侧通过第二光电探测器连接所述数据采集模块，所述数据采集模块连接pid模块数据输入接口，所述原子气室位于烤箱内，所述烤箱位于三轴磁场线圈内，所述烤箱包括烤箱支架和加热膜，所述加热膜连接所述pid模块数据输出接口，所述三轴磁场线圈连接函数发生器。
8.所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：
9.步骤1，原子自旋测量装置中的数据采集模块通过光电探测器进行数据采集，将原子气室的入射光功率i
in
和出射光功率传输给上位机模块；
10.步骤2，所述上位机模块根据i
in
和计算碱金属原子密度nk；
11.步骤3，所述上位机模块根据nk的波动误差量实时通过pid算法得到实时的调整加热膜的控制电压；
12.步骤4，所述加热膜根据所述控制电压对原子气室进行加热后返回步骤1循环，直到nk的波动得到抑制或得到稳定控制后结束。
13.所述步骤2中包括：
[0014][0015]
i(a)＝ηi
in
[0016][0017]
其中σ
p
为吸收截面，l是气室的内直径，η和是待定系数，α是是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，是碱金属原子的纵向弛豫率，i(a)是气室入射点光功率，i(b)是气室出射点光功率，di是高温下原子吸收的光功率。
[0018]
所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：
[0019]
步骤一、构建原子气室的总光学损耗模型：对其中参数进行辨识，调整dfb(distributed feedback laser，dfb)的抽运激光的频率到工作频率，并给三维磁补偿线圈以适当激励，使系统处于弱磁状态，从机理考虑光学折射、散射、原子气室特性，构建含有待定参数的光学损耗模型，烤箱不对原子气室加热，即室温状态下，通过调节lcvr(liquid crystal variable retarder，lcvr)控制电压设定值来调节不同实验条件下的入射光功率，根据实际的数据拟合出原子气室的总光学损耗模型的参数；
[0020]
步骤二、实时测量原子密度：在步骤一的工作环境基础上，给加热膜一个适当的控制电压，加热原子气室，通过数据采集模块采集入射气室与出射气室的光功率，利用基于朗伯比尔定律构建的原子密度模型，结合室温下的光学损耗模型，计算气室内实时的碱金属原子密度；
[0021]
步骤三、利用步骤二的实时的碱金属原子密度，通过与碱金属原子密度设定值做差，得到碱金属原子密度的误差信息，通过上位机的pid模块，调整加热膜的控制电压，达到在原子自旋系统运作时，实时稳定原子密度的目的。
[0022]
所述的原子气室是量子惯性测量领域中广泛使用的球形原子气室，考虑气室的总光学损耗模型。考虑原子气室壁引起的光学损耗，考虑由气体分子引起的散射损失，原子气室的总光学损耗用∑di
cell
表示，模型构建为∑di
cell
＝i
in-i
in
η2exp(-nσslηi
in
)，i
in
是激光入射到气室上的功率，η是待定系数，n为除碱金属原子外其他气体原子数密度，l为气室长度，σs为散射截面，为散射截面，是室温下的出光光功率，通过实际数据拟合出原子气室的总光学损耗模型。
[0023]
所述的步骤二中，基于朗伯比尔定律，碱金属原子密度在线测量方法利用了入射与出射气室的光功率的数据，以及室温下原子气室光学损耗的模型。朗伯比尔定律用微分
方程描述了泵浦速率沿传播方向的衰减，原子密度与泵浦率之间的关系可以表示为其中r
p
为泵浦速率，nk为碱金属原子数密度，σ
p
为吸收截面，是气室在z点的极化率，是原子的纵向弛豫率。定义气室左侧内壁为原点，定义抽运光方向为z轴正方向，则z是距离，r
p
(0)和r
p
(z)分别是原点和z点的泵浦速率，进一步由可以得到原子密度，泵浦速率由光功率得到，根据泵浦速率与光功率的关系，r
p
(z)＝αi(z)，i(z)是z点的光功率，α是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，可以将公式中的泵浦速率换为光功率，进而可以得到原子密度。
[0024]
本发明的技术效果如下：本发明公开了一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，为实时稳定控制serf磁强计和共磁计的原子气室中碱金属原子密度的提供了一种可行的方案。本发明以碱金属原子密度为研究对象，针对原子气室内碱金属原子密度需要长期稳定的要求，首先建立了光功率在原子气室内传播的损耗模型，再利用朗伯比尔定律融合气室进光与出光数据，对气室内的原子密度进行计算，原子密度与原子气室的温度有关，将密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定气室内的原子密度。本发明中的测量方法是一种实时无破坏性的碱金属原子密度的测量方法，保证了碱金属原子密度的长期稳定性和抗干扰性。
[0025]
本发明与现有技术相比的优点在于：
[0026]
(1)首先构建光学损耗模型，再通过出射与入射光光功率，实时得到碱金属原子的密度信息，具有体积小、在线无损测量的优点。
[0027]
(2)根据实时得到的原子密度信息，通过控制加热膜的驱动电压调节气室的温度，达到抑制原子密度波动的目的，具有在线调节的优点，能够有效抑制由外界环境未知变化引起的原子密度波动。
附图说明
[0028]
图1是实施本发明一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法所使用的原子自旋测量装置结构示意图。
[0029]
图2是实施本发明一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法流程示意图。图2中包括步骤1，原子自旋测量装置中的数据采集模块通过光电探测器进行数据采集，将原子气室的当前入射光功率i
in
数据和出射光功率数据传输给上位机模块；步骤2，所述上位机模块根据实时的i
in
、i
out
计算碱金属原子密度nk；步骤3，所述上位机模块根据nk的波动误差实时通过pid算法得到实时的调整加热膜的控制电压；步骤4，所述加热膜所述控制电压对原子气室进行加热后返回步骤1循环，直到nk的波动得到抑制或得到稳定控制后结束。
[0030]
图3是图1中原子气室局部示意图。图3中包括球形玻璃原子气室，i(a)是气室入射点光功率，i(b)是气室出射点光功率，di是高温下原子吸收的光功率，∑di
cell
是气室总光学损耗。
[0031]
附图标记说明如下：1-分布式反馈激光器(distributed feedback laser，dfb)；2-光束扩束器；3-液晶可变相位延迟器(liquid crystal variable retarder，lcvr)；4-二分之一波片；5-偏振分光棱镜；6-四分之一波片；7-烤箱(包括烤箱支架和加热膜)；8-原子气室(例如，球形玻璃原子气室)；9-光电探测器(pd)；10-三轴磁场线圈；11-数据采集模块；12-上位机模块(内置pid模块，pid，proportional integral derivative，比例、积分、微分，所述pid模块具有数据输入接口和数据输出接口)；13-函数发生器。
具体实施方式
[0032]
下面结合附图(图1-图3)和实施例对本发明进行说明。
[0033]
图1是实施本发明一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法所使用的原子自旋测量装置结构示意图。图2是实施本发明一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法流程示意图。图3是图1中原子气室局部示意图。参考图1至图3所示，一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，包括以原子自旋测量装置中的碱金属原子密度为研究对象，针对原子气室内碱金属原子密度需要长期稳定的要求，建立光功率在原子气室内传播的气室光学损耗模型，再利用朗伯比尔定律融合气室入射光与出射光数据，对原子气室内的碱金属原子密度进行计算，碱金属原子密度与原子气室的温度有关，将碱金属原子密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定原子气室内的原子密度。所述原子自旋测量装置包括顺序连接的分布式反馈激光器1、光束扩束器2、液晶可变相位延迟器3、二分之一波片4、偏振分光棱镜5、四分之一波片6、原子气室8、第一光电探测器9和数据采集模块11，所述液晶可变相位延迟器3的控制端连接上位机模块12中的pid模块数据输出接口，所述偏振分光棱镜5的反射侧通过第二光电探测器9连接所述数据采集模块11，所述数据采集模块11连接pid模块数据输入接口，所述原子气室8位于烤箱7内，所述烤箱7位于三轴磁场线圈10内，所述烤箱7包括烤箱支架和加热膜，所述加热膜连接所述pid模块数据输出接口，所述三轴磁场线圈10连接函数发生器13。
[0034]
所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：步骤1，原子自旋测量装置中的数据采集模块通过光电探测器进行数据采集，将原子气室的入射光功率i
in
和出射光功率传输给上位机模块；步骤2，所述上位机模块根据i
in
和计算碱金属原子密度nk；步骤3，所述上位机模块根据nk的波动误差量实时通过pid算法得到实时的调整加热膜的控制电压；步骤4，所述加热膜根据所述控制电压对原子气室进行加热后返回步骤1循环，直到nk的波动得到抑制或得到稳定控制后结束。
[0035]
所述步骤2中包括：
[0036][0037]
i(a)＝ηi
in
[0038][0039]
其中σ
p
为吸收截面，l是气室的内直径，η和是待定系数，α是是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，是碱金属原子的纵向弛豫率，i(a)是气室入射点光功率，i(b)是气室出射点光功率，di是高温下原子吸收的光功率。
[0040]
所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：步骤一、构建原子气室的总光学损耗模型：对其中参数进行辨识，调整dfb的抽运激光的频率到工作频率，并给三维磁补偿线圈以适当激励，使系统处于弱磁状态，从机理考虑光学折射、散射、原子气室特性，构建含有待定参数的光学损耗模型，烤箱不对原子气室加热，即室温状态下，通过调节lcvr控制电压设定值来调节不同实验条件下的入射光功率，根据实际的数据拟合出原子气室的总光学损耗模型的参数；步骤二、实时测量原子密度：在步骤一的工作环境基础上，给加热膜一个适当的控制电压，加热原子气室，通过数据采集模块采集入射气室与出射气室的光功率，利用基于朗伯比尔定律构建的原子密度模型，结合室温下的光学损耗模型，计算气室内实时的碱金属原子密度；步骤三、利用步骤二的实时的碱金属原子密度，通过与碱金属原子密度设定值做差，得到碱金属原子密度的误差信息，通过上位机的pid模块，调整加热膜的控制电压，达到在原子自旋系统运作时，实时稳定原子密度的目的。
[0041]
所述的原子气室是量子惯性测量领域中广泛使用的球形原子气室，考虑气室的总光学损耗模型。考虑原子气室壁引起的光学损耗，考虑由气体分子引起的散射损失，原子气室的总光学损耗用∑di
cell
表示，模型构建为∑di
cell
＝i
in-i
in
η2exp(-nσslηi
in
)，i
in
是激光入射到气室上的功率，η是待定系数，n为除碱金属原子外其他气体原子数密度，l为气室长度，σs为散射截面，为散射截面，是室温下的出光光功率，通过实际数据拟合出原子气室的总光学损耗模型。
[0042]
所述的步骤二中，基于朗伯比尔定律，碱金属原子密度在线测量方法利用了入射与出射气室的光功率的数据，以及室温下原子气室光学损耗的模型。朗伯比尔定律用微分方程描述了泵浦速率沿传播方向的衰减，原子密度与泵浦率之间的关系可以表示为其中r
p
为泵浦速率，nk为碱金属原子数密度，σ
p
为吸收截面，是气室在z点的极化率，是原子的纵向弛豫率。定义气室左侧内壁为原点，定义抽运光方向为z轴正方向，则z是距离，r
p
(0)和r
p
(z)分别是原点和z点的泵浦速率，进一步由可以得到原子密度，泵浦速率由光功率得到，根据泵浦速率与光功率的关系，r
p
(z)＝αi(z)，i(z)是z点的光功率，α是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，可以将公式中的泵浦速率换为光功率，进而可以得到原子密度。
[0043]
本发明解决的技术问题是：原子自旋装置的气室内部，碱金属原子密度的在线测量问题以及原子密度的稳定控制问题。
[0044]
本发明的技术解决方案是：原子自旋装置的气室内部碱金属原子密度测量和稳定方法，包括以下步骤：
[0045]
步骤一、构建原子气室的总光学损耗模型。泵浦光在室温下的光功率满足
[0046][0047]
其中是指泵浦光在室温下出射气室的光功率，通过测量入射光束和出射光
束的功率，可以得到气室的总光学损耗∑di
cell
。
[0048]
步骤二、朗伯比尔定律与原子密度有如下的关系，
[0049][0050]
定义入射光从左侧入射原子气室，入射光与原子气室的左内壁为原点，定义抽运光方向为z轴正方向，其中，z点的原子极化率可以表示为：
[0051][0052]
其中，r
p
为泵浦速率，是原子的纵向弛豫率，将极化率带入朗伯比尔定律，即可得到原子密度随泵浦速率的关系：
[0053][0054]
其中，r
p
(0)和r
p
(z)分别是原点和z点的泵浦速率。根据泵浦速率与光功率的关系，r
p
(z)＝αi(z)，结合步骤一得到的光损耗模型，就得到了气室内光功率的传播。
[0055][0056]
其中，i(a)、i(b)分别表示为气室入射光与气室左内壁的交点和出射光与气室右内壁的交点的光功率，σ
p
为吸收截面，l是气室的内直径，η和是气室损耗模型的系数，利用如上测量方法，结合原子气室实时入射和出射光功率，即可实时得到原子气室中的碱金属原子密度。
[0057]
步骤三、通过光电探测器采集实时入射光与出射光的光功率，传输到上位机的处理程序，上位机计算出实时的原子密度波动误差，调整加热膜的控制电压，调整加热，抑制原子密度波动。
[0058]
图1示意了原子精密测量装置结构，分布式反馈激光器打出的光经过扩束器、液晶模块、二分之一波片后，通过偏振分光棱镜，一束被pd检测，用于根据分光比例确定入射光光强i
in
，另一束线偏振光经过四分之一波片后，成为圆偏振泵浦光，进入原子气室。出射光的光功率同样由pd检测，得到i
out
，入射光与出射光功率通过数据采集模块，进入上位机进行数据处理。上位机通过运算得到气室内部原子密度的波动，通过pid调整液晶控制电压。
[0059]
图2示意了原子密度稳定控制流程，构建原子气室的总光学损耗模型。朗伯比尔定律用微分方程描述了圆偏振泵浦光沿传播方向的衰减：
[0060][0061]
其中，r
p
为泵浦速率，nk为碱金属原子数密度，σ
p
(υ)为吸收截面，为碱金属原子在z处的极化率，进一步推导，
[0062][0063][0064][0065]
可以得到
[0066][0067]
泵浦速率与泵浦光的光功率i成正比，可表示为
[0068][0069]
其中，α是比例系数，以入射泵浦光与原子气室的接触点，即a点为原点，r
p
(z)是z处的泵浦速率，其中c表示真空中的光速，re表示经典电子半径，f表示振子强度，γ表示压力展宽，这是洛伦兹曲线的一半最大值，与气室的气体压力成正比，a表示入射光的有效面积，h是普朗克常数，v是激光的频率。
[0070]
利用上述两式，可以解出泵浦光的光功率沿气室方向的传播方程可表示为：
[0071][0072]
其中，i(0)是原点处的光强，w函数是朗博函数，是复变函数f(x)＝xexp(x)的反函数，i(0)＝ηi
in
。结合上述推导，可以得到原子气室内的原子密度：
[0073][0074]
其中，σ
p
为吸收截面，l是气室的内直径，η和是气室损耗模型的系数。
[0075]
图3示意了气室局部结构，室温下原子气室中没有碱金属原子的光吸收作用，考虑原子气室壁的折射，那么
[0076]
i(a)＝ηi
in
[0077][0078]
考虑原子气室内部其他气体的散射
[0079][0080]
综合得到
[0081]
[0082]
其中，η和是待定系数，根据室温下气室的不同入射以及出射光功率确定。该方程可用于估计激光通过气室时的功率衰减，并计算通过气室传输的光功率。
[0083]
加热状态下，除了光学损耗，气室中的碱金属原子由于被圆偏振光抽运，还有光吸收作用，此时高温下的出光相较于室温下出光的光功率，相差原子气室内部的原子的光吸收功率。
[0084]
di是高温下原子吸收的光功率，可以解算出原子气室内的a，b点的光功率，
[0085]
i(a)＝ηi
in
[0086][0087]
进而得到原子密度
[0088]
本发明说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。在此指明，以上叙述有助于本领域技术人员理解本发明创造，但并非限制本发明创造的保护范围。任何没有脱离本发明创造实质内容的对以上叙述的等同替换、修饰改进和/或删繁从简而进行的实施，均落入本发明创造的保护范围。

技术特征：
1.一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，包括以原子自旋测量装置中的碱金属原子密度为研究对象，针对原子气室内碱金属原子密度需要长期稳定的要求，建立光功率在原子气室内传播的气室光学损耗模型，再利用朗伯比尔定律融合气室入射光与出射光数据，对原子气室内的碱金属原子密度进行计算，碱金属原子密度与原子气室的温度有关，将碱金属原子密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定原子气室内的原子密度。2.根据权利要求1所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述原子自旋测量装置包括顺序连接的分布式反馈激光器、光束扩束器、液晶可变相位延迟器、二分之一波片、偏振分光棱镜、四分之一波片、原子气室、第一光电探测器和数据采集模块，所述液晶可变相位延迟器的控制端连接上位机模块中的pid模块数据输出接口，所述偏振分光棱镜的反射侧通过第二光电探测器连接所述数据采集模块，所述数据采集模块连接pid模块数据输入接口，所述原子气室位于烤箱内，所述烤箱位于三轴磁场线圈内，所述烤箱包括烤箱支架和加热膜，所述加热膜连接所述pid模块数据输出接口，所述三轴磁场线圈连接函数发生器。3.根据权利要求1所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：步骤1，原子自旋测量装置中的数据采集模块通过光电探测器进行数据采集，将原子气室的入射光功率i
in
和出射光功率传输给上位机模块；步骤2，所述上位机模块根据i
in
和计算碱金属原子密度n
k
；步骤3，所述上位机模块根据n
k
的波动误差量实时通过pid算法得到实时的调整加热膜的控制电压；步骤4，所述加热膜根据所述控制电压对原子气室进行加热后返回步骤1循环，直到n
k
的波动得到抑制或得到稳定控制后结束。4.根据权利要求3所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述步骤2中包括：i(a)＝ηi
in
其中σ
p
为吸收截面，ｌ是气室的内直径，η和是待定系数，α是是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，是碱金属原子的纵向弛豫率，i(a)是气室入射点光功率，i(b)是气室出射点光功率，di是高温下原子吸收的光功率。5.根据权利要求1所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述在线无损测量稳定方法包括以下步骤：步骤一、构建原子气室的总光学损耗模型：对其中参数进行辨识，调整dfb的抽运激光的频率到工作频率，并给三维磁补偿线圈以适当激励，使系统处于弱磁状态，从机理考虑光
学折射、散射、原子气室特性，构建含有待定参数的光学损耗模型，烤箱不对原子气室加热，即室温状态下，通过调节lcvr控制电压设定值来调节不同实验条件下的入射光功率，根据实际的数据拟合出原子气室的总光学损耗模型的参数；步骤二、实时测量原子密度：在步骤一的工作环境基础上，给加热膜一个适当的控制电压，加热原子气室，通过数据采集模块采集入射气室与出射气室的光功率，利用基于朗伯比尔定律构建的原子密度模型，结合室温下的光学损耗模型，计算气室内实时的碱金属原子密度；步骤三、利用步骤二的实时的碱金属原子密度，通过与碱金属原子密度设定值做差，得到碱金属原子密度的误差信息，通过上位机的pid模块，调整加热膜的控制电压，达到在原子自旋系统运作时，实时稳定原子密度的目的。6.根据权利要求5所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述的原子气室是量子惯性测量领域中广泛使用的球形原子气室，考虑气室的总光学损耗模型。考虑原子气室壁引起的光学损耗，考虑由气体分子引起的散射损失，原子气室的总光学损耗用∑di
cell
表示，模型构建为∑di
cell
＝i
in-i
in
η2exp(-nσ
s
lηi
in
)，i
in
是激光入射到气室上的功率，η是待定系数，n为除碱金属原子外其他气体原子数密度，l为气室长度，σ
s
为散射截面，截面，是室温下的出光光功率，通过实际数据拟合出原子气室的总光学损耗模型。7.根据权利要求5所述的碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，其特征在于，所述的步骤二中，基于朗伯比尔定律，碱金属原子密度在线测量方法利用了入射与出射气室的光功率的数据，以及室温下原子气室光学损耗的模型。朗伯比尔定律用微分方程描述了泵浦速率沿传播方向的衰减，原子密度与泵浦率之间的关系可以表示为其中r
p
为泵浦速率，n
k
为碱金属原子数密度，σ
p
为吸收截面，是气室在z点的极化率，是原子的纵向弛豫率。定义气室左侧内壁为原点，定义抽运光方向为z轴正方向，则z是距离，r
p
(0)和r
p
(z)分别是原点和z点的泵浦速率，进一步由可以得到原子密度，泵浦速率由光功率得到，根据泵浦速率与光功率的关系，r
p
(z)＝αi(z)，i(z)是z点的光功率，α是泵浦速率与泵浦光功率的转换系数，可以将公式中的泵浦速率换为光功率，进而可以得到原子密度。

技术总结
本发明公开了一种碱金属原子密度的在线无损测量稳定方法，为实时稳定控制SERF磁强计和共磁计的原子气室中碱金属原子密度的提供了一种可行的方案。本发明以碱金属原子密度为研究对象，针对原子气室内碱金属原子密度需要长期稳定的要求，首先建立了光功率在原子气室内传播的损耗模型，再利用朗伯比尔定律融合气室进光与出光数据，对气室内的原子密度进行计算，原子密度与原子气室的温度有关，将密度波动作为误差量，控制加热膜的驱动电压，进而稳定气室内的原子密度。本发明中的测量方法是一种实时无破坏性的碱金属原子密度的测量方法，保证了碱金属原子密度的长期稳定性和抗干扰性。性。性。


技术研发人员：全伟 刘泽华 王瑞钢 王卓 范文峰
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：2023.05.18
技术公布日：2023/9/20