研究目的
研究光泵射频原子磁力计对所检测射频磁场偏振态的敏感性，并基于偏振抑制技术开发噪声抑制技术。
研究成果
射频原子磁力计对射频磁场的偏振态表现出显著敏感性，对于相反圆偏振的振幅灵敏度差异超过36分贝。这使得平衡检测方案能够在与源-传感器距离无关的情况下，抑制线偏振噪声并检测圆偏振信号。该传感器的方向敏感性和可调谐性为通信、核磁共振波谱学和磁感应成像等领域提供了潜在应用。
研究不足
圆极化信号的要求限制了其应用范围，仅适用于人工生成的信号（如磁场通信）。对于自然产生的信号，若无多个发射器，该技术可能不具实用性。磁力计的带宽限制在约1千赫兹，且性能取决于磁场与光学元件的精确对准。
1：实验设计与方法选择：
构建了双通道光泵射频原子磁力计以研究其对射频磁场偏振的灵敏度。该设计包含一个带有四分之一波片的蒸气室，用于创建具有相反圆偏振泵浦光区域，并采用理论模型（布洛赫矢量图和密度矩阵方法）分析磁力计响应。
2：样本选择与数据来源：
蒸气室含有富集的87Rb和500托氮气缓冲气体。使用频谱分析仪、锁相放大器和函数发生器收集数据，以测量磁力计对施加射频信号的响应。
3：实验设备与材料清单：
设备包括派热克斯蒸气室（Triad Technology, Inc.）、λ/4波片、特定波长的泵浦和探测激光器、3D打印线圈组件、磁屏蔽室、加热炉、棱镜、偏振仪、函数发生器、频谱分析仪和锁相放大器。
4：实验流程与操作步骤：
通过不同拉莫尔频率的偏置磁场调节磁力计。施加具有可控偏振态的射频磁场，并通过偏振仪输出测量响应。测量内容包括扫描泵浦光束位移、改变射频场相位以及切换偏置场方向。
5：数据分析方法：
使用频谱分析仪分析幅度和频率响应，锁相放大器进行相位敏感检测，并通过冯·诺伊曼方程的数值解进行理论对比。
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vapor cell
3 × 3 × 3 mm3 internal volume
Triad Technology, Inc.
Contains enriched 87Rb and buffer gas for atomic magnetometer operation
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wave plate
λ/4, 2 × 2 × 0.2 mm3
Creates circular polarization for pump light in magnetometer channels
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prism
3 mm
Steers probe beam direction in optical-cell assembly
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oven
50-mm-long, 26-mm-diameter cylindrical
Heats vapor cell to approximately 100 °C for magnetometer operation
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coil assembly
3D-printed
Generates static bias magnetic field and rf magnetic fields
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function generator
two-channel
Generates rf magnetic field signals with precise phase control
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spectrum analyzer
Measures response of balanced polarimeter to rf signals
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lock-in amplifier
Detects phase and amplitude of rf signals from polarimeter output
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polarimeter
balanced
Detects optical rotation of probe beam due to atomic polarization
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