磁强计的光电信号转换系统

本公开涉及磁强计，尤其涉及一种磁强计的光电信号转换系统。

背景技术：

1、磁强计是磁探测和地面磁场观测的基础仪器，其性能直接决定了磁场测量的精度。opm(optical-pumping magnetometer，光泵磁强计)指的是一类利用光泵浦效应极化原子并通过外加射频场破坏极化状态的方法实现磁场测量的磁强计。

2、在激光泵磁强计中，碱金属原子与进入原子气室的泵浦激光在原子气室中实现激光泵浦，透过原子气室后的光强会随着待测磁场强度大小变化。在待测磁场相同的方向添加已知磁场强度和频率的调制磁场，通过调制磁场使得透射光强包含有调制信息，透射光经过光电探测器转换成电压信号后，根据该电压信号即可以获得待测磁场值。

3、相关技术中，从原子气室透射出的含有磁共振信息的光信号入射到光电探测器上时，光信号的光束大小可能与光电探测器的光敏面不适配，这将导致光电探测器输出的电压信号不够准确，从而导致磁强计的磁场强度测量结果的精度较低。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开实施例提供了一种磁强计的光电信号转换系统，以解决现有技术中磁强计的磁场强度测量结果的精度较低的技术问题。

2、为实现上述目的，本公开采用的技术方案是：

3、本公开实施例提供一种磁强计的光电信号转换系统，该磁强计的光电信号转换系统包括：光电信号转换系统包括沿光传播方向依次设置的：光学镜组，用于对激光进行光路调整；四分之一波片，用于将光路调整后的激光由线偏光转化为圆偏光；线圈和原子气室，用于接收圆偏光，圆偏光与原子气室中的碱金属原子在叠加磁场中相互作用后形成包含磁共振信息的透射光，叠加磁场由线圈产生的射频磁场和当前环境磁场叠加形成；可变焦透镜组，用于对透射光进行可变焦聚焦；光电探测器，用于将聚焦后的透射光转换为电压信号后输出，以根据电压信号确定当前环境磁场。

4、在一个实施例中，光学镜组包括：准直透镜，用于对激光进行准直；折返棱镜，用于将准直后的激光的光路进行更改。

5、在一个实施例中，折返棱镜用于将激光的光路更改90°。

6、在一个实施例中，光电信号转换系统还包括保偏光纤，用于传输激光器生成的激光至光学镜组。

7、在一个实施例中，原子气室内的碱金属原子为铯原子。

8、在一个实施例中，原子气室包括圆柱形原子气室。

9、在一个实施例中，光电探测器为光电二极管。

10、在一个实施例中，光电信号转换系统还包括垂直腔面发射激光器，垂直腔面发射激光器用于生成激光。

11、在一个实施例中，可变焦透镜组包括凸透镜和凹透镜，通过改变凸透镜的位置能够调整光学系统的倍率，通过调整凹透镜能够调整出射光线为平行光线。

12、在一个实施例中，四分之一波片的材料为光学玻璃或熔石英。

13、本公开实施例与现有技术相比存在的有益效果是：通过在磁强计的光电信号转换系统中设置可变焦透镜组，以对原子气室出射的透射光采用不同光学倍率进行可变焦聚焦，从而保证入射到光电探测器的光信号与光电探测器的光敏面适配，进而提高磁强计的磁场强度测量结果的精度。

14、具体地，通过设置能够对透射光进行可变焦聚焦的可变焦透镜组，可以调整原子气室的透射光的光束大小，使得光束大小与光电探测器的光敏面相等，从而使得光电探测器可以生成较为准确的电压信号，进而得到较为准确的磁强计的磁场强度测量值。

技术特征：

1.一种磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述光电信号转换系统包括沿光传播方向依次设置的：

2.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述光学镜组包括：

3.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述折返棱镜用于将所述激光的光路更改90°。

4.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述光电信号转换系统还包括保偏光纤，用于传输激光器生成的激光至所述光学镜组。

5.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述原子气室内的所述碱金属原子为铯原子。

6.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述原子气室包括圆柱形原子气室。

7.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述光电探测器为光电二极管。

8.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述光电信号转换系统还包括垂直腔面发射激光器，所述垂直腔面发射激光器用于生成所述激光。

9.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述可变焦透镜组包括凸透镜和凹透镜，通过改变所述凸透镜的位置能够调整光学系统的倍率，通过调整所述凹透镜能够调整出射光线为平行光线。

10.根据权利要求1所述的磁强计的光电信号转换系统，其特征在于，所述四分之一波片的材料为光学玻璃或熔石英。

技术总结
本公开涉及磁强计技术领域，提供了一种磁强计的光电信号转换系统。该磁强计的光电信号转换系统包括：包括沿光传播方向依次设置的：光学镜组，用于对激光进行光路调整；四分之一波片，用于将光路调整后的激光由线偏光转化为圆偏光；线圈和原子气室，用于接收圆偏光，圆偏光与原子气室中的碱金属原子在叠加磁场中相互作用后形成包含磁共振信息的透射光；可变焦透镜组，用于对透射光进行可变焦聚焦；光电探测器，用于将聚焦后的透射光转换为电压信号后输出，以根据电压信号确定当前环境磁场。

技术研发人员：汪海涛,侯永伸,张远鹏,刘雪峰,杨林,高新,李一宁,陈言坤,唐小金,黄魁,牛美霞
受保护的技术使用者：中国人民解放军军事科学院防化研究院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/10