用于铯原子磁力仪的双AOM激光稳频系统

原子磁力仪的基本工作原理是通过光泵浦将原子极化,并通过检测自旋极化的拉莫尔进动来完成磁场探测,其中用来极化原子的泵浦激光起到了重要作用。自由运转的激光器由于受环境的影响,其频率随时间抖动,从而导致原子磁力仪输出的波动。本文首先在理论上推导了Bell-Bloom磁力仪输出与泵浦光频率波动的关系,其次采用基于双AOM移频的差分探测法实现系统稳频,并自行设计了自动锁频算法且对其进行了实验验证,结果表明可使系统稳定在工作零点。稳频前频率的抖动均方根约为28.02 MHz,通过双AOM稳频模块后激光频率抖动均方根减小到0.12 MHz。通过激光频率的变化反推到铯原子磁力仪中,测得闭环的等效输出噪声为0.012 pT。