地磁场对铯原子磁力仪共振谱线的影响

为了研究地磁场对铯原子磁力仪灵敏度的影响,利用Breit-Rabi方程对Cs原子基态F g=4能级的塞曼分裂进行了理论分析;并重点讨论了在磁场强度约为0.05 mT的地磁场中,铯原子基态超精细结构的非线性塞曼效应对原子磁力仪共振谱线的影响.结果显示非线性塞曼效应使共振谱线宽度由20 Hz变为53 Hz,相对幅值衰减50%左右,在不考虑引入额外系统噪声的前提下,磁测灵敏度将由微弱磁场条件下的0.3 pT/Hz1/2蜕化为1.6 pT/Hz1/2,由此得出地磁场下提高原子磁力仪灵敏度的技术瓶颈所在,提出将泵浦光频率改为F g=4→F e=4跃迁来突破这一瓶颈的技术方案.