• 专利附录
  • 专利说明
  • 权利要求
  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:
    L'invention porte sur un magnétomètre à pompage optique (100) destiné à la mesure d'un champ magnétique ambiant. Il comprend :des moyens pour éclairer une cellule remplie d'un gaz atomique avec un faisceau de pompe et un faisceau d'effet Stark alternatif se propageant colinéairement ou quasi-colinéairement dans la cellule,le faisceau de pompe étant accordé sur une raie de transition atomique, modulé par un premier modulateur (6) au moyen d'une première fréquence de modulation (f<sub>m1</sub>) et polarisé linéairement selon une direction de polarisation pouvant être tournée par un rotateur de polarisation (52),le faisceau d'effet Stark alternatif étant décalé de la raie de transition atomique, modulé par un deuxième modulateur (10) au moyen d'une deuxième fréquence de modulation (f<sub>m2</sub>) et polarisé circulairement,un premier circuit d'asservissement (12) agissant sur le rotateur de polarisation pour maintenir un angle constant (β) entre la direction de polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique ambiant,un deuxième circuit d'asservissement (13) agissant sur le premier et le deuxième modulateur pour maintenir la première et la deuxième fréquence de modulation à la fréquence de Larmor du gaz atomique ou à l'une de ses harmoniques.
    公开号:EP3702797A1
    申请号:EP20158624.5
    申请日:2020-02-20
    公开日:2020-09-02
    发明作者:Gaëtan Lieb；Agustin PALACIOS LALOY
    申请人:Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives；
    IPC主号:G01R33-00
    专利说明:
    [0001] Le domaine de l'invention est celui des magnétomètres scalaires à pompage optique. L'invention concerne plus particulièrement une configuration de magnétomètre dite isotrope pour laquelle les mesures ne dépendent pas de l'orientation relative du magnétomètre par rapport au champ magnétique à mesurer. TECHNIQUE ANTÉRIEURE
    [0002] Les magnétomètres à pompage optique utilisent des gaz atomiques confinés dans une cellule, typiquement de l'hélium métastable ou des gaz d'alcalins, en tant qu'élément sensible. Ces magnétomètres, qui peuvent prendre différentes configurations, permettent de remonter au champ magnétique en exploitant les trois processus suivants qui ont lieu de façon soit séquentielle soit concomitante :L'utilisation de sources de lumière polarisée, typiquement des lasers, permet de préparer des états atomiques caractérisés par une certaine orientation ou alignement de leurs spins. Ce processus reçoit le nom de « pompage optique » dans le domaine.
    [0003] Ces états atomiques évoluent sous l'effet du champ magnétique, notamment sous l'effet Zeeman, qui correspond à des décalages des niveaux d'énergie en fonction du champ magnétique auquel les atomes sont soumis.
    [0004] Les propriétés optiques du milieu atomique subissent alors des modifications qui dépendent de l'état des atomes. On peut ainsi par une mesure optique, par exemple par une mesure d'absorption optique, remonter au décalage Zeeman subi, et en déduire une mesure du champ magnétique dans lequel est plongée la cellule.
    [0005] Selon les différentes configurations possibles des magnétomètres à pompage optique existants, on distingue une mesure du module, aussi appelée norme, du champ magnétique pour les magnétomètres scalaires, ou une détermination des différentes composantes du champ magnétique pour les magnétomètres vectoriels.
    [0006] Un configuration simple d'un magnétomètre scalaire exploite un faisceau de pompe polarisé linéairement de manière à induire une polarisation d'alignement sur les atomes d'un gaz atomique et un assemblage de bobines venant générer un champ magnétique radiofréquence (champ RF) qui permet d'exciter la résonance magnétique. Si on fait varier la fréquence du champ RF autour de la fréquence de Larmor, on observe sur un signal de photodétection des signaux à la fréquence nulle (signal de résonance LA0), autour de la fréquence de Larmor (signal de résonance LA1) et autour du double de la fréquence de Larmor (signal de résonance LA2). L'amplitude de ces signaux de résonance qui servent à réaliser la mesure scalaire d'un champ ambiant est fonction de l'orientation du vecteur polarisation du faisceau de pompe par rapport au champ ambiant. Il en résulte que la sensibilité du magnétomètre n'est pas constante vis-à-vis de ces paramètres géométriques. Cette anisotropie spatiale de l'amplitude du signal de mesure présente notamment des « angles morts », ou zones d'ombre, pour lesquels le signal de mesure disparaît de sorte que la mesure du champ magnétique devient impossible (c'est le cas à un angle de 54.7° entre le champ magnétique à mesurer et la polarisation de la lumière pour l'hélium 4 par exemple).
    [0007] Cette perte du signal n'est pas désirable, et différentes configurations pour s'en affranchir ont été proposées. Il a notamment été proposé d'utiliser plusieurs magnétomètres disposés de telle manière que leurs zones d'ombre soient complémentaires. Cette solution est cependant encombrante et sensible aux gradients.
    [0008] Une autre solution pour assurer l'isotropie est décrite dans le brevet EP 0 579 537 B1 . Elle consiste à asservir la polarisation de la lumière en la tournant avec un polariseur disposé sur un moteur amagnétique de telle manière à ce qu'elle se trouve toujours à 90° du champ magnétique local. Cette condition peut être stabilisée en utilisant le signal LA1 qui s'annule et change de signe lorsque l'angle entre le champ magnétique et la polarisation de la lumière est à 90°. Les signaux LA2 et LA0 ne s'annulent pas à 90° et peuvent alors être utilisés pour mesurer le champ.
    [0009] Dans ces deux configurations, le champ RF est généré au moyen de bobines. Or ces bobines contribuent à l'encombrement du magnétomètre et peuvent induire de la diaphonie entre magnétomètres voisins, par exemple dans le cas où plusieurs magnétomètres sont utilisés pour constituer un gradiomètre.
    [0010] Pour s'affranchir des bobines, plusieurs solutions sont possibles. L'effet connu comme « light-shift » ou « AC-Stark shift », fourni au moyen d'un faisceau de lumière polarisé circulairement et non accordé à une transition atomique, permet ainsi de créer l'équivalent d'un champ magnétique dans le gaz sans utiliser de bobines (on parle alors de champ magnétique fictif). La modulation de l'intensité du faisceau de lumière permet de créer l'équivalent d'un champ RF. Cette technique est notamment exposée dans l'article de E. Zhivun et al. « Alkali-vapor magnetic resonance driven by fictitious radiofrequency fields », Applied Physics Letters, vol. 105, n° 19, p. 192406, nov. 2014. Ce magnétomètre présente néanmoins des zones d'ombre et pour obtenir un fonctionnement isotrope, il faut alors utiliser deux faisceaux de « light-shift » modulés en intensité, perpendiculaires l'un à l'autre et perpendiculaires au faisceau de pompe pour créer l'équivalent d'un champ RF dont l'orientation reste colinéaire avec la polarisation du faisceau de pompe. Cette solution requiert donc trois accès optiques pour assurer l'isotropie de la mesure ce qui s'avère encombrant.
    [0011] Un autre type de configuration permettant de s'affranchir des bobines est basée sur une modulation de l'intensité, de la longueur d'onde ou de la polarisation du faisceau de pompe qui permet de générer une résonance optique. Toutefois cette configuration ne permet pas d'utiliser le schéma d'asservissement du brevet EP 0 579 537 B1 présenté ci-dessus pour assurer l'isotropie du capteur. En effet les signaux de résonance ne présentent pas les comportements décrits plus haut, à savoir l'existence d'un angle où l'un des signaux change de signe (de manière à pouvoir asservir la polarisation) tandis qu'un autre signal reste non nul (de manière à pouvoir mesurer le champ magnétique).
    [0012] Le brevet EP 3 115 799 B1 de la Demanderesse décrit une architecture qui combine deux modulations du faisceau de pompe pour obtenir un point de fonctionnement qui présente un changement de signe du signal LA1 permettant un asservissement de l'angle de polarisation, tout en gardant à ce même angle un signal LA2 non nul qui permet la mesure magnétique. Cependant l'angle auquel cette condition est satisfaite varie en fonction de plusieurs paramètres expérimentaux et cette architecture présente en général un signal à bruit non optimal car le changement de signe du signal LA1 ne correspond pas au maximum du signal LA2. EXPOSÉ DE L'INVENTION
    [0013] L'invention a pour objectif de proposer une architecture de magnétomètre isotrope qui soit compacte et qui offre une bonne sensibilité de mesure. A cet effet, l'invention concerne un magnétomètre à pompage optique destiné à la mesure d'un champ magnétique ambiant, comprenant : des moyens pour éclairer une cellule remplie d'un gaz atomique avec un faisceau de pompe et un faisceau d'effet Stark alternatif, le faisceau de pompe étant accordé sur une raie de transition atomique, modulé par un premier modulateur au moyen d'une première fréquence de modulation et polarisé linéairement selon une direction de polarisation pouvant être tournée par un rotateur de polarisation, le faisceau d'effet Stark alternatif étant décalé de la raie de transition atomique, modulé par un deuxième modulateur au moyen d'une deuxième fréquence de modulation et polarisé circulairement, un premier circuit d'asservissement agissant sur le rotateur de polarisation pour maintenir un angle constant entre la direction de polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique ambiant, un deuxième circuit d'asservissement agissant sur le premier et le deuxième modulateur pour maintenir la première et la deuxième fréquence de modulation à la fréquence de Larmor du gaz atomique ou à l'une de ses harmoniques.
    [0014] Certains aspects préférés mais non limitatifs de ce magnétomètre sont les suivants : le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif se propagent colinéairement dans la cellule ; lesdits moyens pour éclairer la cellule comprennent un assemblage de fibres à maintien de polarisation linéaire dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif sont injectés et un collimateur en sortie dudit assemblage pour collimater le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif en direction de la cellule ; le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif ont dans ledit assemblage des directions de propagation parallèles et des directions de polarisation faisant entre elles un angle de 45° ; lesdits moyens pour éclairer la cellule comprennent en outre une lame quart d'onde interposée entre le collimateur et la cellule et dont les axes neutres sont à 45° de la direction de polarisation linéaire du faisceau d'effet Stark alternatif dans ledit assemblage ; le rotateur de polarisation est intercalé entre la lame quart d'onde et la cellule ; le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif se propagent en sens inverse dans la cellule ; le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif ont dans la cellule des directions de propagation faisant entre elles un angle non nul inférieur à 3° ; le premier modulateur effectue une modulation en intensité ou en polarisation du faisceau de pompe et la première fréquence de modulation est asservie au double de la fréquence de Larmor ; le premier modulateur effectue une modulation en longueur d'onde du faisceau de pompe ; le faisceau de pompe est accordé au centre de la raie de transition atomique et la première fréquence de modulation est asservie à la fréquence de Larmor ; le faisceau de pompe est accordé à mi-hauteur de la raie de transition atomique et la première fréquence de modulation est asservie au double de la fréquence de Larmor ; le deuxième modulateur effectue une modulation en intensité du faisceau d'effet Stark alternatif et la deuxième fréquence de modulation est asservie à la fréquence de Larmor ; le premier circuit d'asservissement réalise une détection synchrone à la fréquence de Larmor et le deuxième circuit d'asservissement réalise une détection synchrone au double de la fréquence de Larmor. BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS
    [0015] D'autres aspects, buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée suivante de formes de réalisation préférées de celle-ci, donnée à titre d'exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : La figure 1 est un schéma d'un magnétomètre selon un premier mode de réalisation possible de l'invention. La figure 2 est un schéma illustrant la géométrie des faisceaux par rapport au champ magnétique à mesurer. La figure 3 représente l'amplitude de la composante de résonance à la fréquence de Larmor en fonction de l'angle β entre la polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique. La figure 4 représente l'amplitude de la composante de résonance au double de la fréquence de Larmor en fonction de l'angle β entre la polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique. La figure 5 est un schéma d'un magnétomètre selon un deuxième mode de réalisation possible de l'invention. DESCRIPTION DÉTAILLÉE
    [0016] En référence à la figure 1, l'invention porte sur un magnétomètre à pompage optique 100. Le magnétomètre comprend une cellule 1 remplie d'un gaz atomique, par exemple de l'hélium-4 ou un gaz alcalin, soumis à un champ magnétique ambiant. Le magnétomètre comprend des moyens pour éclairer la cellule avec un faisceau de pompe et un faisceau d'effet Stark alternatif. Ces faisceaux se propagent de préférence colinéairement ou quasi-colinéairement (avec un angle typiquement d'au plus 3° entre eux) dans la cellule et ne requièrent donc qu'un seul accès optique.
    [0017] Dans le cas où l'élément sensible est l'hélium-4, le magnétomètre comporte par ailleurs un système de décharge haute fréquence (HF), comprenant un générateur HF 2 et des bobines de surtension 3, pour amener les atomes du gaz atomique dans un état énergisé où ils sont aptes à subir la transition atomique lorsqu'ils sont éclairés par le faisceau de pompe, typiquement dans l'état métastable 23S1.
    [0018] Le faisceau de pompe est accordé sur une raie de transition atomique, par exemple sur la raie D0 à 1083 nm dans le cas de l'hélium-4. Il permet de réaliser un pompage optique du niveau métastable 23S1 au niveau excité 23P0.
    [0019] Le faisceau de pompe est polarisé linéairement. Dans le repère XYZ de la figure 2, le faisceau de pompe se propage selon une direction de propagation k orientée le long de l'axe X. Sa direction de polarisation E , orthogonale à sa direction de propagation, est dans le plan YZ. Cette direction de polarisation E forme un angle β avec le champ magnétique ambiant B 0 . Le projection du champ magnétique ambiant B 0 dans le plan XZ forme un angle α avec la direction de propagation k .
    [0020] Le faisceau de pompe peut être émis par une première source laser 4 et être polarisé linéairement au moyen d'un polariseur rectiligne 51 intercalé entre la source laser 4 et la cellule 1 ou directement intégré à la source laser 4.
    [0021] Dans le cadre de l'invention, le faisceau de pompe est modulé par un premier modulateur 6 au moyen d'une première fréquence de modulation fm1 qui correspond à la fréquence de Larmor du gaz atomique ou à l'une de ses harmoniques. Le faisceau de pompe peut être modulé en intensité, en polarisation ou encore en longueur d'onde.
    [0022] Le premier modulateur 6 peut notamment effectuer une modulation en intensité ou en polarisation du faisceau de pompe, la première fréquence de modulation étant asservie au double de la fréquence de Larmor.
    [0023] Le premier modulateur 6 peut alternativement effectuer une modulation en longueur d'onde du faisceau de pompe. Lorsque le faisceau de pompe est accordé au centre de la raie de transition atomique, la première fréquence de modulation est asservie à la fréquence de Larmor. Lorsque le faisceau de pompe est accordé sur le flanc de la raie de transition atomique, par exemple à la mi-hauteur de la raie de transition atomique, la première fréquence de modulation est asservie au double de la fréquence de Larmor.
    [0024] Une modulation en intensité peut être par exemple réalisée à l'aide d'un modulateur acousto-optique. Une modulation en polarisation peut par exemple être réalisée à l'aide d'un modulateur électro-optique. Une modulation en longueur d'onde peut par exemple être réalisée en venant superposer un courant de modulation au courant d'alimentation du laser.
    [0025] L'invention exploite par ailleurs un faisceau dit d'effet Stark alternatif dont le rôle est de générer un champ magnétique RF fictif dans la cellule. Ce faisceau d'effet Stark alternatif est décalé (i.e. non accordé) de la raie de transition atomique et polarisé circulairement. Il peut être émis par une deuxième source laser 7 et être polarisé circulairement par l'association d'un polariseur rectiligne 8 (éventuellement directement intégré à la source laser 7) et d'une lame quart d'onde 9. Il est modulé par un deuxième modulateur 10 au moyen d'une deuxième fréquence de modulation fm2, typiquement en intensité, la deuxième fréquence de modulation étant asservie à la fréquence de Larmor.
    [0026] Un rotateur de polarisation 52, par exemple un rotateur à cristaux liquides, est interposé entre la lame quart d'onde 9 et la cellule 1. Le rotateur 52 permet d'orienter la polarisation du faisceau de pompe dans une direction quelconque orthogonalement à sa direction de propagation de façon à maintenir constant l'angle β entre la direction de polarisation du faisceau pompe et la direction du champ magnétique et ceci quelle que soit l'orientation du capteur. Il maintient invariantes les polarisations circulaires qui le traversent, notamment la polarisation circulaire du faisceau d'effet Stark alternatif.
    [0027] Le magnétomètre comprend par ailleurs un synthétiseur de fréquence 14 qui génère les fréquences de modulation fm1 et fm2. Il comprend par ailleurs un photodétecteur 11 qui reçoit la lumière ayant traversé la cellule et fournit un signal électrique à un premier circuit d'asservissement 12 et à un deuxième circuit d'asservissement 13. Le premier circuit d'asservissement 12 agit sur le rotateur de polarisation 52 pour maintenir constant l'angle β entre la direction de polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique ambiant. Le deuxième circuit d'asservissement 13 agit sur le premier et le deuxième modulateur 6, 10 pour maintenir la première et la deuxième fréquence de modulation à la fréquence de Larmor du gaz atomique ou à l'une de ses harmoniques. Ces circuits d'asservissement 12, 13 peuvent notamment être réalisés conformément au brevet FR2713347-B1 .
    [0028] Le premier circuit d'asservissement 12 comprend un circuit de détection 121 qui reçoit le signal issu du photodétecteur 11 et effectue une détection synchrone à une première fréquence de référence f1 fournie par le synthétiseur de fréquence 14 pour détecter la composante A1Q qui sert de signal d'erreur pour piloter le rotateur de polarisation afin que l'angle β reste constant, avec de préférence β=90°.
    [0029] Le deuxième circuit d'asservissement 13 comprend un circuit de détection 131 qui reçoit le signal issu du photodétecteur 11 et effectue une détection synchrone à une deuxième fréquence de référence f2 fournie par le synthétiseur de fréquence 14 pour détecter la composante A2 au double de la fréquence de Larmor. Le circuit de détection 131 peut être suivi d'un intégrateur 312. Le deuxième circuit d'asservissement 13 fournit en sortie une valeur de consigne qui permet de piloter la génération des fréquences de modulation fm1, fm2 et des fréquences de référence f1, f2 par le synthétiseur de fréquence 14 de manière à ce qu'elles s'établissent selon f1 = fm2 = FL, f2 = 2∗FL et fm1 = FL ou 2∗FL selon la modulation adoptée pour le faisceau de pompe, où FL désigne la fréquence de Larmor du gaz atomique. Cette fréquence, directement reliée au champ magnétique B 0 par le rapport gyromagnétique γ selon FL=γB0, peut être mesurée au moyen d'un fréquencemètre.
    [0030] Le premier circuit d'asservissement 12 peut venir vérifier au moyen d'un module de vérification 122 que la condition d'annulation de la composante A1Q s'opère bien pour une valeur non nulle de la composante A2.
    [0031] Reprenant l'exemple de la figure 2, le faisceau de pompe polarisé linéairement peut se propager selon l'axe X et avoir son intensité modulée selon I(t) = I 0(1 + cos(2ωt)) à une fréquence double de la fréquence de Larmor FL=ω/2π. Le faisceau d'effet Stark alternatif se propage dans la cellule selon le même axe X. Il est polarisé circulairement, son intensité est modulée en ILS (t) = I 0LS (1 + cos(ωt)) à la fréquence de Larmor. Le faisceau d'effet Stark alternatif permet de générer un champ RF fictif BRF orienté selon l'axe X.
    [0032] On a représenté sur la figure 3 l'amplitude en coordonnées polaires de la composante A1Q à la fréquence de Larmor et sur la figure 4 l'amplitude en coordonnées polaires de la composante A2 au double de la fréquence de Larmor, en fonction de l'angle β. On constate de la figure 3 qu'à β =90°, les signaux détectés à ω s'annulent et ont une des composantes qui change de signe au passage de 90°. Et on constate de la figure 4 que les signaux détectés à 2ω sont non nuls à β =90° et présentent de plus une amplitude maximum à cet angle. L'invention rend donc possible la réalisation d'un magnétomètre tout optique et qui présente un point auquel il est possible de s'asservir (β =90°) pour assurer l'isotropie tout en assurant une résolution maximale.
    [0033] Dans un premier mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 1, lesdits moyens pour éclairer la cellule comprennent un assemblage de fibres à maintien de polarisation linéaire 15 dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif sont injectés et un collimateur en sortie dudit assemblage pour collimater le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif en direction de la cellule.
    [0034] Dans un assemblage de fibres, une extrémité de chacune des fibres est mise à nu et est assemblée avec les extrémités des autres fibres dans une férule, par exemple une pièce à rainures en forme de V. Ainsi les directions de propagation de tous les faisceaux sont fixées. En sortie de l'assemblage, les faisceaux peuvent être collimatés par une lentille commune (ce qui est possible étant donné le très faible écart entre les fibres dans l'assemblage de fibres, typiquement 100 µm) pour recouvrir toute la cellule
    [0035] Les fibres étant à maintien de polarisation, des directions de polarisations relatives peuvent être fixées. On peut notamment prévoir que dans ledit assemblage le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif ont des directions de propagation parallèles et des directions de polarisation faisant entre elles un angle de 45°. Dans un tel cas de figure, les axes neutres de lame quart d'onde 9 interposée entre le collimateur et la cellule sont à 45° de la direction de polarisation linéaire du faisceau d'effet Stark alternatif dans ledit assemblage. Le faisceau d'effet Stark alternatif est ainsi polarisé circulairement alors que le faisceau de pompe, dont la direction de polarisation est selon l'un des axes neutres de la lame quart d'onde, reste polarisé linéairement.
    [0036] Dans un deuxième mode de réalisation représenté schématiquement sur la figure 5, les faisceaux de pompe et d'effet Stark alternatif se propagent en sens inverse dans la cellule. De telle manière, seul le faisceau de pompe est photodétecté et le rapport signal à bruit est accru.
    [0037] Dans ce deuxième mode de réalisation, le faisceau de pompe FP modulé et polarisé linéairement est injecté dans une fibre à maintien de polarisation linéaire. Un collimateur est agencé en sortie de ladite fibre pour collimater le faisceau de pompe en direction du rotateur de polarisation 52 en amont de la cellule 1. Le faisceau de pompe en sortie de la cellule est collecté par le photodétecteur 11.
    [0038] Le faisceau d'effet Stark alternatif LS est également injecté dans une fibre à maintien de polarisation linéaire. Un collimateur est agencé en sortie de ladite fibre pour collimater le faisceau d'effet Stark alternatif en direction d'une lame quart d'onde 17 ici agencée en aval de la cellule.
    [0039] Le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif peuvent avoir dans la cellule des directions de propagation faisant entre elles un angle non nul, de préférence un angle inférieur à 3°. Cela permet d'éviter que le faisceau d'effet Stark alternatif ne soit collecté, après avoir traversé la cellule, par le collimateur équipant la fibre dans laquelle le faisceau de pompe est injecté et ne vienne endommager le laser qui génère le faisceau de pompe.
    权利要求:
    Claims (14)
    [0001] Magnétomètre à pompage optique (100) destiné à la mesure d'un champ magnétique ambiant, comprenant :
    des moyens pour éclairer une cellule remplie d'un gaz atomique avec un faisceau de pompe (LP) et un faisceau d'effet Stark alternatif (LS),
    le faisceau de pompe étant accordé sur une raie de transition atomique, modulé par un premier modulateur (6) au moyen d'une première fréquence de modulation (fm1) et polarisé linéairement selon une direction de polarisation pouvant être tournée par un rotateur de polarisation (52),
    le faisceau d'effet Stark alternatif étant décalé de la raie de transition atomique, modulé par un deuxième modulateur (10) au moyen d'une deuxième fréquence de modulation (fm2) et polarisé circulairement,
    un premier circuit d'asservissement (12) agissant sur le rotateur de polarisation (52) pour maintenir un angle constant (β) entre la direction de polarisation du faisceau de pompe et le champ magnétique ambiant,
    un deuxième circuit d'asservissement (13) agissant sur le premier et le deuxième modulateur pour maintenir la première et la deuxième fréquence de modulation à la fréquence de Larmor du gaz atomique ou à l'une de ses harmoniques.
    [0002] Magnétomètre selon la revendication 1, dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif se propagent colinéairement dans la cellule.
    [0003] Magnétomètre selon la revendication 2, dans lequel lesdits moyens pour éclairer la cellule comprennent un assemblage de fibres à maintien de polarisation linéaire (15) dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif sont injectés et un collimateur en sortie dudit assemblage pour collimater le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif en direction de la cellule.
    [0004] Magnétomètre selon la revendication 3, dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif ont dans ledit assemblage des directions de propagation parallèles et des directions de polarisation faisant entre elles un angle de 45°.
    [0005] Magnétomètre selon la revendication 4, dans lequel lesdits moyens pour éclairer la cellule comprennent en outre une lame quart d'onde (9) interposée entre le collimateur et la cellule et dont les axes neutres sont à 45° de la direction de polarisation linéaire du faisceau d'effet Stark alternatif dans ledit assemblage.
    [0006] Magnétomètre selon la revendication 5, dans lequel le rotateur de polarisation (52) est intercalé entre la lame quart d'onde (9) et la cellule (1).
    [0007] Magnétomètre selon la revendication 1, dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif se propagent en sens inverse dans la cellule.
    [0008] Magnétomètre selon la revendication 7, dans lequel le faisceau de pompe et le faisceau d'effet Stark alternatif ont dans la cellule des directions de propagation faisant entre elles un angle non nul inférieur à 3°.
    [0009] Magnétomètre selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier modulateur (6) effectue une modulation en intensité ou en polarisation du faisceau de pompe et la première fréquence de modulation (fm1) est asservie au double de la fréquence de Larmor.
    [0010] Magnétomètre selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel le premier modulateur (6) effectue une modulation en longueur d'onde du faisceau de pompe.
    [0011] Magnétomètre selon la revendication 10, dans lequel le faisceau de pompe est accordé au centre de la raie de transition atomique et la première fréquence de modulation (fm1) est asservie à la fréquence de Larmor.
    [0012] Magnétomètre selon la revendication 10, dans lequel le faisceau de pompe est accordé à mi-hauteur de la raie de transition atomique et la première fréquence de modulation (fm1) est asservie au double de la fréquence de Larmor.
    [0013] Magnétomètre selon l'une des revendications 1 à 12, dans lequel le deuxième modulateur (10) effectue une modulation en intensité du faisceau d'effet Stark alternatif et la deuxième fréquence de modulation (fm2) est asservie à la fréquence de Larmor.
    [0014] Magnétomètre selon l'une des revendications 1 à 13, dans lequel le premier circuit d'asservissement (12) réalise une détection synchrone à la fréquence de Larmor et le deuxième circuit d'asservissement (13) réalise une détection synchrone au double de la fréquence de Larmor.
    类似技术:
    公开号 | 公开日 | 专利标题
    JP6463423B2|2019-02-06|光ポンピング磁力計
    JP6300381B2|2018-04-04|磁場計測装置
    Kamshilin et al.2009|Adaptive interferometry with photorefractive crystals
    Sato1981|Measurement of magneto-optical Kerr effect using piezo-birefringent modulator
    US8212556B1|2012-07-03|Atomic magnetometer
    Lindemann et al.2016|Frequency tuning of polarization oscillations: Toward high-speed spin-lasers
    US8605282B2|2013-12-10|Method and apparatus for high precision spectroscopy
    Yoshikawa et al.2003|Frequency stabilization of a laser diode with use of light-induced birefringence in an atomic vapor
    Zavattini et al.2006|Experimental observation of optical rotation generated in vacuum by a magnetic field
    US6654394B1|2003-11-25|Laser frequency stabilizer using transient spectral hole burning
    Shay et al.2006|First experimental demonstration of self-synchronous phase locking of an optical array
    JP6184109B2|2017-08-23|光ポンピング磁力計及び磁気センシング方法
    WO2015105527A1|2015-07-16|Procédés et appareils de détection optique de résonance magnétique
    EP0443902B1|1994-07-13|Laser fournissant deux ondes à des fréquences différentes
    Saffman et al.2009|Spin squeezing of atomic ensembles by multicolor quantum nondemolition measurements
    JP6171355B2|2017-08-02|磁場計測装置
    EP0108671A1|1984-05-16|Dispositif de mesure de température et/ou d&#39;intensité électrique à effet Faraday
    Li et al.2012|Measurement and control of residual amplitude modulation in optical phase modulation
    JP2009236598A|2009-10-15|原子磁力計及び磁力計測方法
    JPWO2006001071A1|2008-04-17|分布型光ファイバセンサ
    Horrom et al.2012|Quantum-enhanced magnetometer with low-frequency squeezing
    Ménard et al.2010|Ultrafast optical imaging of the spin Hall effect of light in semiconductors
    US20040160608A1|2004-08-19|Fiberoptic current sensor having a plurality of sensor heads
    van Dijk et al.2007|A common-path interferometer for time-resolved and shot-noise-limited detection of single nanoparticles
    WO2009074619A1|2009-06-18|Appareil a correction du champ magnetique ambiant
    同族专利:
    公开号 | 公开日
    US20200278404A1|2020-09-03|
    CA3074080A1|2020-08-28|
    FR3093360B1|2021-03-19|
    FR3093360A1|2020-09-04|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2020-07-31| PUAI| Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase|Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012 |
    2020-07-31| STAA| Information on the status of an ep patent application or granted ep patent|Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE |
    2020-09-02| AX| Request for extension of the european patent|Extension state: BA ME |
    2020-09-02| 17P| Request for examination filed|Effective date: 20200220 |
    2020-09-02| AK| Designated contracting states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR |
    2021-11-30| STAA| Information on the status of an ep patent application or granted ep patent|Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED |
    2021-11-30| GRAP| Despatch of communication of intention to grant a patent|Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1 |
    2021-12-15| RIC1| Information provided on ipc code assigned before grant|Ipc: G01R 33/26 20060101AFI20211110BHEP |
    2021-12-29| INTG| Intention to grant announced|Effective date: 20211201 |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    [返回顶部]