基於慢光的單探頭磁場梯度測量的基礎研究

《基於慢光的單探頭磁場梯度測量的基礎研究》是依託浙江大學，由楊國卿擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於慢光的單探頭磁場梯度測量的基礎研究
• 依託單位：浙江大學
• 項目負責人：楊國卿
• 項目類別：青年科學基金項目

項目摘要

磁場梯度信息因具有能突出淺層異常、分辨複雜異常體，能消除背景磁場、抑制噪聲等特點而在地質資源勘探、醫學診斷、軍事對抗、科技考古以及金屬材料無損探傷等領域得到了廣泛套用。然而現在的多探頭梯度測量方案存在著所探測的既非真實值也非平均值的嚴重缺陷，限制了梯度信息的正常套用，是一個亟待突破的研究方向。本項目將探索利用基於電磁誘導透明現象的慢光過程對磁場梯度進行精密測量的全新方案。與其它梯度測量方案最大的不同點是所測量的是磁場梯度的真實值，為梯度信息在生產實踐中的正確套用奠定基礎；此外通過降低慢光群速度可以提高梯度測量的靈敏度，而有效降低群速度的新機制、新方法不斷湧現，令此測量方案成為一種極具發展潛力的研究方向。項目中擬通過深入研究外場與原子相互作用過程，明確磁場梯度與慢光傳輸的關係；探索通過控制各項實驗參數進而降低慢光群速度的機理；從而建立利用慢光探測磁場梯度的單探頭新方法。

結題摘要

本項目重點研究基於慢光的單探頭磁場梯度測量方法，項目從理論和實驗兩個方面重點對以下三個要點進行了研究：1. 研究磁場、光場和原子相互作用機制。2. 研究相互作用過程中，影響慢光的物理機制。3. 研究多個磁子能級慢光過程的物理特性。嚴格執行了項目申請書所述的研究方案，解決了關鍵的科學問題，完成了所有的研究內容，並在充分總結以上工作進展的基礎上，凝練出以下幾個創新性成果：1.基於緩衝氣體誘導共振的無調製的雷射穩頻技術，此項成果針對雙光子過程研究了一種新型的無調製穩頻技術，可用於EIT光譜，CPT光譜，拉曼光譜等一系列需要滿足雙光子共振的精密光譜實驗。2.閉合能級結構的雷射光泵磁力儀，此項研究成果研究了一種新型的光泵磁力儀方案，其將處於極化態的原子由原來的小於80%提高到90%，有效地提高了原子極化程度，為提高磁場測量的靈敏度提供了一種全新的光泵方案。3.同時滿足高靈敏和高準確度的CPT磁力儀，此項研究成果在地磁場測量中，獲得了2pT的測量靈敏度和0.5nT的準確度，其性能指標覆蓋了電子磁共振和質子磁共振磁力儀的性能，是一種全新的能夠同時獲得高靈敏度和高準確度的磁力儀方案，將在空間探測、地質勘探等領域獲得重要套用，為這些領域提供更為精準的測量數據。4.多原子腔電動力學系統中相干控制的非線性激發過程，通過此項研究的開展，在獲得一定研究成果的同時，我們掌握了多原子體系腔電動力學的實驗技術，對腔中非線性光譜特性有了一定的了解，為下一步開展基於腔電動力學效應的CPT原子磁力儀奠定了必要的基礎。這四項成果均已發表於SCI收錄的物理類期刊上。