Postselected amplification applied to atomic magnetometers
本文将原子磁强计嵌入马赫-曾德尔干涉仪，利用光子路径信息后选择放大法拉第旋转角，在探测器饱和与偏振串扰条件下超越传统测量，提升光学原子磁强计灵敏度。
2024-11-23 quant-ph
Colliding-probe bi-atomic magnetometers via energy circulation: Breaking symmetry-enforced magneto-optical rotation blockade
我们发展了一种基于非弹性波散射的碰撞探针双原子磁强计理论。我们发现了基于单探针的磁场传感方案中的传播增长阻塞，揭示了基于单探针的原子磁力计中非线性磁光旋转效应（NMORE）被强烈抑制的根本原因。我们进一步表明，无论是实验和理论上，碰撞探针双原子磁强计，解除这NMORE封锁。在这种新的原子磁测量技术中的定向能量循环导致NMORE信号增加两个数量级以上，以及磁场检测灵敏度增加大于6dB。这种新技术在光子门和开关操作中可能有广泛的应用。
2022-03-14 physics.optics quant-ph
How to build a magnetometer with thermal atomic vapor: A tutorial
本文旨在作为一个循序渐进的指导光泵磁力计的基础上碱原子蒸气细胞。首先，我们一般介绍原子磁光响应，以及预期的磁强计性能优点，以及它们是如何受到主要噪声源的影响。接下来是对不同磁强计实现的简要比较和当前研究的概述，旨在帮助读者确定最适合特定应用的磁强计类型。接下来，我们讨论一些实际的考虑，实验实现，使用的情况下，$M_z$磁强计的设计过程的一个例子。最后，一个互动的工作簿与真正的磁力计数据提供说明磁力计性能分析。
2023-01-20 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Sub-femtotesla scalar atomic magnetometer using multipass cells
标量原子磁力计有许多吸引人的特点，但它们的灵敏度一直比较差。我们描述了一个Rb标量梯度计使用两个多程光学细胞。我们使用泵浦探测测量方案来抑制自旋交换弛豫，并使用两个探测脉冲来找到自旋进动零交叉时间，分辨率为1皮秒。我们实现了0.54 fT/Hz的磁场灵敏度$^{1/2}$，这提高了一个数量级的最佳标量磁强计的灵敏度，并超过了量子限制设置的自旋交换碰撞的标量磁强计具有相同的测量体积在连续的制度。
2012-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Electromagnetic induction imaging with a scanning radio-frequency atomic magnetometer
我们展示了电磁感应成像与无屏蔽，便携式射频原子磁力仪扫描的目标对象。该配置满足从安全筛选到医学成像的典型应用中的标准要求。磁力计在物体上扫描的能力依赖于传感器头的小型化和环境磁场的主动补偿。此外，实施一种程序以从所记录的空间相关磁共振中提取高质量图像。该程序被证明是有效的抑制磁环境的空间变化的不利影响。
2021-06-08 physics.atom-ph quant-ph
A Remotely Interrogated All-Optical $^{87}$Rb Magnetometer
原子磁力测量是在地球的磁场中进行的，距离为10米。两束激光对准一个遥远的碱蒸气室，激发并探测到$^{87}$ Rb磁共振，从而可以远程询问细胞内的磁场。磁力计作为驱动振荡器运行，在$\sim$ 2\，s数据采集中以\lessgtrsim{\lesssim} 3.5\，pT精度测量地磁场;该精度可能受到环境场波动的限制。该传感器还在自振荡模式下工作，具有5.3pT/ $\sqrt{\textrm{Hz}}$噪声基底。进一步的优化将产生一个高带宽，完全远程磁强计与sub-pT的灵敏度。
2012-08-06 physics.atom-ph quant-ph
Pulsed Vector Atomic Magnetometer Using an Alternating Fast-Rotating Field
本文提出一种将快速旋转磁场施加于脉冲$^{87}$Rb标量原子磁力计的矢量磁力计，可同时测量总磁场和两个极角，并通过峰值改变调制技术抑制系统误差，使矢量灵敏度接近标量灵敏度。
2025-02-06 physics.app-ph quant-ph
Atomic-signal-based zero field finding technique for unshielded laser-pumped atomic magnetometer
本文提出了一种利用原子信号本身寻找无屏蔽激光泵浦原子磁力计零场的新方法。通过比较抽运光束经过原子蒸气室后的光密度，决定补偿磁场的移动方向和增大或减小会聚步长。在实验室50Hz噪声的限制下，在18s内就可以得到零场，收敛后的步长在x、y、z轴分别小于10nT、10nT和40nT。
2012-03-05 physics.atom-ph quant-ph
Real-time vector field tracking with a cold-atom magnetometer
我们演示了一个快速三轴光学磁强计使用冷，光陷$^{87}$ Rb气体作为传感器。通过近共振法拉第旋转，我们记录了沿两个正交轴的光泵浦后的自由感应衰减，得到了三个场分量和一个梯度分量。单次测量可在1 ms内实现散粒噪声限制的sub-nT灵敏度，横向空间分辨率为$\sim$ 20 $μ$ m。对散粒噪声限制灵敏度进行了详细的分析。
2013-04-30 physics.atom-ph quant-ph
Improving Sensitivity of an Amplitude-Modulated Magneto-Optical Atomic Magnetometer using Squeezed Light
本研究利用偏振自旋转产生的压缩光作为探测场，结合拉莫尔频率调幅的独立泵浦，实验证实调幅磁光原子磁强计的灵敏度可提升15%，验证了调制原子磁强计的量子增强效应。
2022-07-26 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Vacuum squeezing enhanced micrometer scale vapor cell magnetometer
该研究利用真空压缩光增强基于微米尺度铷蒸气室的Mx磁力计，实现-3 dB压缩及约1 pT/√Hz灵敏度，为紧凑低功耗原子传感器铺路。
2025-07-10 physics.optics quant-ph
A measurement method of transverse light-shift in atomic spin co-magnetometer
提出了一种单轴碱金属-惰性气体同向磁力仪探测光横向光移的测量方法。通过布洛赫方程的稳态解，推导出横向补偿场与光移的关系。利用探测光强度的变化来获得剩余磁场，并通过阶跃调制实验来获得电子自旋的总自旋弛豫率和自补偿点。最后，通过优化探测光波长，使横向光移从-0.115 nT减小到-0.039 nT，同时提高了校准系数。
2021-11-29 physics.app-ph quant-ph
Zero-field optical magnetometer based on spin-alignment
本研究提出一种基于自旋排列原子系综的零场光学磁强计，通过检测光的线偏振旋转实现磁场归零，推导了解析表达式并经实验验证，成功检测合成心脏信号，展现了医疗应用潜力。
2023-08-23 physics.app-ph physics.atom-ph quant-ph
Shot-noise-limited magnetometer with sub-pT sensitivity at room temperature
本文报道了一种基于室温$^{85}$ Rb蒸气的振幅调制旋光效应的光子散粒噪声限制（SNL）光学磁强计。该仪器在$7.6$ $μ$ T下实现了$70$ fT/ $\sqrt{\mathrm{Hz}}$的室温灵敏度。与理论预测一致的噪声与光功率的实验缩放证实了从$5$ $μ$ T到$75$ $μ$ T的SNL行为。最佳的灵敏度和SNL操作的组合使该系统成为一个有前途的候选人的应用压缩光的国家的最先进的原子传感器。
2014-11-20 physics.atom-ph quant-ph
Enhancement of Scattering Efficiency and Development of Optical Magnetometer Using Quantum Measurement Set Up
采用量子测量原理检测水质和纳米胶体的存在。该装置使用空间低相干光源，其测量结果取决于反射表面和线性偏振器的存在。反射表面的引入引起增强的侧向散射。这种增强效应对纯水、离子和纳米粒子具有特定的模式，可以用于高灵敏度地检测液体的折射率。差分增强可以用作光学磁力计，其灵敏地感测胶体磁性纳米颗粒的磁矩，其浓度通过其他测量技术无法维持。
2015-12-30 physics.ins-det physics.optics quant-ph
Rapid Electromagnetic Induction Imaging with an Optically Raster-Scanned Atomic Magnetometer
我们提出了一种装置，以克服机械光栅扫描的限制，在电磁感应成像（EMI）技术，而不是执行一个二维光学光栅扫描的射频原子磁力计（RF-AM）的蒸汽细胞内。采用一个大的立方体87 Rb蒸气室作为RF-AM的介质，泵浦和探测光束通过声光在室内平移。所示的技术，以提供强大的和可重复的磁测量的细胞体积，并成功地解决了导电目标与EMI。光学光栅扫描消除了缓慢的机械致动的限制，并制定了快速成像程序，以40毫秒/像素的速率分辨导电目标。
2022-10-30 physics.atom-ph physics.ins-det quant-ph
Diamond-based optical vector magnetometer
在这里，我们描述了一个高分辨率的光学磁强计的建设和表征，以测量设备的表面附近的磁层上的全矢量磁场。这种固态器件基于量子传感器，该传感器由超纯金刚石表面下方小于20 nm的氮空位（NV）中心层创建。这种纳米传感器的集合提供了能够以亚微米分辨率和高灵敏度映射磁场和表面电流密度的多功能装置，使其适合于许多应用。在这里，我们展示了一个定制的原型来演示操作概念验证设备。
2022-09-12 physics.app-ph physics.atom-ph physics.ins-det
