Светофильтр для квантового магнитометра с оптической накачкой Советский патент 1991 года по МПК G01R33/26 

(Л

С

Изобретение относится к технике магнитных измерений, а именно к оптическому тракту оптической накачки квантовых магнитометров. Цель изобретения - уменьшение потерь на поглощение и отражение в оптическом тракте магнитометра, а также увеличение стабильности оптических характеристик в широком интервале температур. Светофильтр, установленный перед поглощающей ячейкой магнитометра, выполнен на основе жидкокристаллических полимеров холеристического типа, имеющих спиральную структуру с шагом спирали, удовлетворяющим определенному условию. Конструктивное выполнение светофильтра представляет собой К стеклянных подложек, на которые нанесен слой жидкокристаллической полимерной пленки. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к технике магнитных измерений, а именно к оптическому тракту оптической накачки квантовых магнитометров.

Цель изобретения - уменьшение потерь на поглощение и отражение в оптическом тракте магнитометра, а также увеличение стабильности оптических характеристик в широком интервале температур.

Светофильтр, установленный перед поглощающей ячейкой магнитометра, выполнен на основе жидкокристаллических полимеров (ЖКП) холестерического типа, имеющих спиральную структуру с шагом спирали Р, удовлетворяющим условию

nP(,

,2;

п - показатель преломления; А-длина падающего света,

и представляет собой интерференционно- поляризационную сборку из к-элементов, где ,2.

Конструктивное выполнение светофильтра представляет собой К стеклянных подложек, на которые нанесен слой жидкокристаллической полимерной пленки.

Если длина волны падающего излучения AI совпадает с шагом спирали полимера, т.е. Ai nPi, где п - показатель преломления, а одно из направлений круговой поляризации - с направлением закрутки спирали, то падающий на такую среду сеет за счет дифракции претерпевает полное отражение, в то время как компонент света с противоположным направлением круговой поляризации проходит через подобную среду без изменения. Таким образом, на выходе светофильтра появляется резонансный свет с направлением круговой поляризации, противоположным нао

SQ

00

о

СА)

правлению закрутки спирс-ли полимера. Попадая на поглощающую ячейку, свет осуществляет в ней поляризацию атомных спинов.

Если спектральная лампа изпучает свит на двух длинах волн AI и А; (как например, в случае атомов щелочных металлов), то эффект получения круговой поляризации для каждой из двух линий излучения достигается постановкой двух последовательно расположенных подложек с ЖКП светофильтра, причем шаг пР спирали каждого из них отвечает условию nPi Ai и лР 2 - А. . В зтсм случае при прохождении :вета через подэ- бную сборку вначале обеспечивается получение циркулярной поляризации света для составляющей излучения нь длине волны li (вторая составляющая при этом на взаимодействует со спиральной структурой первэ- го ЖКП, так как для нее Да пРО- Затем аналогично осуществляется процесс поп- учения циркулярной поляризации света на длине волны Аа в спиральной структуре втз- рого ЖКП, Таким образом, на выходе сборки получается свет, поляризованный круговым образом для обеих линий излучения пампы, При падении этого света на поглощающую ячейку в ней осуществляется поляризация атомных спинов.

Значительно (более чем на порядок) увз- личзния отношения сигнал/шум, а следовательно, чувствительное 11 и точносш магнитометра можно достичь, если и предлагаемой конструкции светофильтра каждую из длин волн AI и ,Ъ. выполнить на основе ЖКП, но со взаимно противополох ными направлениями закрутки спиралей. В этом случае свет на выходе светофильтра будет представлять собой излучение дублета со взаимно противоположными напр&з- лее- иями круговой по,:яризлции. При

0

падении этого излучения па поглощающую ячейку в кзй осуществляется оптическая ориентации атомов мгорэя при возбуждении резонанса обеспечивает на выходе фотоприемника сигналы, пропорциональные 1+R Поскольку в реальных условиях эксплуатации лампы обычно 1, то чыигрыш в величине смношения с,чг -зл/шум в этом случае будет пресыщать величину 1+R ,„ ., А2

5

0

0

5

0

,где R

- отношение интен1 -R - - 1Л1

сивности компоненты ct-era на длине волны А к интенсивности компоненты на длине волны AI.

d о о к , л а изсбрвтенмя

5 интервале температур, интерференционкп- поляризацроннг1Я сборка из К элементов выполнена на осюпе жидкокристаплических полимеров холестерического , имеющих спиральную структуру с шагом спиралей, удоылеюоряющим условию

пР,- А) м , гдэ л - пок-,агЈчь преломления;

Pi, Р - jjar« спирали соответственно первого м эюрого жидкокристаллического поляризатора;

Ai,A z ины вол ч опичегкой накачки квантового магнитометра.

2.Светофильтр по п. 1, о т л и ч а ю- щ и и с тзм, что нгп-ззвлениэ спиральной структуры пасы жидкокристаллических полимеров BSaMMH j 1 ООТ1-«О -ОЛОЖНС.