康翔宇，徐 俊，范正焜，李 阳，高秀敏

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

无自旋交换弛豫（spin exchange relaxation free，SERF）原子磁强计已被证明是世界上灵敏度最高的磁强计之一[1-2]，与超导量子干涉仪（SQUID）相比，SERF原子磁强计具有超高灵敏度、体积小、非致冷等特点[3]。由于SERF原子磁强计有极高的灵敏度，因此在空间探测[4]、基础物理研究[5-6]、磁性能检测[7-8]、生物磁学[9-10]等领域得到了广泛的应用。

SERF原子磁强计必须在原子密度高、磁场强度低的SERF区工作。磁场越低，磁强计的灵敏度就越高。在磁场测量时，为了使SERF原子磁强计获得极高的测量灵敏度，通常对其采用被动屏蔽与主动补偿相结合的方式。被动屏蔽只能将空间磁场降到一定的程度[11]，为了达到更好的屏蔽效果，普遍采用三轴线圈系统对磁场进行补偿[12]。国内外已有很多的专家和学者提出了SERF磁强计的主动补偿方法。普林斯顿大学的Seltzer等[13]提出了一种交叉调制补偿剩余磁场的方法，可以同时实现三个方向的磁场补偿，但这种方法是从随时间漂移的直流项中提取出来的，在一定程度上是不准确的。威斯康辛大学的Li等[14]利用Z方向磁场的参数调制来抑制与通过烤箱的气流相关的噪声，并使用单探头光束同时检测X方向磁场和Y方向磁场分量，但是在计算调制时使用了近似估计计算，这样调制使得磁强计的灵敏度有所降低。国内北京航空航天大学对于原子磁强计的研究较为深入，Fang等[15]利用SERF原子磁强计本身的某些部分，通过分析原子自旋的动力学特性，实现了对光泵的补偿，但这种方法只适用于较大磁场的补偿。……