王 宇，赵惟玉，康翔宇，李 筠，高秀敏，李 阳

（上海理工大学 光电信息与计算机工程学院，上海 200093）

引 言

自中国古代以航海为目的发明指南针以来，磁场的探测与测量便成为人类了解物理世界的主要方法之一，对人类文明具有重要意义。基于原子自旋效应的超高灵敏磁场测量装置是当代原子物理、矢量光学、精密仪器等前沿学科交叉领域发展融合的产物。原子磁场测量技术伴随着量子传感、信息、仪器仪表等技术发展而来，是新一代超高灵敏度磁场测量技术的发展方向。弱磁检测磁强计主要包括磁通门磁强计、超导量子干涉仪（superconducting quantum interference device，SQUID）和原子磁强计等。磁通门磁强计受限于线圈的几何结构，极限分辨率一般只能达到纳特斯拉量级；SQUID因其高灵敏度广泛应用于各领域，但由于其需要液氮杜瓦瓶来保持低温，导致磁强计体积增大、不易于小型化且成本昂贵；原子磁强计是一种用于探测外磁场作用下碱金属蒸气极化变化的光学仪器，可在较小的磁屏蔽室下工作，且能够利用许多常见的探测器元件，以相对较低的成本在多通道配置中工作，形成梯度检测以提高灵敏度。

无自旋交换弛豫（spin-exchange relaxation free，SERF）原子磁强计是一种运行在SERF态下的新型碱金属原子磁强计，灵敏度不受自旋交换弛豫的影响，是目前最敏感的传感器，并且具有非低温操作、易于小型化、高空间分辨率等优点。1957年，Bell等[1]通过实验验证了Dehmelt[2]所提出的磁场强度可由观察碱原子自旋进动来确定的理论。……