题目：电子自旋进动信号的闭环检测方法研究

 

        二十一世纪SERF态原子磁强计(Spin Exchange Relaxation Free Atomic Magnetometer)的发明开启了利用原子自旋效应进行超高灵敏磁场测量的新时代。

        原子磁强计的关键技术之一是电子自旋进动信号的高精度检测。目前电子自旋进动信号的检测主要是采用法拉第调制法通过测量线偏振检测光与发生进动的电子相互作用后其偏振面的偏转角来进行的。但该方法存在以下两点不足：电流摄动或环境温度变化等干扰因素会导致光强起伏、检测光路中起偏器与检偏器的非严格正交等会直接影响到线偏振光偏转角度的计算精度，从而导致磁场计算的不准确。针对上述两个问题，本文进行的主要工作如下：

（1）介绍了电子自旋进动信号的检测原理，法拉第旋光效应以及电子自旋进动信号检测的拉第调制检测法。针对法拉第检测法中存在的光强起伏干扰和起偏器与检偏器非正交误差干扰进行了仿真分析，结果表明了干扰对原子磁强计检测精度的影响；

（2）针对法拉第检测中存在的光强起伏干扰，设计了法拉第闭环光强稳定系统；针对法拉第检测中存在的起偏器与检偏器非正交误差干扰，设计了法拉第闭环双光束控制系统。针对提出的法拉第闭环光强稳定系统、闭环双光束控制系统进行了仿真，仿真结果验证了两种控制方法对干扰抑制的有效性；

（3）仿真确定了通电螺线管的磁场、线圈匝数等参数。设计了法拉第闭环检测控制系统中的执行器，即法拉第旋光器各组成零件的三维结构图、二维结构图，设计结果符合实验系统及设备要求；

（4）以DSP28335为主控芯片，完成了数字化硬件控制系统的设计；设计了H桥驱动电路驱动法拉第旋光器螺线管；完成了PID控制器及驱动电路的电路板调试。通过对光电信号进行采集及光强稳定系统的闭环PID控制实验，验证了该实验系统对光强稳定的效果。