采用缓冲气体压力实现超精细结构分辨的碱金属蒸气光学泵浦

光泵浦是利用气室中热碱金属原子进行高精度测量的基础技术。在自旋交换弛豫自由磁力计等应用中,通常采用缓冲气体(如N₂或He)来淬灭荧光并减缓壁面弛豫效应。在高压极限条件下(例如N₂气压pN₂>1个大气压),当碰撞展宽超过碱金属原子超精细能级分裂时,光泵浦理论能清晰描述光子与原子自旋之间的角动量交换。然而在许多磁传感场景中,这种高压条件并不严格成立,导致高压近似理论失效。因此,准确量化实际气压下的光泵浦过程对于确定最佳缓冲气体参数、选择工作点(如泵浦光频率与强度)、提升系统可靠性与稳定性至关重要。为此,该研究团队建立了准高压区(碰撞展宽与基态超精细分裂相当)的光泵浦理论,证实该区域的光吸收、自旋极化及磁共振线宽与高压极限下的理论预测存在显著差异。这项工作拓展了传统理论模型,为实际缓冲气体压力下的原子磁强计操作提供了关键指导。

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提交arXiv: 2026-03-06 03:32
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