論文の概要: Heading errors in all-optical alkali-vapor magnetometers in geomagnetic fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2103.01358v1
• Date: Mon, 1 Mar 2021 23:48:43 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-09 14:14:42.486552
• Title: Heading errors in all-optical alkali-vapor magnetometers in geomagnetic fields
• Title（参考訳）: 地磁気における全光学アルカリ水蒸気磁気センサのヘッド誤差
• Authors: W. Lee, V. G. Lucivero, M. V. Romalis, M. E. Limes, E. L. Foley, T. W. Kornack
• Abstract要約: アルカリ金属原子磁気センサは、地磁気の方向誤差に悩まされている。 非線形ゼーマン分裂に加えて、2つの超微細な基底状態におけるゼーマン共鳴の差は方向誤差を生じさせる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Alkali-metal atomic magnetometers suffer from heading errors in geomagnetic fields as the measured magnetic field depends on the orientation of the sensor with respect to the field. In addition to the nonlinear Zeeman splitting, the difference between Zeeman resonances in the two hyperfine ground states can also generate heading errors depending on initial spin polarization. We examine heading errors in an all-optical scalar magnetometer that uses free precession of polarized $^{87}\text{Rb}$ atoms by varying the direction and magnitude of the magnetic field at different spin polarization regimes. In the high polarization limit where the lower hyperfine ground state $F = 1$ is almost depopulated, we show that heading errors can be corrected with an analytical expression, reducing the errors by two orders of magnitude in Earth's field. We also verify the linearity of the measured Zeeman precession frequency with the magnetic field. With lower spin polarization, we find that the splitting of the Zeeman resonances for the two hyperfine states causes beating in the precession signals and nonlinearity of the measured precession frequency with the magnetic field. We correct for the frequency shifts by using the unique probe geometry where two orthogonal probe beams measure opposite relative phases between the two hyperfine states during the spin precession.
• Abstract（参考訳）: アルカリ金属原子磁気センサは、測定された磁場が磁場に対するセンサーの向きに依存するため、地磁気の方向誤差に悩まされる。 非線形ゼーマン分裂に加えて、2つの超微細基底状態におけるゼーマン共鳴の差は、初期スピン偏極に依存する方向誤差を生じさせる。 偏光された$^{87}\text{Rb}$原子の自由偏光を利用した全光学スカラー磁力計の方向誤差を、スピン偏光状態の異なる磁場の方向と大きさを変化させることで検討する。 高偏極限界において、下限の超微細基底状態$F = 1$がほとんど非人口化されている場合、方向誤差は解析式で補正でき、地球の磁場の2桁の誤差を減少させることができる。 また,計測されたゼーマン偏差周波数の磁場による線形性を検証する。 スピン偏極が小さくなると、2つの超微粒子状態に対するゼーマン共鳴の分裂は、測定された偏極周波数と磁場との非線型性に拍動を引き起こす。 我々は、2つの直交プローブビームがスピン沈降中の2つの超微細状態間の相対位相を測るユニークなプローブ幾何を用いて周波数シフトを補正する。

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