RU2744814C1

RU2744814C1 - Fluctuation optical magnetometer

Info

Publication number: RU2744814C1
Application number: RU2019145469A
Authority: RU
Inventors: Иван Игоревич Рыжов; Валерий Сергеевич Запасский; Глеб Геннадьевич Козлов
Priority date: 2019-12-27
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2021-03-16

Abstract

FIELD: magnetometry.

SUBSTANCE: essence of the invention lies in the fact that the device for recording a magnetic field contains a polarizing element made linear, between the polarizing element and the cell with atomic magnetic dipoles on one optical axis is a focusing lens, between the cell and the photodetector made in the form of a balanced photodiode, there is a polarization divider and a refocusing lens, and a radio frequency spectrum analyzer with digital mathematical processing is used as a measuring device.

EFFECT: technical result is increase in accuracy and information content of measuring the magnetic field, and decrease in the size of the device.

1 cl, 3 ex, 6 dwg

Description

Изобретение относится к области магнитометрии, в частности к датчикам магнитного поля, а именно к оптическим магнитометрам на основе ячеек с атомарными парами, предназначенным для измерения постоянных или медленно меняющихся магнитных полей, и может быть использовано для решения широкого круга фундаментальных и прикладных задач геофизики, геологии, археологии, военного дела, магнитооптики, сейсмологической службы, в системах дистанционного обнаружения магнитных объектов.The invention relates to the field of magnetometry, in particular to magnetic field sensors, namely to optical magnetometers based on cells with atomic pairs, designed to measure constant or slowly changing magnetic fields, and can be used to solve a wide range of fundamental and applied problems of geophysics, geology , archeology, military affairs, magneto-optics, seismological service, in systems of remote detection of magnetic objects.

Известны квантовые магнитометры [1], в которых использован принцип оптической накачки и регистрации резонанса в переходах из основного состояния паров цезия. В данных магнитометрах применяют циркулярно поляризованный свет для оптической накачки паров цезия, регистрация сигнала осуществляется посредством измерения частоты модуляции резонансного поглощения света. Для магнитометров такого типа характерна зависимость результатов измерения от мощности накачки, погрешность при определении частоты вследствие сбоя фазы прецессии, снижение точности в неоднородных магнитных полях за счет большого объема области, порождающей сигнал, которой является вся область светового пучка в пределах ячейки. Устройство является технически сложными, так как в конструкции необходимо применение спектрального фильтра накачивающего излучения и электротехническая схема с радиочастотной катушкой и петлей обратной связи.Known quantum magnetometers [1], which use the principle of optical pumping and registration of resonance in transitions from the ground state of cesium vapor. These magnetometers use circularly polarized light for optical pumping of cesium vapor; the signal is recorded by measuring the modulation frequency of the resonant absorption of light. Magnetometers of this type are characterized by a dependence of the measurement results on the pump power, an error in determining the frequency due to the failure of the precession phase, and a decrease in accuracy in inhomogeneous magnetic fields due to the large volume of the signal-generating region, which is the entire region of the light beam within the cell. The device is technically complex, since the design requires the use of a pumping radiation spectral filter and an electrical circuit with a radio frequency coil and a feedback loop.

Известен квантовый магнитометр с оптической накачкой [2], имеющий в петле обратной связи ячейку фазовой памяти для устранения погрешностей подстройки фазы. Измерение частоты выполняется при чередовании периодов спонтанной и индуцированной прецессии, что вносит неустранимую погрешность при определении частоты.Known is a quantum magnetometer with optical pumping [2], which has a phase memory cell in the feedback loop to eliminate phase adjustment errors. The frequency measurement is performed with alternating periods of spontaneous and induced precession, which introduces an unrecoverable error in determining the frequency.

Известен квантовый магнитометр [3], в котором оптическая накачка осуществляется с использованием монохроматического твердотельного лазера. Однако лазерные источники в магнитометрах такого типа требуют точной настройки в длину волны перехода из основного в возбужденное состояние ячейки. Применение для этой цели твердотельного лазера существенно удорожает конструкцию магнитометра.Known quantum magnetometer [3], in which optical pumping is carried out using a monochromatic solid-state laser. However, laser sources in magnetometers of this type require precise tuning in the wavelength of the transition from the ground to the excited state of the cell. The use of a solid-state laser for this purpose significantly increases the cost of the design of the magnetometer.

Известен квантовый магнитометр с оптической накачкой [4], который является наиболее близким по техническому решению задачи к предлагаемому изобретению и выбранный в качестве прототипа.Known quantum magnetometer with optical pumping [4], which is the closest in technical solution of the problem to the proposed invention and selected as a prototype.

Известное устройство включает в себя диодный лазер, который излучает лазерный луч накачки с резонансным оптическим излучением, ячейку с атомарными парами, которая размещена во внешнем магнитном поле, и средство регистрации магнитного поля, состоящее из фотодиода, который преобразует вторичное излучение атомов ячейки в фототок, и измерительного прибора, регистрирующего величину магнитного поля по частоте модуляции фототока.The known device includes a diode laser that emits a pumping laser beam with resonant optical radiation, a cell with atomic vapors, which is placed in an external magnetic field, and a means for registering a magnetic field, consisting of a photodiode that converts the secondary radiation of the cell atoms into a photocurrent, and a measuring device that records the magnitude of the magnetic field from the modulation frequency of the photocurrent.

Недостатками прототипа являются недостаточная информативность при измерении поля вследствие измерения одной частоты прецессии, снижение точности в неоднородных магнитных полях за счет большого объема области, порождающей сигнал (вся область светового пучка в пределах ячейки) и сопутствующего увеличения неопределенности частоты прецессии атомов в пучке, высокая стоимость конструкции за счет использования источника монохроматического излучения, требующего точной спектральной настройки для попадания в оптический резонанс ячейки, радиочастотной катушки с петлей обратной связи и генератора частоты, погрешность измерений магнитного поля вследствие зависимости положения центральной частоты прецессии атомов от мощности накачки и неточности измерения фазы индуцированного сигнала.The disadvantages of the prototype are insufficient information content when measuring the field due to the measurement of one precession frequency, reduced accuracy in inhomogeneous magnetic fields due to the large volume of the region that generates the signal (the entire region of the light beam within the cell) and the accompanying increase in the uncertainty of the precession frequency of atoms in the beam, high cost of the structure due to the use of a source of monochromatic radiation, which requires precise spectral tuning to enter the optical resonance of the cell, a radio frequency coil with a feedback loop, and a frequency generator, the error in magnetic field measurements due to the dependence of the position of the central frequency of atomic precession on the pump power and inaccuracy in measuring the phase of the induced signal.

Заявленное изобретение свободно от указанных выше недостатков прототипа и его технический результат состоит в повышении информативности и точности измерений благодаря регистрации полного радиочастотного спектра сигнала, осуществлению единовременного измерения угла между магнитным полем и осью распространения света, острой фокусировке света в ячейке и слежением за однородностью магнитного поля по форме получаемых спектров, упрощении и удешевлении конструкции, снижении погрешности измерений благодаря регистрации частоты спонтанной прецессии атомов.The claimed invention is free from the above disadvantages of the prototype and its technical result consists in increasing the information content and accuracy of measurements due to the registration of the full radio frequency spectrum of the signal, the implementation of a one-time measurement of the angle between the magnetic field and the axis of light propagation, sharp focusing of light in the cell and monitoring the uniformity of the magnetic field along the shape of the obtained spectra, simplification and cheapening of the design, and a decrease in the measurement error due to the registration of the frequency of spontaneous precession of atoms.

Сущность заявленного изобретения иллюстрируется Фиг. 1 - Фиг. 6.The essence of the claimed invention is illustrated in FIG. 1 to FIG. 6.

На Фиг. 1 представлена схема заявленного устройства.FIG. 1 shows a diagram of the claimed device.

На Фиг. 2 представлен результат измерения нескольких по преимуществу поперечных к оптической оси магнитных полей, полученных при реализации устройства по пункту 1 (Пример 1).FIG. 2 shows the result of measurements of several, mostly transverse to the optical axis, magnetic fields obtained during the implementation of the device according to item 1 (Example 1).

На Фиг. 3 представлен результат измерения нескольких по преимуществу поперечных к оптической оси магнитных полей с малым шагом изменения, полученных при реализации устройства по пункту 1 (Пример 1).FIG. 3 shows the result of measuring several magnetic fields, which are predominantly transverse to the optical axis, with a small step of change, obtained during the implementation of the device according to paragraph 1 (Example 1).

На Фиг. 4 представлен результат измерения наклонного по отношению к оптической оси магнитного поля, полученный при реализации устройства по пункту 1 (Пример 1).FIG. 4 shows the result of measuring the magnetic field inclined with respect to the optical axis, obtained when implementing the device according to paragraph 1 (Example 1).

На Фиг. 5 представлен результат измерения нескольких по преимуществу поперечных к оптической оси магнитных полей, полученных при реализации устройства по пункту 2 (Пример 2).FIG. 5 shows the result of measurements of several, mostly transverse to the optical axis, magnetic fields obtained during the implementation of the device according to item 2 (Example 2).

На Фиг. 6 представлен результат измерения нескольких по преимуществу поперечных к оптической оси магнитных полей, полученных при реализации устройства по пункту 1 (Пример 3).FIG. 6 shows the result of measurements of several, mostly transverse to the optical axis, magnetic fields obtained during the implementation of the device according to item 1 (Example 3).

Схема заявленного изобретения поясняется Фиг. 1, на которой источник монохроматического света 1 испускает пучок света, который проходит в размещенную во внешнем произвольном магнитном поле схему детектирования и через линзу 2 и линейный поляризатор 3 фокусируется на кювете 4 с парами щелочного металла, затем расщепляется поляризационным светоделителем 5 на две ортогональные линейно поляризованные компоненты и через перефокусирующую линзу 6 поступает на вход балансного фотодетектора 7, который преобразует световой поток в разностный фототок. Фототок поступает на вход измерительного устройства 8, которое осуществляет анализ радиочастотного спектра и цифровую обработку данных.The diagram of the claimed invention is illustrated in FIG. 1, on which a monochromatic light source 1 emits a beam of light, which passes into a detection circuit located in an external arbitrary magnetic field and through lens 2 and a linear polarizer 3 is focused on a cell 4 with alkali metal vapors, then it is split by a polarizing beam splitter 5 into two orthogonal linearly polarized components and through the refocusing lens 6 enters the input of the balanced photodetector 7, which converts the luminous flux into a differential photocurrent. The photocurrent enters the input of the measuring device 8, which analyzes the radio frequency spectrum and digital data processing.

Схема заявленного изобретения по пункту 2 отличается тем, что при использовании диодного лазера с внутренним резонатором не требуется установка линейного поляризационного элемента.The circuit of the claimed invention according to paragraph 2 is characterized in that when using a diode laser with an internal resonator, the installation of a linear polarizing element is not required.

Работа заявленного изобретения основана на принципе спектроскопии спиновых шумов, впервые представленном В.С. Запасским и Е.Б. Александровым в 1981 г. [5] и осуществляется следующим образом. Как показано на Фиг. 1, монохроматический лазерный луч из источника 1 приобретает линейную поляризацию на линейном поляризационном элементе 2 и фокусируется линзой 3 на ячейке с атомарными парами 4. Луч имеет длину волны, близкую к резонансной частоте перехода из основного в возбужденное состояние используемых в ячейке 4 атомарных паров, однако имеющую некоторую положительную либо отрицательную отстройку. Величина допустимой отстройки определяется спектральной областью, в которой достаточно велико фарадеевское вращение системы атомарных паров и достаточно мало их поглощение. Конкретные величины отстройки зависят тем самым от используемого атомарного газа и конфигурации ячейки, однако в подавляющем большинстве случаев величина допустимой отстройки на порядок превосходит ширину оптического перехода. При помещении ячейки в магнитное поле случайные флуктуации магнитного поля атомов испытывают постоянную прецессию вокруг направления внешнего магнитного поля на частоте Лармора, определяемой гиромагнитным отношением для данного вещества. В известных квантовых магнитометрах с оптической накачкой [1-4] данная флуктуация является затравкой для начала автоколебаний системы, амплитуда которых достаточно велика для регистрации. В предлагаемом устройстве лазерный луч проходит в области прозрачности среды и испытывает неупругое рассеяние на свободно прецессирующих в магнитном поле атомах. Разница в частотах рассеянной и исходной волн равна частоте Лармора. Их интерференция ведет к слабой модуляции азимута плоскости поляризации прошедшего через кювету света. Промодулированный таким образом свет проходит через поляризационный делитель 5, оси которого ориентированы под 45° к азимуту плоскости поляризации света источника. Ортогонально поляризованные потоки через перефокусирующую линзу 6 направляются в два плеча балансного фотодиода 7, на выход которого поступает сигнал вычитания фототоков фотодиодов. В результате вычитания фототоков избыточные (интенсивностные) флуктуации светового потока оказываются подавлены, а поляризационные вдвое усилены. Разностный фототок с выхода фотодетектора поступает на вход измерительного прибора 8, представляющего собой анализатор радиочастотного спектра сигнала и цифровую систему обработки данных. Системы такого типа известны и могут быть выполнены, например, как цифровой прибор, оснащенный быстрым АЦП и аппаратно выполняющий быстрое преобразование Фурье, и ПК для обработки данных. Сигнал спонтанной прецессии спинов таким образом обнаруживается в радиочастотном спектре плотности мощности фототока. Спектральный пик на частоте Лармора определяет полную величину приложенного к ячейке магнитного поля. Угол α между направлением приложенного к ячейке магнитного поля и оптической осью определяется из соотношенияThe work of the claimed invention is based on the principle of spin noise spectroscopy, first presented by V.S. Zapassky and E.B. Aleksandrov in 1981 [5] and is carried out as follows. As shown in FIG. 1, a monochromatic laser beam from a source 1 acquires linear polarization on a linear polarizing element 2 and is focused by a lens 3 on a cell with atomic vapors 4. The beam has a wavelength close to the resonant frequency of the transition from the ground to an excited state of atomic vapors used in cell 4, however having some positive or negative detuning. The value of the permissible detuning is determined by the spectral region in which the Faraday rotation of the system of atomic vapors is sufficiently large and their absorption is rather low. The specific detuning values thus depend on the atomic gas used and the cell configuration; however, in the overwhelming majority of cases, the permissible detuning is an order of magnitude larger than the optical transition width. When a cell is placed in a magnetic field, random fluctuations of the magnetic field of atoms undergo constant precession around the direction of the external magnetic field at the Larmor frequency, which is determined by the gyromagnetic ratio for a given substance. In well-known optically pumped quantum magnetometers [1-4], this fluctuation is a seed for the onset of self-oscillations of the system, the amplitude of which is large enough for registration. In the proposed device, the laser beam passes in the region of transparency of the medium and undergoes inelastic scattering by atoms freely precessing in a magnetic field. The difference in the frequencies of the scattered and original waves is equal to the Larmor frequency. Their interference leads to a weak modulation of the azimuth of the plane of polarization of the light transmitted through the cell. The light thus modulated passes through the polarization divider 5, the axes of which are oriented at 45 ° to the azimuth of the plane of polarization of the source light. Orthogonally polarized fluxes through the refocusing lens 6 are directed to two arms of the balanced photodiode 7, the output of which receives a signal for subtracting the photocurrents of the photodiodes. As a result of the subtraction of the photocurrents, the excess (intensity) fluctuations of the light flux are suppressed, and the polarization ones are doubled. The differential photocurrent from the photodetector output is fed to the input of the measuring device 8, which is an analyzer of the radio frequency spectrum of the signal and a digital data processing system. Systems of this type are known and can be implemented, for example, as a digital instrument equipped with a fast ADC and performing a fast Fourier transform in hardware, and a PC for data processing. The spontaneous spin precession signal is thus detected in the radio frequency spectrum of the photocurrent power density. The spectral peak at the Larmor frequency determines the total magnitude of the magnetic field applied to the cell. The angle α between the direction of the magnetic field applied to the cell and the optical axis is determined from the relation

где А и В - площади пиков на частоте Лармора и нулевой частоте соответственно в спектре плотности мощности сигнала.where A and B are the areas of the peaks at the Larmor frequency and zero frequency, respectively, in the signal power density spectrum.

Указанный технический результат заявленного изобретения достигается следующим образом. В качестве объекта регистрации, в отличие от прототипа и аналогов, выступает не индуцированная радиочастотной катушкой, а свободная и спонтанная прецессия атомов во внешнем магнитном поле, вследствие чего повышение стабильности частоты проистекает из свободного (а не вынужденного, как в известных аналогах) характера спиновых колебаний, а повышение точности измерения достигается за счет анализа полного радиочастотного спектра накапливаемого сигнала вместо регистрации на выделенной частоте. Усиление сигнала происходит за счет острой фокусировки на ячейке, так как относительный шумовой сигнал в отличие от регулярного обратно пропорционален площади сечения пучка, и создается областью, ограниченной длиной Рэлея и сечением перетяжки светового пучка; а также за счет применения балансной схемы, подавляющей избыточные шумы и удваивающей поляризационный сигнал. Уменьшение области пространства, порождающей сигнал, приводит также к повышению точности в неоднородных полях. Повышение информативности измерений заключается в возможности измерения угла между оптической осью и направлением магнитного поля и достигается в результате определения соотношения между амплитудами сигналов на нулевой и ларморовской частотах, указанным образом зависящих от величины проекций магнитного поля на оптическую ось и перпендикулярную ей плоскость. Кроме того, повышение информативности заключается в возможности слежения за неоднородностью поля, которое приводит к уширению и искажению формы пиков в спектрах сигнала. Упрощение конструкции достигается в результате использования в качестве прибора регистрации спектроанализатора вместо автогенерационной схемы с петлей обратной связи, фазовращателем и частотомером, а также использованием лазерного диода с внутренним резонатором.The specified technical result of the claimed invention is achieved as follows. The object of registration, in contrast to the prototype and analogs, is not the one induced by the radio frequency coil, but the free and spontaneous precession of atoms in an external magnetic field, as a result of which the increase in frequency stability results from the free (and not forced, as in known analogs) nature of spin oscillations , and an increase in the measurement accuracy is achieved by analyzing the full radio-frequency spectrum of the accumulated signal instead of recording at a dedicated frequency. Amplification of the signal occurs due to sharp focusing on the cell, since the relative noise signal, in contrast to the regular one, is inversely proportional to the cross-sectional area of the beam, and is created by the region limited by the Rayleigh length and the waist section of the light beam; and also due to the use of a balanced circuit that suppresses excess noise and doubles the polarization signal. Reducing the area of space that generates a signal also leads to an increase in accuracy in inhomogeneous fields. Increasing the information content of measurements consists in the possibility of measuring the angle between the optical axis and the direction of the magnetic field and is achieved as a result of determining the ratio between the signal amplitudes at zero and Larmor frequencies, in this way depending on the magnitude of the magnetic field projections on the optical axis and the plane perpendicular to it. In addition, the increase in information content lies in the possibility of tracking the inhomogeneity of the field, which leads to broadening and distortion of the shape of the peaks in the signal spectra. Simplification of the design is achieved as a result of the use of a spectrum analyzer as a recording device instead of an autogeneration circuit with a feedback loop, a phase shifter and a frequency counter, as well as the use of a laser diode with an internal resonator.

Технический результат апробирован в реальных условиях Санкт-Петербургского государственного университета и ниже приведены результаты апробации.The technical result has been tested in real conditions of the St. Petersburg State University and below are the results of testing.

Пример 1.Example 1.

Апробация Примера 1 иллюстрирована Фиг. 1-4. На схеме Фиг. 1 в качестве источника лазерного излучения 1 использован лазер Sacher Lasertechnik Lynx, спектрально настроенный вблизи линии поглощения D2 цезия (длина волны излучения составляла 852.1±0.05 нм), излучение которого через линзу 2 и поляризатор фокусируется на кювете 4. Поляризатор 3 в данном случае не требуется, так как излучение лазера является линейно поляризованным. Шарообразная кювета 4, содержащая цезий и заполненная буферным газом ксеноном при давлении 3 торр, нагревается до рабочей температуры 100±2°С. Свет проходит через поляризационный делитель 5, разделяясь на две ортогонально поляризованные компоненты, которые направляются через линзу 6 на балансный фотоприемник 7 Thorlabs PDB460A, разностный фототок с которого поступает в измерительный прибор 8, состоящий из спектроанализатора Tektronix RSA5103A и персонального компьютера. Изменение магнитного поля в кювете создавалось постоянным магнитом. На Фиг. 2 представлены результаты измерений нескольких преимущественно поперечных полей, создаваемых постоянным неодимовым магнитом. На Фиг. 3 представлено несколько измерений поперечного магнитного поля и указана достигнутая точность измерений. На Фиг. 4 представлено измерение некоторого произвольного ориентированного постоянного магнитного поля, определена величина и угол между магнитным полем и осью распространения света.The approbation of Example 1 is illustrated in FIG. 1-4. In the diagram of FIG. 1, a Sacher Lasertechnik Lynx laser was used as a source of laser radiation 1, spectrally tuned near the absorption line D2 of cesium (the radiation wavelength was 852.1 ± 0.05 nm), the radiation of which through lens 2 and the polarizer is focused on the cell 4. Polarizer 3 is not required in this case , since the laser radiation is linearly polarized. A spherical cell 4 containing cesium and filled with a buffer gas xenon at a pressure of 3 Torr is heated to an operating temperature of 100 ± 2 ° C. The light passes through the polarizing divider 5, being divided into two orthogonally polarized components, which are directed through the lens 6 to the Thorlabs PDB460A balanced photodetector 7, the differential photocurrent from which enters the measuring device 8, which consists of a Tektronix RSA5103A spectrum analyzer and a personal computer. The change in the magnetic field in the cell was created by a permanent magnet. FIG. 2 shows the results of measurements of several predominantly transverse fields generated by a permanent neodymium magnet. FIG. 3 shows several measurements of the transverse magnetic field and indicates the achieved measurement accuracy. FIG. 4 shows the measurement of some arbitrary oriented constant magnetic field, the magnitude and angle between the magnetic field and the axis of light propagation are determined.

Пример 2.Example 2.

Апробация Примера 2 иллюстрирована Фиг. 1 и 5. Установка, соответствующая схеме Фиг. 1, отличается тем, что в качестве измерительного прибора был использован сконструированный лично авторами аналоговый спектроанализатор с полосой частот 2.7-8.3 МГц с ЦАП, подключенный к ПК для обработки данных. На Фиг. 5 представлены результаты измерений нескольких преимущественно поперечных полей, создаваемых постоянным неодимовым магнитом.The approbation of Example 2 is illustrated in FIG. 1 and 5. The installation corresponding to the diagram of FIG. 1, differs in that an analog spectrum analyzer with a frequency band of 2.7-8.3 MHz with a DAC connected to a PC for data processing was used as a measuring device. FIG. 5 shows the results of measurements of several predominantly transverse fields generated by a permanent neodymium magnet.

Пример 3.Example 3.

Апробация Примера 3 иллюстрирована Фиг. 1 и 6. Установка, соответствующая схеме Фиг. 1, отличается тем, что в качестве источника лазерного излучения 1 использован лазерный диод с внутренним резонатором, настроенный вблизи линии поглощения цезия Thorlabs L852P50. Подстройка диода к рабочей области осуществлялась изменением величины тока питания диода. Результаты измерений нескольких произвольных поперечных полей представлены на Фиг. 6.The approbation of Example 3 is illustrated in FIG. 1 and 6. The installation corresponding to the diagram of FIG. 1, differs in that a laser diode with an internal resonator, tuned near the absorption line of cesium Thorlabs L852P50, is used as a source of laser radiation 1. The diode was adjusted to the working area by changing the magnitude of the diode supply current. The measurement results of several arbitrary transverse fields are shown in FIG. 6.

Технико-экономическая эффективность заявленного изобретения, как показали вышеприведенные примеры апробации, состоит в том, что предлагается оптический магнитометр с точностью и информативностью, повышенной по сравнению с прототипом. Предложенная конструкция упрощена по сравнению с прототипом, снижены требования к спектральному положению источника излучения, что приведет к снижению стоимости изготовления приборов для измерения лабораторных и земных магнитных полей. Устройство позволяет проводить более информативные измерения магнитного поля, а именно измерять угол между оптической осью и направлением внешнего магнитного поля, а также следить за неоднородностью измеряемого поля по ширине и форме пиков в спектрах сигнала.The technical and economic efficiency of the claimed invention, as shown by the above examples of approbation, consists in the fact that an optical magnetometer is proposed with an accuracy and information content that is increased in comparison with the prototype. The proposed design is simplified in comparison with the prototype, the requirements for the spectral position of the radiation source are reduced, which will lead to a decrease in the cost of manufacturing instruments for measuring laboratory and terrestrial magnetic fields. The device makes it possible to carry out more informative measurements of the magnetic field, namely, to measure the angle between the optical axis and the direction of the external magnetic field, as well as to monitor the inhomogeneity of the measured field along the width and shape of peaks in the signal spectra.

Список использованной литературыList of used literature

1. William Е. Bell, Arnold L. Bloom // Optical Magnetometers // Патент США US 3,257,608 02.02.1961.1. William E. Bell, Arnold L. Bloom // Optical Magnetometers // US Patent US 3,257,608 02.02.1961.

2. E.H. Пестов // Квантовый магнитометр // Патент СССР 404035 G 01v 3/14 26.10.1973.2. E.H. Pestov // Quantum magnetometer // USSR Patent 404035 G 01v 3/14 26.10.1973.

3. Jean-Michel Leger // Resonance Magnetometer With Optical Pumping Using A Monolithic Laser // Патент США US 5,493,223 20.02.1996.3. Jean-Michel Leger // Resonance Magnetometer With Optical Pumping Using A Monolithic Laser // US Patent US 5,493,223 02/20/1996.

4. Bernard L. Upschulte, Steven J. Davis, Ludwig C. Balling, John J. Wright // Diode Laser-Pumped Magnetometer // Патент США US 6,472,869 B1, 29.10.2002 (прототип).4. Bernard L. Upschulte, Steven J. Davis, Ludwig C. Balling, John J. Wright // Diode Laser-Pumped Magnetometer // US Patent US 6,472,869 B1, 10/29/2002 (prototype).

5. Александров E.Б., Запасский В.С. Магнитный резонанс в спектре шумов фарадеевского вращения // ЖЭТФ, т. 81, вып. 1, с. 132-138, 1981.5. Alexandrov E.B., Zapassky V.S. Magnetic resonance in the noise spectrum of Faraday rotation // ZhETF, v. 81, no. 1, p. 132-138, 1981.

Claims

1. A device for registering a magnetic field, containing an optical radiation source, a detection circuit located on the same optical axis, which consists of a polarizing element, a cell with atomic magnetic dipoles, a photodetector, to the output of which a measuring device is connected to register a magnetic field, characterized in that that the polarizing element is made linear, between the polarizing element and the cell with atomic magnetic dipoles on one optical axis there is a focusing lens, between the cell and the photodetector made in the form of a balanced photodiode there is a polarization divider and a refocusing lens, and a radio frequency analyzer is used as a measuring device spectrum with digital mathematical processing.

2. The device according to claim 1, characterized in that a laser diode with an internal resonator is used as a source of resonant radiation and a polarizing element.