自由感应衰变磁强计的光抽运增强

在自由感应衰变（FID）测量前的自旋制备会受到横向偏置场的不利影响，尤其在地球物理场范围。本文展示一种增强读出前积累的自旋极化的策略，通过将光抽运与磁脉冲同步，该脉冲以超过两个数量级压制任何横向场。脉冲磁场沿光抽运轴由一对紧凑电磁线圈产生，该线圈环绕一个微机电系统（MEMS）蒸气室。这些线圈还以电阻方式将铯（Cs）蒸气加热至最佳原子密度，且无杂散磁场贡献，因为在自旋读出期间它们被快速退磁至近似零场。退磁过程通过电子学分析与直接 FID 测量加以分析，以确认探测期间残余磁场极小。该技术的灵敏度表现与现有光抽运方式在宽磁场范围内进行比较。在约 $\mathrm{50\,\mu{T}}$ 的场中实现了 $238\,\mathrm{fT/\surd{Hz}}$ 的噪声基底灵敏度，与预测的 $258\,\mathrm{fT/\surd{Hz}}$ 克拉美-罗下界（CRLB）噪声密度密切吻合。