基于塞曼拉比振荡的精确矢量磁力计

《Physical Review Applied》：Accurate vector magnetometer via Zeeman Rabi oscillations

　　紧凑平台中的精确磁场方向传感在磁导航、空间科学和生物医学成像等应用中至关重要。我们展示了一种基于单光轴矢量光泵磁力计，其原理是由一系列谐振射频（rf）偏振椭圆（PEs）驱动的塞曼子能级之间的拉比振荡。一种基于直流磁场受控旋转的校准协议确定了每个PE的空间取向。我们开发了一个详细的理论模型来描述拉比频率的角度依赖性，其中包含了关键的系统效应，包括射频斯塔克位移和布洛赫-西格特位移。我们还考虑了由非线性塞曼效应引起的、影响拉比频率测量的射频航向误差系统效应。同时进行的拉莫尔测量可得出磁场强度，从而实现矢量-标量一体化测量。该磁力计实现了无死区矢量操作，平均角度精度低于 80 μrad，角噪声密度低至 8 μrad/√Hz，为无需三维光学通道或传感器旋转的小型化传感器提供了可行路径。