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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN120779606B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-11发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202511286723.7，技术领域涉及：G02B27/09；该发明授权应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法是由房秀杰;杜远航;马丹跃;陆吉玺;凌方舟设计研发完成，并于2025-09-10向国家知识产权局提交的专利申请。

本应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法在说明书摘要公布了：应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，根据涡旋光束的光场分布公式，结合计算全息方法以及偏振模式分解方法，生成矢量涡旋光束，然后针对光束中相位、振幅、偏振方向等参数进行全局NSGA‑Ⅱ算法与局部SPGD算法结合方式迭代优化，然后判断电子稳态极化率均匀性是否符合预期，如果符合预期，优化结束，将优化后的光束作为抽运光束抽运碱金属原子，进行后续磁场测量，如果不符合预期，更改参数继续优化，直到电子稳态极化率均匀性符合预期。相比使用传统的高斯光束，气室中原子极化率稳定在所需数值上，有效抑制装置原子自旋梯度场，同时增强了装置的差分性能，有利于提高SERF磁场测量装置的灵敏度。

本发明授权应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法在权利要求书中公布了：1.应用于SERF磁场测量装置的矢量涡旋光束生成方法，其特征在于，包括在SERF磁场测量装置中原子气室的抽运光入射侧之前的抽运光路上设置第一分光棱镜、空间光调制器和涡旋波片的组合，所述空间光调制器的出射平面与所述涡旋波片的入射平面共轭，所述第一分光棱镜将来自抽运激光器的高斯光分成第一束反射高斯光和第二束透射高斯光，所述第二束透射高斯光照射加载有计算全息图的空间光调制器，所述空间光调制器将所述第二束透射高斯光转变成涡旋光束并通过其出射平面将所述涡旋光束出射到所述第一分光棱镜，所述第一分光棱镜将所述涡旋光束和所述第一束反射高斯光分别反射到所述涡旋波片生成矢量涡旋光束； 包括以下步骤： 步骤1，确定涡旋光束理论模型，首先确定复振幅表达式，经傅里叶变换，得到涡旋光束光场分布表达式； 步骤2，根据涡旋光束光场分布表达式仿真得到其强度图和相位图，采用计算全息方法，叠加平面波的干涉图样，生成叉形光栅图样，之后根据每个像素点相位值和空间光调制器灰度值的对应关系，由相位图生成灰度图，加载在空间光调制器，生成所需的涡旋光束； 步骤3，对30阶或者更高阶数的涡旋波片，采用偏振模式分解方法，在涡旋光束光场分布表达式中添加额外的相位调制因子，对光束的原本复杂的偏振模式分解为多个偏振模式，在空间中分散分布，然后调整相位调制因子的参数使得其他偏振模式的能量密度降低，最终只保留目标偏振模式，以实现光束中任意偏振模式的提取，获得任意阶数的矢量涡旋光束； 步骤4，对于得到的矢量涡旋光束，在相位、振幅以及偏振方向参数上对光束进行迭代优化，首先进行全局的NSGA-Ⅱ算法优化，初始化控制参数，所述控制参数包括光束相位，偏振方向和振幅参数，定义多个目标函数，所述目标函数涉及偏振纯度和相位误差，然后计算多目标适应度值，将种群进行非支配排序，得到不同等级的Pareto前沿解，然后进行选择、交叉和变异后重复迭代至达到目标收敛度时停止，得到一组Pareto最优解的候选光束生成参数； 步骤5，对候选光束再进行局部SPGD算法优化，从NSGA-Ⅱ生成的前沿解中选择若干接近理想目标的候选解，作为SPGD的初始输入，初始化控制参数，然后定义SPGD的性能指标，引入微小扰动，测量性能指标，计算性能差异，然后更新控制参数，进行迭代优化，最终从局部优化后的解中，选择光束质量最佳的参数组合作为最终参数组合； 步骤6，测量电子稳态极化率的均匀性； 步骤7，判断电子极化均匀性是否满足要求，如果否，则返回步骤4，修改拓扑荷数，继续迭代优化，如果是，则优化结束，进入步骤8； 步骤8，将优化后的光束作为抽运光束抽运碱金属原子，进行后续磁场测量。

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