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龙图腾网获悉北京航空航天大学申请的专利一种基于级联超表面的椭偏光磁信号检测系统及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：CN119936751B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-05-01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：202510090797.7，技术领域涉及：G01R33/032；该发明授权一种基于级联超表面的椭偏光磁信号检测系统及方法是由李进;沈羽静;宣艳;孙硕;张艺;杜鹏程设计研发完成，并于2025-01-21向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于级联超表面的椭偏光磁信号检测系统及方法在说明书摘要公布了：本发明公开了一种基于级联超表面的椭偏光磁信号检测系统及方法，该系统利用级联超表面偏振转换器件出射具有特定椭圆度的椭圆偏振光，并将其导入原子气室内，与碱金属原子相互作用以实现磁场测量。本发明根据所需椭圆度设计级联超表面的琼斯矩阵，设计超表面的材料、结构、周期，将激光器发射的光转换为具有预定椭圆度的椭圆偏振光，椭圆偏振光进入原子气室后，在极化碱金属原子的同时产生旋光效应，并利用差分检测技术和锁相放大技术得到待测磁场信息。与常规的磁信号检测系统相比，本发明使用级联超表面偏振转换器件搭建的磁信号检测系统因其紧凑的结构和小型化的设计概念，具有体积小、易于集成的优势。

本发明授权一种基于级联超表面的椭偏光磁信号检测系统及方法在权利要求书中公布了：1.一种基于级联超表面的的椭偏光磁信号检测方法，其特征在于，所述检测方法采用椭偏光磁信号检测系统进行检测，磁信号检测系统包括：激光单元1、级联超表面偏振转换器件2、磁探头单元3和信号处理单元4；级联超表面偏振转换器件2布置于激光单元1的出光端，磁探头单元3布置于级联超表面偏振转换器件2的出射端，信号处理单元4位于磁探头单元3的输出端并接收所述磁探头单元3输出的光信号；激光单元1发射固定波长和设定功率的线偏振激光光束，并出射至级联超表面偏振转换器件2，由级联超表面偏振转换器件2转换的椭圆偏振光进入磁探头单元3加热后的原子气室10，使原子气室10内部原子气体极化，同时经过原子气室10的椭圆偏振光作为探测光进入所述信号处理单元4，经过差分检测和锁相放大得到待测磁场信息；所述激光单元1包括激光器5和控制器6，控制器6控制激光器5发射固定波长和设定功率的线偏振激光光束；激光器5发射的固定波长的激光光束进入级联超表面偏振转换器件2； 所述检测方法包括以下步骤： S1、使用控制器6调节激光器5产生的激光光源频率调谐至碱金属D1线共振频率，偏振态为线偏振光，同时调节激光光源强度至设定功率； S2、调整级联超表面偏振转换器件2，使金属光栅结构7的透光轴与四分之一波片超原子8的快轴呈设定夹角； 所述级联超表面偏振转换器件2包括硅基板9、形成在硅基板9前侧表面的金属光栅结构7和形成在硅基板9后侧表面的四分之一波片超原子8，金属光栅结构7用于把激光光源转换为方向明确的线偏振光，四分之一波片超原子8用于把线偏振光转换为椭圆偏振光；通过调节金属光栅结构7的透光轴与四分之一波片超原子8的快轴之间的夹角，得到设定椭圆度的椭圆偏振光，并出射到磁探头单元3； S3、将步骤S1中产生的激光光源入射到步骤S2中调制完成的级联超表面偏振转换器件2中，转换为准直的设定椭圆度的椭圆偏振光，用该椭圆偏振光同时作为泵浦光和探测光照射原子气室10，实现碱金属原子极化的同时产生旋光角进行磁场检测； S4、通过烤箱11上的加热膜对原子气室10进行直流加热，使原子气室10中原子达到气化状态以提高原子气室10中原子极化率，原子气室10的温度通过热敏电阻实时监测，并通过温控系统12的PID控制实现原子气室10的温度稳定； S5、将磁信号检测系统置于地磁场或者模拟地磁场下，通过差分检测技术检测透过原子气室10的椭圆偏振光，将差分放大后得到的差分放大信号接入锁相放大器，使用解调信号对差分放大信号使用锁相放大技术进行解调，得到锁相放大信号，最后通过数据处理系统17计算出待测磁场值； 步骤S2中，所述金属光栅结构在透光轴与水平方向夹角为α时的琼斯矩阵为G1，表示为： 所述四分之一波片超原子结构快轴与水平方向夹角为β的琼斯矩阵为G2，表示为： 所述α和β的差值即为金属光栅结构7的透光轴与四分之一波片超原子8的快轴之间的夹角； 步骤S3中，所述椭圆偏振光的线偏振光分量经过极化后的原子气室发生磁光效应，产生旋光角θ，表示为： 其中，是光频率，是碱金属D1跃迁的共振频率，re是经典电子半径，c是真空中的光速，fosc是振子强度，是碱金属原子密度，d是光与极化原子相互作用的长度，V是Voigt函数，Pz表示自旋极化，是横向外部磁场的函数，定义为Pz=2〈Sz〉，其中〈Sz〉是沿z方向的平均原子自旋值；旋光角𝜃由一个线偏振分束器和两个光电探测器组成的平衡光电探测器监测和检测，并输出差分放大信号至锁相放大器16。

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