Podzespoły elektroniczne i optoelektroniczne w magnetometrii atomowej
W pracy pokazano, że układ RLC może modelować zachowanie ośrodka aktywnego w magnetometrach optycznych oraz opracowano układ zastępczy magnetometru z wiązką o modulowanym natężeniu. Na podstawie modelu zbadano różne konfiguracje magnetometru i wykazano, że może on pracować w trybie samooscylacyjnym, w którym częstotliwość drgań jest proporcjonalna do pola magnetycznego. Następnie zbudowano eksperymentalny magnetometr i potwierdzono przewidywania teoretyczne. W kolejnej części pracy skonstruowano, w oparciu o modulator jedno wstęgo wy, układ wytwarzający światło o obracającej się, liniowej polaryzacji. Układ ten wykorzystano do budowy nowego typu magnetometru optycznego - magnetometru z ratującą polaryzacją. Nowy magnetometr umożliwia stabilną pracę w trybie samooscylacyjnym i osiąga niemal dwukrotnie wyższą czułość niż porównywalny układ z wiązką o modulowanym natężeniu. W ostatniej części pracy zbudowano układ akwizycji danych umożliwiający synchroniczne pomiary w różnych lokalizacjach na powierzchni Ziemi. Układ ten wykorzystuje system nawigacji satelitarnej i pozwala na rejestrację sygnałów pochodzących z magnetometrów atomowych z precyzją wystarczającą do badań podstawowych i weryfikacji niektórych hipotez w zakresie współczesnej fizyki. Rejestratory zostały umieszczone na kilku uczelniach świata, gdzie posłużą do budowy globalnej sieci zsynchronizowanych magnetometrów optycznych.The study shows that an RLC circuit can be used to model the active medium of an optical magnetometer. An equivalent electronic circuit modelling a magnetometer with modulated beam intensity was also developed. Based on the model, different configurations of the magnetometer were tested and the results showed that it can operate in self-oscillation mode, wherein the oscillation frequency is proportional to the magnetic field. An experimental magnetometer was built and the theoretical predictions were confirmed. In the second part of the work a system generating light with rotating linear polarization was constructed, based on the single-sideband modulator. This system was used to build a new type of optical magnetometer - a magnetometer with rotating polarization. The new magnetometer enables stable operation in self-oscillation mode and has almost twice the sensitivity of the one with modulated beam intensity. Finally a data acquisition system, that allows for synchronous measurements at different locations on the Earth, was built. The device uses satellite navigation system and allows recording signals from an atomic magnetometer with precision sufficient for fundamental research, and verification of certain hypotheses of modern physics. The devices have been placed at several universities around the World, where they will form a global network of synchronized optical magnetometers.
