磁场测量被广泛应用于导航、探测、诊断、预报等各个领域，在国民经济和国防建设中发挥着重要作用。近年来，随着量子科技的快速发展，各种新型光学原子磁力仪不断涌现，测量指标不断刷新，已成为磁场测量的重要手段。本书以铯原子磁力仪为代表，介绍光学原子磁力仪的发展、理论、特性、噪声、制作方法等内容。本书共12章，内容主要包括磁场测量的应用领域、原子磁力仪及其发展、铯原子磁力仪的理论基础、全光艳原子标量磁力仪、铯原子矢量磁力仪、磁力仪的量子极限噪声、艳原子磁力仪物理系统的参数分析、艳原子磁力仪闭环系统的研制与测试、磁屏蔽装置、无磁热气流加热温控装置、激光器与稳频技术、两种微小偏转角检测方法等。
本书可作为电子信息、精密测量、医疗仪器、勘探和导航等领域的本科生和研究生的参考书，也可供相关领域的研究人员参考使用。

前言
第1章 磁场测量的应用领域
1.1 地质勘探
1.2 军事领域
1.3 心磁脑磁测量
1.4 地震预测
1.5 工业领域
1.6 其他应用
参考文献
第2章 原子磁力仪及其发展
2.1 核子旋进磁力仪
2.2 光泵磁力仪
2.3 超导量子干涉磁力仪
2.4 新型原子磁力仪
2.4.1 原子磁力仪的发展现状
2.4.2 原子磁力仪的发展趋势
参考文献
第3章 铯原子磁力仪的理论基础
3.1 铯金属原子
3.2 外磁场中的铯原子
3.2.1 塞曼效应
3.2.2 拉莫尔进动
3.3 激光泵浦与原子极化过程
3.3.1 激光泵浦的理论模型
3.3.2 铯原子D1线泵浦时的粒子数分布
3.4 原子自旋极化的光学检测
3.4.1 圆双折射检测
3.4.2 圆二向色性检测
3.5 极化铯原子的弛豫
3.5.1 自旋交换碰撞弛豫
3.5.2 自旋破坏碰撞弛豫
3.5.3 极化原子与器壁的碰撞弛豫
3.6 光谱线型及线宽
3.6.1 自然线宽
3.6.2 缓冲气体的压力增宽
3.6.3 多普勒增宽
3.6.4 渡越增宽
3.6.5 饱和增宽
参考文献
第4章 全光铯原子标量磁力仪
4.1 Bell-Bloom磁力仪基本原理
4.1.1 玻尔兹曼分布
4.1.2 原子极化的物理过程
4.1.3 理论响应曲线
4.2 弱磁场下磁力仪共振光谱的研究
4.2.1 物理系统的实现
4.2.2 灵敏度分析
4.3 强磁场下磁力仪共振光谱的研究
4.3.1 非线性塞曼效应
4.3.2 强磁场下的共振光谱理论
4.3.3 强磁场下共振光谱的试验结果
参考文献
第5章 铯原子矢量磁力仪
5.1 矢量原子磁力仪的工作原理
5.2 矢量原子磁力仪的设计与性能分析
5.2.1 矢量磁场的建立
5.2.2 矢量原子磁力仪的灵敏度分析
参考文献
第6章 磁力仪的量子极限噪声
6.1 三种原子磁力仪
6.2 转换系数
6.2.1 B1型原子磁力仪
6.2.2 B0型原子磁力仪
6.2.3 Bx、By和Bz型原子磁力仪
6.3 自旋投影噪声
6.4 光子散粒噪声
6.5 光频移噪声
6.6 横向弛豫时间的计算
6.6.1 抽运光引起的弛豫率
6.6.2 自旋破坏碰撞弛豫率
6.6.3 自旋交换弛豫率
6.6.4 侧壁碰撞破坏弛豫率
参考文献
第7章 铯原子磁力仪物理系统的参数分析
7.1 磁力仪的频率响应和灵敏度分析
7.1.1 磁力仪的频率响应
7.1.2 磁力仪的灵敏度分析
7.2 磁力仪物理系统响应带宽的测试与分析
7.2.1 泵浦光调制器-探测器系统的响应时间测量
7.2.2 磁力仪物理系统的响应时间测量
7.3 影响磁力仪性能的参数分析
7.3.1 激光频率的影响
7.3.2 激光光强的影响
7.3.3 泵浦光光斑大小的影响
7.3.4 泵浦光调制波形和调制幅度的影响
参考文献
第8章 铯原子磁力仪闭环系统的研制与测试
8.1 铯原子磁力仪共振频率跟踪锁定的方法
8.1.1 正弦调制锁频
8.1.2 半高宽锁频
8.1.3 色散零点锁频
8.2 铯原子磁力仪数字频率跟踪系统的研制
8.2.1 数字频率跟踪系统的方案设计
8.2.2 系统的工作流程
8.3 铯原子磁力仪闭环性能测试
8.3.1 磁场跟踪测试
8.3.2 闭环灵敏度测试
8.3.3 响应速度测试
参考文献
第9章 磁屏蔽装置
9.1 磁屏蔽装置简介
9.1.1 磁屏蔽的基本原理
9.1.2 磁导率的影响因素
9.2 磁屏蔽装置的屏蔽系数
9.2.1 单层球形屏蔽装置的屏蔽系数
9.2.2 单层圆柱形屏蔽装置的屏蔽系数
9.2.3 多层磁屏蔽装置的屏蔽系数分析
9.3 磁屏蔽装置的参数优化
9.3.1 球形屏蔽装置的尺寸优化
9.3.2 圆柱形屏蔽装置的尺寸优化
9.4 圆柱形屏蔽筒的轴向磁场分布
参考文献
第10章 无磁热气流加热温控装置
10.1 几种加热方式的对比分析
10.2 热气流加热系统的设计与测试
10.3 光纤光栅测温系统
参考文献
第11章 激光器与稳频技术
11.1 激光器的选择
11.2 饱和吸收谱稳频技术
11.2.1 饱和吸收谱稳频的原理
11.2.2 饱和吸收谱稳频的方法
11.3 消多普勒极化谱技术
11.3.1 消多普勒极化谱原理
11.3.2 消多普勒极化谱试验装置
11.4 线性磁光效应稳频技术
11.4.1 线性磁光效应稳频基本原理
11.4.2 不同角度下DAVLL的理论曲线
11.4.3 试验方法
参考文献
第12章 两种微小偏转角检测方法
12.1 分光束检测法
12.1.1 分光束检测法的基本原理
12.1.2 光电转换电路的设计
12.1.3 分光束检测法的系统性能测试
12.2 法拉第调制技术
12.2.1 法拉第调制技术的基本原理
12.2.2 法拉第调制技术性能测试
参考文献