近期，中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室在冷原子噴泉的相互作用區(qū)磁場(chǎng)評(píng)估中取得新進(jìn)展，相關(guān)成果作為編輯精選（Editor’s pick）文章發(fā)表于《美國光學(xué)學(xué)會(huì)雜志B》（J. Opt. Soc. Am. B 37, 1775-1780）。

磁場(chǎng)強(qiáng)度是最基本的物理參數(shù)，大部分精密測(cè)量領(lǐng)域都要用到測(cè)磁的相關(guān)技術(shù)。對(duì)應(yīng)冷原子噴泉鐘而言，磁場(chǎng)通過二階賽曼效應(yīng)引入了最大的偏移項(xiàng)。磁場(chǎng)測(cè)量是其性能評(píng)估中最基本的必要測(cè)量參數(shù)之一。更精準(zhǔn)的磁場(chǎng)測(cè)量和評(píng)估（包括方向、分布等參數(shù)）方法一直是科研人員努力的方向。

該項(xiàng)研究中，科研人員提出了一種通過測(cè)量磁敏微波躍遷干涉條紋可見度的方法，實(shí)現(xiàn)噴泉鐘微波作用區(qū)的徑向磁場(chǎng)分布評(píng)估。首先，通過建立磁場(chǎng)分布模型，從而得到不同原子經(jīng)歷不同的磁場(chǎng)而產(chǎn)生不同的附加相位。附加相位會(huì)造成干涉條紋的非均勻加寬，并因而影響條紋的可見度（見圖1）。根據(jù)附加相位隨冷原子自由演化時(shí)間的增加而增加的關(guān)系，科研人員設(shè)計(jì)并完成了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)（見圖2），實(shí)現(xiàn)了100pT磁場(chǎng)不均勻分布的測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論預(yù)期吻合較好。

相關(guān)課題組在基于原子噴泉的磁場(chǎng)測(cè)量領(lǐng)域取得了一系列有特色的研究成果，包括一階賽曼效應(yīng)測(cè)磁、根據(jù)不同磁敏效應(yīng)的多量程測(cè)磁、直接的磁場(chǎng)矢量測(cè)量、磁場(chǎng)非均勻補(bǔ)償，以及利用磁敏能級(jí)躍遷分辨和測(cè)量標(biāo)量、矢量、張量光頻移（合作）等。本項(xiàng)研究成果是測(cè)磁研究的又一項(xiàng)階段性成果，實(shí)現(xiàn)了對(duì)小范圍區(qū)域的磁場(chǎng)不均勻分布的測(cè)量。

該項(xiàng)研究得到中科院先導(dǎo)B項(xiàng)目支持。

圖1、可見度隨附加相位分布的變化，綠色曲線為可視度的變化，黑色、紅色、藍(lán)色曲線分別對(duì)應(yīng)干涉條紋的極大值、極小值、平均值。

圖2、測(cè)量實(shí)驗(yàn)原理圖，左圖為噴泉結(jié)構(gòu)圖，右圖為改變分離振蕩場(chǎng)時(shí)序的示意圖。

圖3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果，上下兩張圖分別對(duì)應(yīng)圖2中的（c）和（d）的情況。