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弱磁检测技术在近年来急速发展,无自旋交换弛豫（spin exchange relaxation free,SERF）原子磁力仪的灵敏度理论值可达阿特斯拉量级,已经超越超导干涉量子磁力仪,成为目前世界上最灵敏的测磁场方法。影响SERF原子磁力仪噪声灵敏度的原因主要有两个:泵浦速率和碱金属原子数密度。过高的泵浦速率会使原子极化趋于饱和状态,影响原子磁力仪的灵敏度,过高的碱金属原子密度将限制原子的极化寿命,也会影响原子磁力仪的性能。原子的自旋极化是通过原子的旋光性测量的,旋光信号与碱金属原子密度、检测光在气室内通过的路径长度的乘积成正比。因此,本文通过增加检测光在碱金属气室内部的光程长度来消除量子噪声,将多通池技术引入SERF原子磁力仪来增加检测光与泵浦光相互作用的光程长,以提高原子磁力仪的灵敏度。本文的主要工作内容如下:1、在总结SERF原子磁力仪国内外最新发展现状的基础上,确定了基于Herriott型多通池的SERF原子磁力仪长光程检测技术的研究内容。对SERF原子磁力仪的检测原理进行了详细的分析,分析了检测光光程长度对SERF原子磁力仪探测灵敏度的影响;2、研究了目前可以应用在原子磁力仪的三种多通池技术,总结每种多通池的优缺点,确定将Herriott池作为多通池部分,设计了满足本研究的Herriott池,得出入射光线的入射角度、两反射镜的间距、两反射镜的焦距对Herriott池光斑形状及反射次数的影响,利用Matlab软件对Herriott多通池的模型进行仿真,得出两反射镜上的光斑分布仿真图;3、采用在碱金属原子气室的外侧搭建Herriott型多通池的技术来实现复杂光路以及长光程的方案,利用3D软件设计并研制了基于多反射腔的无磁检测结构,并完成了多通池SERF原子磁力仪检测系统的搭建;4、对长光程SERF原子磁力仪进行实验测试,与检测光单次直通SERF原子磁力仪在多频点处进行了对比实验,分析其性能指标。实验得出基于Herriott型多通池的SERF原子磁力仪灵敏度在多频点处不低于34fT/Hz1/2,对比检测光单次直通的SERF磁力仪,其灵敏度明显提升,证明本文提出的方案具有可行性。