(57)【要約】【課題】ポンプ効率の向上によって被計測磁場の計測感度を向上させた磁気計測装置および磁気計測方法を提供する。【解決手段】磁気計測装置１０は、気体原子１１を封入して被計測磁場Ｂm中に配置される封入セル１３と、気体原子１１に照射されて気体原子１１をスピン偏極させるポンプ光１４を出射するポンプ光光源１６と、スピン偏極した気体原子１１ａ（１１）と相互作用をするプローブ光１７を出射するプローブ光光源１８と、封入セル１３に入射されるポンプ光１４の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させる光学素子１９と、封入セル１３を透過したプローブ光１７を検出するプローブ光検出器２１と、プローブ光検出器２１で検出されたプローブ光１７を解析して被計測磁場Ｂmの強度を導出する導出部２２と、を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体原子を封入して被計測磁場中に配置される封入セルと、
前記気体原子に照射されて前記気体原子をスピン偏極させるポンプ光を出射するポンプ光光源と、
スピン偏極した前記気体原子と相互作用をするプローブ光を出射するプローブ光光源と、
前記封入セルに入射される前記ポンプ光の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させる光学素子と、
前記封入セルを透過したプローブ光を検出する第１検出部と、
前記第１検出部で検出された前記プローブ光を解析して前記被計測磁場の強度を導出する導出部と、を備えることを特徴とする磁気計測装置。
【請求項２】
前記封入セルを透過した前記ポンプ光を検出する第２検出部を備え、前記導出部は、前記第２検出部で検出された前記ポンプ光を解析して前記被計測磁場を導出する請求項１に記載の磁気計測装置。
【請求項３】
前記導出部は、前記気体原子によって回転された前記プローブ光の偏光面の回転角、前記プローブ光の透過前後の強度差、および前記プローブ光の透過前後の位相差の少なくともいずれかに基づいて前記被計測磁場を導出する請求項１または請求項２に記載の磁気計測装置。
【請求項４】
前記光学素子は、拡大レンズおよび前記ポンプ光を複数に分岐させる回折素子のいずれかである請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の磁気計測装置。
【請求項５】
前記封入セルに入射される前記ポンプ光および前記プローブ光の少なくともいずれかを分岐光として分岐するビームスプリッタと、
前記分岐光を透過させる参照セルと、
透過した前記分岐光に基づいて当該分岐光にかかる前記ポンプ光および前記プローブ光の少なくともいずれかの検出値を補正する補正部と、を備え、
前記参照セルは、前記分岐光にかかる前記ポンプ光光源または前記プローブ光光源からの光学距離が、当該分岐光にかかる前記ポンプ光光源または前記プローブ光光源から前記封入セルまでの光学距離と同一となるように配置されてなる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の磁気計測装置。
【請求項６】
被計測磁場中に配置される気体原子にポンプ光を照射して前記気体原子をスピン偏極させるステップと、
スピン偏極した前記気体原子と相互作用をするプローブ光を出射するステップと、
前記気体原子に照射される前記ポンプ光の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させるステップと、
前記気体原子を透過したプローブ光を検出するステップと、
前記検出された前記プローブ光を解析して前記被計測磁場の強度を導出するステップと、を含むことを特徴とする磁気計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、光ポンピング磁気センサを用いた微弱磁場の磁気計測技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体磁場の計測などの微弱磁場を計測する手段として、光ポンピング磁気センサを利用した磁気計測装置が知られている。
この磁気計測装置は、ガラスセルに封入された特定の気体原子に被計測磁場である微弱磁場が照射されることで、気体原子の核スピンが変化する性質が利用されている。
核スピンが変化した気体原子に直線偏光であるプローブ光を照射して、この気体原子との相互作用によって変化したプローブ光の強度や偏光面等を解析することで、被計測磁場を計測する。
【０００３】
磁気計測装置による計測方法には、磁場計測領域に静磁場を発生させるバイアス磁場磁力計測、および静磁場を発生させないゼロ磁場磁力計測または気体原子を共鳴させる変動磁場を発生させる共鳴磁力計測などがある。
いずれの計測方法であっても、気体原子には上述のプローブ光とは通常異方向から、円偏光のポンプ光を照射する。
【０００４】
例えば、バイアス磁場磁力計測では、バイアス磁場Ｂ０によって気体原子の基底エネルギーの縮退が解けた気体原子は、ポンプ光によって光ポンピングして核スピンが揃えられる。
この状態で、被計測磁場が印加されると、磁気モーメントの横スピン成分が発生する。
この横スピン成分との相互作用によるプローブ光の偏光面の回転等を測定することで、被計測磁場の情報を取得することができる。
【０００５】
被計測磁場の計測感度およびＳＮ比（SignalNoise比）には、被計測磁場と作用してプローブ光の偏光面の回転に寄与する気体原子の数量が影響する。
つまり、気体原子がポンプ光によってスピン偏極している割合、すなわちポンプ効率が計測感度に影響する。
ポンプ効率に影響を与える因子には、ポンプ光の円偏光度、強度または光路長などが挙げられる。
よって、従来から、ポンプ光およびプローブ光の幾何的な配置を工夫するとともに、２つのポンプ光を入射させる技術が提案されている。
【０００６】
また、ポンプ光を反射させて往復させることでプローブ光との差交点を増加させることで計測感度を向上させる技術も提案されている。
ミラーによる反射によってポンプ光がセル内を通過する光路長が長くなるため、気体原子にポンプ光が作用する確率が高まり、ポンプ効率が向上する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−４２２３７号公報
【特許文献２】特開２００９−２３６５９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
計測感度の観点では、全ての気体原子がスピン偏極した状態で計測することが理想的である。
しかしながら、通常、ポンプ光であるレーザ光は径が小さいためポンプ光が照射される気体原子は多くなく、改善の余地がある。
【０００９】
本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、ポンプ効率の向上によって被計測磁場の計測感度を向上させた磁気計測装置および磁気計測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本実施形態にかかる磁気計測装置は、気体原子を封入して被計測磁場中に配置される封入セルと、前記気体原子に照射されて前記気体原子をスピン偏極させるポンプ光を出射するポンプ光光源と、スピン偏極した前記気体原子と相互作用をするプローブ光を出射するプローブ光光源と、前記封入セルに入射される前記ポンプ光の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させる光学素子と、前記封入セルを透過したプローブ光を検出する第１検出部と、前記第１検出部で検出された前記プローブ光を解析して前記被計測磁場の強度を導出する導出部と、を備える。
【００１１】
被計測磁場中に配置される気体原子にポンプ光を照射して前記気体原子をスピン偏極させるステップと、スピン偏極した前記気体原子と相互作用をするプローブ光を出射するステップと、前記気体原子に照射される前記ポンプ光の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させるステップと、前記気体原子を透過したプローブ光を検出するステップと、前記検出された前記プローブ光を解析して前記被計測磁場の強度を導出するステップと、を含む。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、ポンプ効率の向上によって被計測磁場の計測感度を向上させた磁気計測装置および磁気計測方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１実施形態にかかる磁気計測装置の概略構成図。
【図２】（Ａ）は光ポンピングの原理を説明する図であってゼロ磁場の状態を示す図、（Ｂ）は光ポンピングの原理を説明する図であって磁場中の熱平衡状態を示す図、（Ｃ）は光ポンピングの原理を説明する図であって磁場中の反転部分布状態を示す図。
【図３】（Ａ）は拡大レンズを通過前のＩ−Ｉ断面におけるポンプ光の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図、（Ｂ）はＩ−Ｉ断面に沿った位置とポンプ光の強度との関係を示す図。
【図４】（Ａ）は拡大レンズを通過後のＩＩ−ＩＩ断面におけるポンプ光の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図、（Ｂ）はＩＩ−ＩＩ断面に沿った位置とポンプ光の強度との関係を示す図。
【図５】第１実施形態にかかる磁気計測装置の変形例の概略構成図。
【図６】回折素子の周辺の拡大図。
【図７】（Ａ）は図６の回折素子を通過後のIII‐III断面におけるポンプ光の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図、（Ｂ）はIII‐III断面に沿った位置とポンプ光の強度との関係を示す図。
【図８】磁場の強度とプローブ光の位相変化との関係を示す図。
【図９】第２実施形態にかかる磁気計測装置の説明図。
【図１０】第２実施形態にかかる磁気計測装置の変形例の説明図。
【図１１】第１実施形態にかかる磁気計測方法を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。
実施形態では、一例として被計測磁場Ｂmの計測領域に静磁場のバイアス磁場Ｂ０を発生させる例で説明する。
ただし、計測原理に多少の差異があるゼロ磁場磁気計測または共鳴磁場磁気計測であっても、本発明は適用することができる。
【００１５】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる磁気計測装置１０の概略構成図である。
【００１６】
第１実施形態にかかる磁気計測装置１０は、図１に示されるように、気体原子１１を封入して被計測磁場Ｂm中に配置される封入セル１３と、気体原子１１に照射されて気体原子１１をスピン偏極させるポンプ光１４を出射するポンプ光光源１６と、スピン偏極した気体原子１１ａ（１１）と相互作用をするプローブ光１７を出射するプローブ光光源１８と、封入セル１３に入射されるポンプ光１４の進行方向に垂直な断面の面積を拡大させる光学素子１９と、封入セル１３を透過したプローブ光１７を検出するプローブ光検出器２１（第１検出部２１）と、プローブ光検出器２１で検出されたプローブ光１７を解析して被計測磁場Ｂmの強度を導出する導出部２２と、を備える。
【００１７】
このように構成された磁気計測装置１０は、封入セル１３を貫通する被計測磁場Ｂmを高い精度で計測することができる。
ここで被計測磁場Ｂmは、例えば、脳内から発生する微弱磁場、または地下資源から発生する微弱磁場などである。
【００１８】
封入セル１３は、セル内部が磁場計測領域であり、この被計測磁場Ｂm中に配置される。
封入セル１３には、例えばカリウムまたはルビジウムなど、磁場と相互作用をしてスピン偏極する気体原子１１が緩衝用の不活性ガスとともに封入されている。
封入セル１３がヒータ２３で加熱されることで、気体原子１１は気体に維持される。
【００１９】
これら封入セル１３およびヒータ２３は、封入セル１３の内部に静磁場を発生させるヘルムホルツコイル２４で包囲される。
さらに、これらヘルムホルツコイル２４等は磁気遮蔽体２６で包囲されて、被計測磁場Ｂm以外の不要な外部磁場の侵入が遮断されている。
なお、ヘルムホルツコイル２４は、自身が発生させる静磁場以外の外部磁場であって磁気遮蔽体２６で遮蔽しきれなかったいわゆる残留磁場を遮蔽する機能も有する。
【００２０】
ポンプ光光源１６は、封入セル１３内部の気体原子１１に向けて配置されて、ポンプ光１４を出射する。
ポンプ光１４は、ポンプ光光源１６と封入セル１３との間に配置された円偏光板２７で円偏光に偏光されてから、気体原子１１に照射される。
円偏光したレーザをポンプ光１４に用いることで、特定のスピン状態の電子にのみ選択的に作用し、角運動量の保存により、気体原子１１の核スピンの向きを揃えることができる。
【００２１】
ここで、図２（Ａ）〜図２（Ｃ）は、光ポンピングの原理を説明する図である。
図２（Ａ）はゼロ磁場の状態、図２（Ｂ）は磁場中の熱平衡状態、図２（Ｃ）は磁場中の反転部分布状態、をそれぞれ示している。
以下、気体原子１１の状態は、微細準位のうち、高いエネルギー準位にスピン偏極する例で説明する。
【００２２】
図２（Ａ）に示されるように、ゼロ磁場中では基底状態における２以上のエネルギー準位は縮退している。
しかし、原子核は核スピンを有するので、バイアス磁場Ｂ０中では、図２（Ｂ）に示されるように、ゼーマン効果によって基底状態の縮退が解けて、２つの微細準位に分裂する。
熱平衡状態では、気体原子１１は、基底状態の２つの微細準位にほぼ等分に分布している。
【００２３】
ポンプ光１４の波長は、基底状態の低いエネルギー準位と励起状態のエネルギー準位とのエネルギー差になるように調節される。
基底状態のうちの低い微細準位にある気体原子１１は、図２（Ｃ）に示されるように、ポンプ光１４のエネルギーを吸収して一旦励起状態に励起する。
そして、即時にエネルギーを自然放出して、２つの微細準位のいずれかにほぼ等確率で遷移する。
【００２４】
一方、微細構造のうち上位の準位にある気体原子１１は、ポンプ光１４のエネルギーを吸収せず、励起されない。
ポンプ光１４を照射し続けることによりこの過程が繰り返され、気体原子１１の大半が基底状態のうちの上位の準位に揃えられる。
つまり、気体原子１１の群は、ポンプ光１４によって、反転分布状態となりスピン偏極する。このスピン偏極は、バイアス磁場Ｂ０を回転軸に、ラーモア周波数で歳差運動をする。
【００２５】
このようにスピン偏極した偏極原子１１ａに被計測磁場Ｂmが作用することで、歳差運動をするスピン偏極が変化する。
なお、ゼロ磁場計測の場合は、バイアス磁場Ｂ０がないので、被計測磁場Ｂmが照射されるまでは、ポンプ光１４は吸収されない。
【００２６】
図１に戻って説明を続ける。
光学素子１９は、封入セル１３に入射されるポンプ光１４の進行方向に垂直な断面（以下、「通過断面」という）の面積を拡大させる。
光学素子１９は、例えば図１に示されるように拡大レンズ１９ａである。
拡大レンズ１９ａによって、ポンプ光１４は空間的に広がり、より多数の気体原子１１に照射される。
拡大レンズ１９ａで拡大したポンプ光１４は、凸レンズ２５で平行光線にされて封入セル１３に入射される。
【００２７】
ここで、図３（Ａ）は、拡大レンズ１９ａ通過前のＩ−Ｉ断面におけるポンプ光１４の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図である。
図３（Ｂ）は、Ｉ−Ｉ断面に沿った位置とポンプ光１４の強度との関係を示す図である。
図４（Ａ）は、拡大レンズ１９ａ通過後のＩＩ−ＩＩ断面におけるポンプ光１４の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図である。
図４（Ｂ）は、ＩＩ−ＩＩ断面に沿った位置とポンプ光１４の強度との関係を示す図である。
【００２８】
図３（Ａ），（Ｂ）では、中心に鋭いピークがあり、強度が中心に集中している。
ポンプ光１４の強度が低いうちは、この強度の増加とともに励起される偏極原子１１ａの個数は増加する。
しかし、ポンプ光１４の強度が一定以上になると、ポンプ光１４の通過範囲内においては、気体原子１１はほぼ全て励起されて、スピン偏極は飽和する。
つまり、ポンプ光１４の強度をそれ以上増加させても、この範囲のポンプ効率は向上しなくなる。
【００２９】
一方、ポンプ光１４の通過範囲外にある気体原子１１は、基底状態に留まる。
すなわち、ポンプ光１４の照射範囲が狭い場合、ポンプ光１４の強度を上げても、余剰のポンプ光１４エネルギーは、ポンプ効率の向上に寄与しない。
【００３０】
そこで、上述したように、ポンプ光１４の空間的なエネルギー分布を拡大レンズ１９ａで分散させる。
エネルギーを空間的に分散させることで、図４（Ａ），（Ｂ）に示されるように、中心部の強度最大値は減少するものの、その強度が光ポンピングに十分であれば、その部分のポンプ効率は低下しない。
通過断面を、例えば封入セル１３を全て含む程度の大きさにすることで、封入された気体原子１１の全てにポンプ光１４を照射することができる。
【００３１】
当然、ポンプ光１４の強度が十分でない場合は、気体原子１１を励起することができる強度になるように、拡大の範囲を制限してもよい。
なお、通過断面の面積は、磁場計測領域の１／２以上が照射されるように拡大するのが好ましいく、より好ましくは磁場計測領域の２／３以上に拡大されることが好ましい。
【００３２】
また、図５は、第１実施形態にかかる磁気計測装置１０の変形例の概略構成図である。
図５の変形例では、拡大レンズ１９ａに代えて回折素子１９ｂでポンプ光１４の通過断面を拡大している。
図６は、図５で示す回折素子１９ｂの周辺の拡大図である。
そして、図７（Ａ）は、図６の回折素子１９ｂを通過後のIII‐III断面におけるポンプ光１４の通過断面の実空間におけるエネルギー分布を示す図である。
図７（Ｂ）は、III‐III断面に沿った位置とポンプ光１４の強度との関係を示す図である。
【００３３】
光学素子１９は、図５および図６に示されるように、ポンプ光１４を複数に分岐させる回折素子１９ｂであってもよい。
回折素子１９ｂを通過した図１と同一のポンプ光１４は、図７（Ａ），（Ｂ）に示されるように、干渉して複数の小ピークに強度が分散する。
拡大レンズ１９ａおよび回折素子１９ｂのいずれを用いても、より広い範囲の気体原子１１に照射することができる。
つまり、より多数の気体原子１１を励起させることができる。
【００３４】
プローブ光光源１８は、上位の微細準位の偏極原子１１ａと相互作用をするプローブ光１７を出射する。
プローブ光１７は、光ポンピングへの影響を小さくするためにポンプ光１４の波長から離調がされたレーザ光である。
【００３５】
プローブ光１７は、直線偏光板２８で直線偏光に偏光されて、封入セル１３に入射する。
プローブ光１７が偏極原子１１ａと相互作用することによって、プローブ光１７の偏光面の回転等が発生する。
封入セル１３を透過したプローブ光１７は、光分岐器２０による分岐および反射鏡３０による進路調整を経て、プローブ光検出器２１によって検出される。
【００３６】
導出部２２は、プローブ光検出器２１で検出されたプローブ光１７を解析して被計測磁場Ｂmの強度を導出する。
スピン偏極が被計測磁場Ｂmとの相互作用によってプローブ光１７の伝搬方向の成分を有するとき、ファラデー効果などの磁気光学効果によってプローブ光１７の偏光面は回転する。
このときの回転角は被計測磁場Ｂmの強度に依存するため、導出部２２は、偏光面の回転角度を測定することで被計測磁場Ｂmの強度を導出することができる。
【００３７】
また、スピン偏極と被計測磁場Ｂmとが相互作用することによって、プローブ光１７の強度および位相もまた変化する。
ここで、図８は磁場（Ｂ）の強度とプローブ光１７の位相変化との関係を示す図である。
図８に示されるように、磁場が小さいときは、位相変化は、磁場の強度に線形に変化する。
【００３８】
よって、導出部２２は、プローブ光１７の透過前後の位相差に基づいて被計測磁場Ｂmを導出してもよい。
同様に、導出部２２は、プローブ光１７の透過前後の強度差に基づいて被計測磁場Ｂmを導出してもよい。
【００３９】
また、封入セル１３を透過したポンプ光１４は、集光レンズ群２９で集光されて、ポンプ光検出器３１（第２検出部３１）によって検出される。
ポンプ光１４もまた、被計測磁場Ｂmによるスピン偏極の変化の影響で、強度等が変化している。
よって、導出部２２では、ポンプ光検出器３１で検出されたポンプ光１４の強度変化も適宜利用して被計測磁場Ｂmの計測感度を向上させることができる。
【００４０】
次に、第１実施形態にかかる磁気計測方法を図１１のフローチャートを用いて説明する（適宜図１および図２を参照）。
【００４１】
まず、ヘルムホルツコイル２４で磁場計測領域に静磁場のバイアス磁場Ｂ０を発生させて、気体原子１１の基底エネルギー準位の縮退を解く（Ｓ１１）。
次に、ポンプ光光源１６からポンプ光１４を出射する（Ｓ１２）。
【００４２】
そして、拡大レンズ１９ａまたは回折素子１９ｂによって、気体原子１１に照射されるポンプ光１４の通過断面を拡大させる（Ｓ１３）。
通過断面が拡大したポンプ光１４は、凸レンズ２５などで平行光線にされて封入セル１３に入射する。
【００４３】
このようなポンプ光１４は、バイアス磁場Ｂ０中に配置される気体原子１１に照射され、気体原子１１をスピン偏極させる（Ｓ１４）。
ポンプ光１４の強度が拡大レンズ１９ａ等によって拡大されているので、封入された気体原子１１の多数が励起される。
次に、プローブ光光源１８から偏極原子１１ａに向けて、プローブ光１７を出射する（Ｓ１５）。
【００４４】
プローブ光１７の偏光面は、被計測磁場Ｂmとの相互作用で変化したスピン偏極を有する偏極原子１１ａと相互作用をして、回転する（Ｓ１６）。
そして、このプローブ光１７をプローブ光検出器２１で検出する（Ｓ１７）。
そして、検出されたプローブ光１７を解析して被計測磁場Ｂmの強度を導出する（Ｓ１８：ＥＮＤ）。
解析対象は、プローブ光１７の偏光面の回転角、プローブ光の強度、またはプローブ光１７の位相である。
【００４５】
以上のように、第１実施形態にかかる磁気計測装置１０によれば、ポンプ光１４の通過断面を拡大させることで、ポンプ効率を向上させて被計測磁場Ｂmの計測感度を向上させることができる。
【００４６】
（第２実施形態）
図９は、第２実施形態にかかる磁気計測装置１０の説明図である。
図９では、簡単のため、図１で示した偏光板２７，２８やポンプ光１４など、説明に現れない構成は省略している。
第２実施形態にかかる磁気計測装置１０は、図９に示されるように、封入セル１３に入射されるプローブ光１７を分岐するビームスプリッタ３３と、プローブ光光源１８から封入セル１３と同一の光学距離に配置されてプローブ光１７の分岐光１７ａ（１７）を透過させる参照セル３４と、透過した分岐光１７ａに基づいて被計測磁場Ｂmの導出値を補正する補正部３６と、を備える。
【００４７】
プローブ光１７は、プローブ光検出器２１で検出されるまでに、封入セル１３の壁面および不活性ガスなどを透過する。
よって、検出されるプローブ光１７の偏光状態等がこれら壁面等との相互作用で変化することで、被計測磁場Ｂmの計測感度が低下する。
そこで、第２実施形態では、被計測磁場Ｂmとの相互作用の有無を除き同一条件に揃えられた分岐光１７ａを用いて、ノイズおよびバックグラウンドを除去する。
【００４８】
ビームスプリッタ３３は、プローブ光光源１８と封入セル１３との間で、プローブ光１７の通過経路に配置される。
プローブ光１７は、ビームスプリッタ３３によって２つに分岐されて、一方は封入セル１３に、他方は参照セル３４に入射される。
【００４９】
参照セル３４は、プローブ光光源１８から、封入セル１３と同一の光学距離に配置される。
参照セル３４は、その形状、封入される気体原子１１および温度など封入セル１３と同様の条件に維持される。
なお、分岐するビーム数および参照セル３４の数は、いずれも２つに限定されない。
分岐光１７ａは、参照用検出器３７で検出される。
【００５０】
補正部３６は、透過した分岐光１７ａに基づいてプローブ光１７の検出値からノイズおよびバックグラウンドを除去する。
プローブ光１７の検出値からバックグラウンド等を除去することで、ＮＳ比が大きくなり、被計測磁場Ｂmの導出精度が向上する。
【００５１】
また、図１０は、第２実施形態にかかる磁気計測装置１０の変形例の説明図である。
図１０においても、図１で示した構成のうち、説明に現れない構成は省略している。
第１実施形態で述べたように、例えばポンプ光１４の強度の変化に基づいて被計測磁場Ｂmを計測することもできる。
【００５２】
よって、プローブ光１７の解析による被計測磁場Ｂmの計測と併用して、計測の信頼度を高めることもある。
このように被計測磁場Ｂmの計測にポンプ光１４の検出値を利用している場合には、ポンプ光１４の測定精度が向上されれば、被計測磁場Ｂmの計測精度も向上する。
【００５３】
そこで、図１０に示されるように、プローブ光１７についても、プローブ光１７と同様に参照セル３４を用いて補正をする。
つまり、ビームスプリッタ３３で封入セル１３に入射されるポンプ光１４を分岐し、参照セル３４に入射させる。
そして、補正部３６で、透過した分岐光１４ａ（１４）に基づいてポンプ光１４の検出値からノイズおよびバックグラウンドを除去する。
【００５４】
このように第２実施形態によれば、ポンプ光１４またはプローブ光１７の検出精度を向上させることができる。
【００５５】
なお、ポンプ光１４またはプローブ光１７の検出値からノイズ等を除去すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。
また、本実施形態において、図９に示した形態と図１０に示した形態を組み合わせても構わない。
【００５６】
このように、第２実施形態にかかる磁気計測装置１０によれば、第１実施形態の効果に加え、ポンプ光１４またはプローブ光１７の検出精度を向上させることができるので、被計測磁場Ｂmの計測精度を向上させることができる。
【００５７】
以上述べた少なくとも一つの実施形態の磁気計測装置１０によれば、ポンプ光１４の通過断面を拡大させることで、ポンプ効率を向上させて被計測磁場Ｂmの計測感度を向上させることが可能となる。
【００５８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５９】
１０…磁気計測装置、１１（１１ａ）…気体原子（偏極原子）、１３…封入セル、１４…ポンプ光、１４ａ…分岐光、１６…ポンプ光光源、１７…プローブ光、１７ａ…分岐光、１８…プローブ光光源、１９（１９ａ，１９ｂ）…光学素子（拡大レンズ，回折素子）、２０…光分岐器、２１…プローブ光検出器（第１検出部）、２２…導出部、２３…ヒータ、２４…ヘルムホルツコイル、２５…凸レンズ、２６…磁気遮蔽体、２７…円偏光板、２８…直線偏光板、２９…集光レンズ群、３０…反射鏡、３１…ポンプ光検出器（第２検出部）、３３…ビームスプリッタ、３４…参照セル、３６…補正部、３７…参照用検出器、Ｂ０…バイアス磁場、Ｂm…被計測磁場。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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