磁光效应利用处于磁场中的物质改变近共振入射光的吸收和色散特性,是人类研究微观世界的主要手段之一。磁光效应有很多种,包括塞曼效应、磁光双共振效应、法拉第旋光效应和磁光克尔效应等。磁光效应可用于对磁场进行精密测量。基于塞曼效应和磁光双共振效应的原子磁力仪,是一种将磁场测量转化为频率测量的仪器,是目前人类测量磁场的最灵敏的手段之一。原子磁力仪在地球物理学研究、考古发掘、基础科研、生物医疗、工程建设和环境保护等领域都有着重要的应用。原子光谱灯是一种利用气体放电原理将气体离化发光的光源。在激光器出现之前,原子光谱灯是研究光与原子相互作用的主要光源。在激光器出现之后,原子光谱灯因具有体积小、无磁性、价格低廉、光谱线稳定的优势,仍然具有广泛应用价值。作者在博士期间的主要研究工作包括基于无极原子光谱灯和磁光效应原子磁力仪的研究、原子磁力仪测量海洋背景磁噪声研究、原子磁力仪在构建超低噪声电流源及超低噪声磁场的应用研究以及基于阴极灯的法拉第反常色散原子滤光器的研究。具体研究内容为:第一,针对基于无极原子灯和磁光效应的原子磁力仪,重点研究了铯原子无极光谱灯的参数设计和驱动方法,并成功研制了自激式铯灯泵磁力仪的工程样机。然后,基于该工程样机开展了两项应用研究工作。第二,利用上述工程样机,在青岛的黄岛地区采用该样机测量了海浪背景磁噪声,并将压力传感器集成在了原子磁力仪中进行水密封装,同步测量海浪信息,从实验上验证了海浪与背景磁噪声的相关性。第三,利用上述工程样机,构建了超低噪声电流源并实现了超低噪声磁场复测,提出了磁场线圈及原子磁力仪测量电流并反馈抑制电流噪声的方法,成功将电流噪声抑制到了 nA量级。最后,作者研究了光谱灯和磁光效应在原子滤光器上的应用,采用阴极灯可以突破了饱和蒸气压的限制,大大提高了常温下原子能级粒子数密度。因此,许多难熔物质及物质的激发态也可以作为原子滤光器的工作物质,可以极大地拓展原子滤光器的工作波段。