惯性导航系统是一种抗干扰能力强的自主式导航系统，在卫星导航系统使用受限的环境下能起到重要作用。作为惯性导航系统的核心部件之一，目前在用的陀螺仪无法兼得高精度与小型化，从而限制了惯性导航系统的发展。得益于微加工技术的发展，核磁共振陀螺仪可以兼顾高精度和小型化，相比其他陀螺仪具有更大的发展潜力，目前已成为惯性导航领域的研究热点之一。

核磁共振陀螺仪需要对惰气原子宏观磁矩的进动信号进行检测，从而获得载体的转动角速度。通过利用陀螺仪气室中的碱金属原子，徐信业教授课题组展示了一种可用于核磁共振陀螺仪的高灵敏度三轴原子磁强计。根据核磁共振陀螺仪小型化需求，基于磁共振的原子磁强计用于探测纵向磁场，并同时对纵向磁场进行调制，基于非线性旋光的原子磁强计同时实现x和y方向上的磁场测量。这种三轴原子磁强计具有探测外界微弱磁场的能力，对提升陀螺仪性能有很大帮助。

图1为三轴原子磁强计分别关于xyz三方向磁场的响应信号，图2展示了三轴原子磁强计实现了在x和y方向上100 fT/Hz1/2和z方向上20 fT/Hz1/2的磁场测量灵敏度。同时该磁强计的频率带宽在x和y轴上为96 Hz，在z轴上为6 Hz。与同类的三轴原子磁强计相比，实现的磁场灵敏度和频率带宽较好，且更适用于核磁共振陀螺仪角速度的精密测量。

 核磁共振陀螺仪是利用磁场中核自旋的拉莫尔进动频率作为转动参考系，因此三维磁场的稳定性是优化陀螺仪性能的关键因素。高灵敏度三轴原子磁强计可作为三维磁场锁定中的关键技术，以提高拉莫尔进动频率的稳定性，对优化角度随机游走和零偏稳定性等陀螺仪性能有着很大意义。该工作发表于Applied Physics Letters, 116, 034001(2020)。