由于自激振荡式单气室光泵磁力仪受移相电路限制测量范围较窄，对双气室光泵磁力仪进行集成化研究和改进，基于对光泵磁力仪基本原理的推导论证，提出了双气室铯光泵磁力仪的一种高度集成的设计结构。该方案中以垂直腔面发射激光器作为泵浦光源，以刀锋直角棱镜反射镜作为分光镜片，其余元件沿光轴对称排布，利用左旋、右旋圆偏振光的双泵浦光结构和双气室布置实现相移互补，不需要移相电路。利用搭建的原理样机测得实验环境下地磁场强度为37 586.79 nT，并利用扫描方式测得三轴分量。双气室铯光泵磁力仪原理样机的测量范围为25 700~77 000 nT，灵敏度约为20pT/Hz。实验结果和对比测量结果、理论计算结果相吻合，验证了双气室光泵磁力仪的理论分析，证实了该双气室光泵磁力仪结构的可行性和精确度。

阐述了利用抽运-检测型原子磁力仪研制的磁场旋转调制法矢量原子磁力仪的工作原理、系统组成以及对旋转磁场的技术要求，根据该矢量原子磁力仪对旋转磁场的技术要求，提出了一种高性能旋转磁场产生装置。该装置通过DDS相位同步技术实现了正弦信号间相位差的补偿和精密调控，相位调控精度的理论设计值为0.022°；建立相应的电路模型，通过仿真分析以及电路模块间相互耦合关系的研究，完成了基于多模块间协同控制的电流调整模块设计，实现了线圈驱动电路电流的精密控制和调整。当旋转磁场强度为500 nT时，对应的磁场强度调整精度优于5 nT。以上设计使旋转磁场产生装置具备了旋转磁场强度、轨迹以及方向精密控制和调整的功能，经测试该装置的各项技术指标完全满足矢量原子磁力仪的技术要求，为矢量原子磁力仪研制以及技术研究奠定了技术基础。该旋转磁场产生装置在冶金、生物科学以及相关基础物理研究中也有重要的应用价值。