原子磁力仪利用原子的自旋进动实现对磁场的探测。提高灵敏度、响应速度、测量范围、空间分辨率,以及降低体积和功耗是原子磁力仪一直追求的目标。最近几十年,随着多种关键技术和原理的突破,原子磁力仪各单项性能取得了显著提高。未来一段时间,原子磁力仪在追求更高性能的同时将向着贴近实际应用的综合性方向发展。本研究便是围绕提高磁力仪灵敏度的同时保持磁力仪系统的小型化开展的,主要包含以下几个方面:首先搭建了一套用于制备含有多反射腔原子气室的阳极键合系统,并对键合系统的各个参数进行了研究,总结出了制作含有多反射腔原子气室的标准化流程。研究中搭建的阳极键合装置结构简单,制作流程标准化。因此很容易被复制和推广,预期具有一定的应用潜力。此后,我们将标准化制作的含多反射腔的原子气室应用于标量磁力仪(scalar magnetometer)中。标量磁力仪有较大的探测带宽和动态范围,但受限于原子的弛豫时间,其探测的灵敏度还有提升的空间。利用厘米量级的含有多反射腔的原子气室,我们在闭环工作模式下将标量磁力仪探测灵敏度提高到了 50fT/Hz1/2以内。最后,我们利用多反射腔和双Bell-Bloom抽运相结合的方法实现了一种高灵敏度的全光矢量磁力仪。我们搭建了一套测试系统对矢量磁力仪的探头进行了标定和灵敏度测量。经过优化参数,得到磁场方向灵敏度在f>10 Hz时好于10μrad/Hz1/2,同时磁场的标量灵敏度可以达到0.5 pT/Hz1/2。