在接近零磁场的环境中，使用一束圆偏振激光（泵浦光）将所有气室中的原子“泵浦”到同一个量子态上，使其自旋方向排列一致（极化）。此时，原子对激光的吸收率最低，气室变得透明，透射光强达到最大。当存在一个极弱的待测磁场时，会破坏原子的极化状态，使其重新分散到不同能级。这导致原子对激光的吸收率增加，气室透明度下降，透射光强减弱。我们通过高信噪比的信号处理电路，精确监测这束透射激光的强度变化，进而实现对微弱矢量磁场的高灵敏度测量。该原理并非直接“读取”原子的进动，而是通过监测原子集合整体极化度的变化来反演磁场，从而能在零场点附近具有无与伦比的灵敏度。
一束线偏振的泵浦激光使原子气室中的原子自旋极化，制备好一个宏观的磁化矢量（Mz）。通过一个线圈在原子气室上施加一个频率可精确控制的射频（RF）磁场。当射频磁场的频率与原子在地磁场中的拉莫尔进动频率恰好相等时，会发生磁共振。此时，原子会吸收射频场的能量，其自旋方向被扰动，导致其对泵浦激光的吸收率发生周期性变化。通过监测透射光强的这种调制信号来精确判断是否达到了共振点。电子系统通过闭环反馈，自动扫描并锁定在这个共振频率（f）上。根据公式 |B| = f / γ (其中γ是原子的旋磁比，一个不变的物理常数)，直接计算出环境总磁场的绝对值。锁定在原子的本征共振频率上，因此具有天生的绝对准确性、卓越的长期稳定性和抗干扰能力，且无需任何校准。
