基于里德堡原子EIT-AT效應(yīng)的微波電場(chǎng)測(cè)量.pdf

1、本文提出一種新的方法來(lái)測(cè)量微波電場(chǎng)，這種測(cè)量手段能夠?qū)⑼卣箿y(cè)量頻帶，將測(cè)量溯源至基本的物理常數(shù)，方便攜帶并能夠?qū)崿F(xiàn)電場(chǎng)傳感器的自我校準(zhǔn)。這種方法是基于處于激發(fā)態(tài)的里德堡原子與射頻場(chǎng)的相互作用，由于EIT-AT效應(yīng)微波場(chǎng)引起了里德堡態(tài)的能級(jí)分裂，我們通過(guò)分析探測(cè)到的分裂來(lái)分析微波電場(chǎng)。實(shí)際上，置于蒸氣室中的堿金屬原子作為一種將微波電場(chǎng)強(qiáng)度測(cè)量轉(zhuǎn)換為光頻測(cè)量的傳感器，將微波電場(chǎng)的強(qiáng)度測(cè)量轉(zhuǎn)換為光頻的測(cè)量。我們展示了用一個(gè)小的原子蒸氣室能夠測(cè)

2、量不同波段不同頻率的微波電場(chǎng)，選取堿金屬原子（本文中使用銣和銫）作為探測(cè)介質(zhì)，用微波場(chǎng)耦合不同的里德堡態(tài)來(lái)證明這種方法的寬頻特性。我們測(cè)量了Autler-Townes分裂寬度與微波功率的關(guān)系，同時(shí)測(cè)量了微波電場(chǎng)在原子蒸氣池中的分布。利用時(shí)域有限積分電磁計(jì)算方法對(duì)微波電場(chǎng)空間分布進(jìn)行了數(shù)值模擬進(jìn)而驗(yàn)證方法的正確性。
　　本文的主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面：
　　一、介紹了里德堡原子以及EIT-AT效應(yīng)的概念、特點(diǎn)以及研究進(jìn)展。對(duì)比

3、傳統(tǒng)的微波電場(chǎng)測(cè)量存在的缺點(diǎn)和不足，闡述了基于里德堡原子的EIT-AT效應(yīng)探測(cè)微波電場(chǎng)的優(yōu)越性以及潛在的應(yīng)用價(jià)值。
　　二、詳細(xì)介紹了基于里德堡原子的EIT-AT效應(yīng)探測(cè)微波電場(chǎng)的基本原理，簡(jiǎn)要說(shuō)明原子躍遷偶極矩的計(jì)算。
　　三、介紹了本實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)裝置，并選取銫和銣的里德堡原子，對(duì)毫米波和厘米波的微波場(chǎng)分別進(jìn)行了測(cè)量，測(cè)量出EIT-AT分裂間隔和微波源輸出功率的關(guān)系，并將微波電場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)驗(yàn)值與標(biāo)定值對(duì)比，描繪出微波場(chǎng)在原子蒸

4、氣池中的分布，分析了新的方法探測(cè)微波電場(chǎng)存在的不確定度。
　　本文的創(chuàng)新之處包括：
　　1.本文基于里德堡原子的EIT-AT效應(yīng)分別進(jìn)行了厘米波和毫米波電場(chǎng)測(cè)量。與傳統(tǒng)的微波測(cè)量方法進(jìn)行了比對(duì)，測(cè)量結(jié)果的不確定度在5％以下。
　　2.實(shí)現(xiàn)了微波電場(chǎng)空間特征分布的高分辨率成像，空間分辨率可以達(dá)到100微米。
　　3.與傳統(tǒng)的微波測(cè)量技術(shù)相比，新的測(cè)量方法有自校準(zhǔn)、便攜等特點(diǎn)，并且打破了傳統(tǒng)傳感器的材料和尺寸等因素對(duì)