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基于Rydberg原子的超宽频带射频传感器

焦月春 赵建明 贾锁堂

基于Rydberg原子的超宽频带射频传感器

焦月春, 赵建明, 贾锁堂
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  • Rydberg原子具有极大的极化率和微波跃迁偶极矩,对外界电磁场非常敏感,可实现基于Rydberg原子的超宽频带射频电场的高分辨高灵敏测量.通过Rydberg原子的全光学无损的电磁感应透明探测手段,可以实现基于原子的快速免校准宽频带(0.01–1000 GHz)外电场的精密测量.对于频率大于1 GHz的微波场,由微波场耦合相邻Rydberg能级形成的Autler-Townes分裂进行测量;而对于频率小于1 GHz的长波射频场,由Rydberg能级的射频边带能级进行测量.这种方法是基于原子能级参数,可溯源到基本物理常量,不依赖于外界参考;且对电场无干扰,易于实现微型化和集成化,具有广泛的应用前景.本文主要综述了基于Rydberg原子的外电场测量的最新研究进展,重点介绍长波长射频场的测量,包括电场强度、频率以及极化方向的测量,详细介绍了其测量原理和探测灵敏度,并讨论了其应用前景及未来发展方向.
      通信作者: 赵建明, zhaojm@sxu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304203)、国家自然科学基金(批准号:61475090,61675123,61775124)、长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金重点项目(批准号:11434007)和山西省“1331工程”重点学科建设计划经费资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-12
  • 修回日期:  2018-02-05
  • 刊出日期:  2018-04-05

基于Rydberg原子的超宽频带射频传感器

  • 1. 量子光学与光量子器件国家重点实验室, 山西大学激光光谱研究所, 太原 030006;
  • 2. 山西大学极端光学协同创新中心, 太原 030006
  • 通信作者: 赵建明, zhaojm@sxu.edu.cn
    基金项目: 

    国家重点研发计划(批准号:2017YFA0304203)、国家自然科学基金(批准号:61475090,61675123,61775124)、长江学者和创新团队发展计划(批准号:IRT13076)、国家自然科学基金重点项目(批准号:11434007)和山西省“1331工程”重点学科建设计划经费资助的课题.

摘要: Rydberg原子具有极大的极化率和微波跃迁偶极矩,对外界电磁场非常敏感,可实现基于Rydberg原子的超宽频带射频电场的高分辨高灵敏测量.通过Rydberg原子的全光学无损的电磁感应透明探测手段,可以实现基于原子的快速免校准宽频带(0.01–1000 GHz)外电场的精密测量.对于频率大于1 GHz的微波场,由微波场耦合相邻Rydberg能级形成的Autler-Townes分裂进行测量;而对于频率小于1 GHz的长波射频场,由Rydberg能级的射频边带能级进行测量.这种方法是基于原子能级参数,可溯源到基本物理常量,不依赖于外界参考;且对电场无干扰,易于实现微型化和集成化,具有广泛的应用前景.本文主要综述了基于Rydberg原子的外电场测量的最新研究进展,重点介绍长波长射频场的测量,包括电场强度、频率以及极化方向的测量,详细介绍了其测量原理和探测灵敏度,并讨论了其应用前景及未来发展方向.

English Abstract

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