基于室温里德堡原子天线的宽频带电场测量

利用室温铯原子里德堡态构建原子天线,研究原子天线对30MHz~40GHz频率范围电磁波信号的响应特性。实验中,通过852nm和509nm的双光子激发方案实现里德堡原子的量子态制备,通过阶梯型电磁感应透明光谱实现电磁波信号测量。实验研究了66S_(1/2)、66D_(5/2)、76D_(3/2)里德堡态的宽频电磁波响应特性,研究发现近共振条件下,原子与电磁场通过电偶极共振跃迁耦合,光谱信号较强,系统的测量灵敏度为-110dBm/Hz±2dBm/Hz,线性动态范围为40dB;失谐条件下,原子与电磁场的相互作用主要是AC Stark频移,光谱信号较弱。对于铯原子,66S_(1/2)与66D_(5/2)里德堡态在30GHz附近存在测量不敏感区;76D_(3/2)量子态在30MHz~40GHz范围的偶极共振跃迁分布均匀,实验没有测量到明显的不敏感区。