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Electric field intensity measurement by using doublet electromagnetically induced transparency of cold Rb Rydberg atoms
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作者 宫廷 师帅 +7 位作者 姬中华 郭古青 孙小聪 田亚莉 邱选兵 李传亮 赵延霆 贾锁堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第10期405-409,共5页
We demonstrate a simple method to measure electric field intensity by using doublet electromagnetically induced transparency(EIT) spectra of cold Rb Rydberg atoms, where the frequency of the coupling laser does not ne... We demonstrate a simple method to measure electric field intensity by using doublet electromagnetically induced transparency(EIT) spectra of cold Rb Rydberg atoms, where the frequency of the coupling laser does not need to be locked. Based on the Stark splitting of the Rb Rydberg state, 10D_(3/2), under electric fields and the corresponding calculated polarizabilities, the real electric field intensity is calculated using the difference in radio-frequency diffraction between two acousto-optic modulators, which acts as a frequency criterion that allows us to measure the electrical field without locking the coupling laser. The value measured by this simple method shows a good agreement with our previous work [Opt.Express 29 1558(2021)] where the frequency of the coupling laser needs to be locked with an additional EIT spectrum based on atom vapor and a proportional–integral–differential feedback circuit. Our presented method can also be extended to the measurement of electric field based on hot Rydberg atom vapor, which has application in industry. 展开更多
关键词 doublet electromagnetically induced transparency(EIT) Aulter–Townes(AT)splitting rydberg atom electric field measurement
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Rydberg electromagnetically induced transparency and Autler–Townes splitting in a weak radio-frequency electric field
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作者 郝丽萍 薛咏梅 +3 位作者 樊佳蓓 焦月春 赵建明 贾锁堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2019年第5期80-84,共5页
We utilize an electromagnetically induced transparency(EIT) of a three-level cascade system involving Rydberg state in a room-temperature cell, formed with a cesium 6 S_(1/2)–6 P_(3/2)–66 S_(1/2) scheme, to investig... We utilize an electromagnetically induced transparency(EIT) of a three-level cascade system involving Rydberg state in a room-temperature cell, formed with a cesium 6 S_(1/2)–6 P_(3/2)–66 S_(1/2) scheme, to investigate the Autler–Townes(AT)splitting resulting from a 15.21-GHz radio-frequency(RF) field that couples the |66 S_(1/2) → |65 P_(1/2) Rydberg transition.The radio-frequency electric field induced AT splitting, γAT, is defined as the peak-to-peak distance of an EIT-AT spectrum.The dependence of AT splitting γAT on the probe and coupling Rabi frequency, ?_p and ?_c, is investigated. It is found that the EIT-AT splitting strongly depends on the EIT linewidth that is related to the probe and coupling Rabi frequency in a weak RF-field regime. Using a narrow linewidth EIT spectrum would decrease the uncertainty of the RF field measurements.This work provides new experimental evidence for the theoretical framework in [J. Appl. Phys. 121, 233106(2017)]. 展开更多
关键词 rydberg electromagnetically induced transparency-Autler–Townes (EIT-AT) cascade FOUR-LEVEL atom RADIO-FREQUENCY (RF) electric field
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Extending microwave-frequency electric-field detection through single transmission peak method
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作者 刘青 陈进湛 +6 位作者 王赫 张杰 阮伟民 伍国柱 郑顺元 罗景庭 宋振飞 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第5期417-423,共7页
The strength of microwave(MW)electric field can be observed with high precision by using the standard electromagnetically induced transparency and Aulter–Towns(EIT-AT)technique,when its frequency is resonant or nearl... The strength of microwave(MW)electric field can be observed with high precision by using the standard electromagnetically induced transparency and Aulter–Towns(EIT-AT)technique,when its frequency is resonant or nearly-resonant with the Rydberg transition frequency.As the detuning of MW field increases,one of the transmission peaks(single peak)is easier to measure due to its increased amplitude.It can be found that the central symmetry point of the two transmission peaks f_(1/2)is only related to the detuning of MW field△_(MW)and central symmetry point f_(0)of resonant MW field,satisfying the relation f_(1/2)=△_(MW)/2+f_(0).Thus,we demonstrate a single transmission peak method that the MW E-field can be determined by interval between the position of single peak and f_(1/2).We use this method to measure continuous frequencies in a band from-200 MHz to 200 MHz of the MW field.The experimental results and theoretical analysis are presented to describe the effectiveness of this method.For 50 MHz<△_(MW)<200 MHz,this method solves the problem that the AT splitting cannot be measured by using the standard EIT-AT techniques or multiple atomic-level Rydberg atom schemes. 展开更多
关键词 microwave electric field rydberg atom electromagnetically induced transparency(EIT) Aulter-Towns splitting
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Vapor cell geometry effect on Rydberg atom-based microwave electric field measurement 被引量:4
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作者 张临杰 刘家晟 +3 位作者 贾玥 张好 宋振飞 贾锁堂 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2018年第3期104-107,共4页
The geometry effect of a vapor cell on the metrology of a microwave electric field is investigated. Based on the splitting of the electromagnetically induced transparency spectra of cesium Rydberg atoms in a vapor cel... The geometry effect of a vapor cell on the metrology of a microwave electric field is investigated. Based on the splitting of the electromagnetically induced transparency spectra of cesium Rydberg atoms in a vapor cell, high-resolution spatial distribution of the microwave electric field strength is achieved for both a cubic cell and a cylinder cell. The spatial distribution of the microwave field strength in two dimensions is measured with sub-wavelength resolution. The experimental results show that the shape of a vapor cell has a significant influence on the abnormal spatial distribution because of the Fabry-P6rot effect inside a vapor cell. A theoretical simulation is obtained for different vapor cell wall thicknesses and shows that a restricted wall thickness results in a measurement fluctuation smaller than 3% at the center of the vapor cell. 展开更多
关键词 rydberg atom microwave electric field strength electromagnetically induced transparency (EIT) Aulter-Towns splitting
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Atom-based power-frequency electric field measurement using the radio-frequency-modulated Rydberg spectroscopy 被引量:1
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作者 刘伟新 张临杰 汪涛 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第5期390-394,共5页
The radio-frequency modulated electromagnetically induced transparency(EIT) in a ladder three-level system with Rydberg state is studied. Under the influence of a fast radio-frequency field, the EIT peak splits into a... The radio-frequency modulated electromagnetically induced transparency(EIT) in a ladder three-level system with Rydberg state is studied. Under the influence of a fast radio-frequency field, the EIT peak splits into a series of sidebands.When attaching a power-frequency electric field directly to the fast radio-frequency field, the odd-order sidebands of the Rydberg-EIT oscillate sensitively with the power-frequency field. The oscillation frequency is equal to twice the power frequency;the oscillation amplitude is monotonically increasing with the amplitude of the power-frequency field when the change of Stark-shift is smaller than the radio frequency. Our work paves the way for measurement of power-frequency electric field based on Rydberg atoms. 展开更多
关键词 rydberg atom electromagnetically induced transparency spectrum power-frequency electric field
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射频电场缀饰下铯Rydberg原子的电磁感应透明光谱
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作者 韩玉龙 刘邦 +3 位作者 张侃 孙金芳 孙辉 丁冬生 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期119-125,共7页
采用全红外光激发Rydberg原子的方案,选择探测光(852 nm)、缀饰光(1470 nm)和耦合光(780 nm),利用三光子激发方式实现了Cs原子Rydberg态(49P_(3/2))的制备.实验上,观测到射频电场作用下|7S_(1/2)?→|49P_(3/2)?Rydberg跃迁形成的电磁感... 采用全红外光激发Rydberg原子的方案,选择探测光(852 nm)、缀饰光(1470 nm)和耦合光(780 nm),利用三光子激发方式实现了Cs原子Rydberg态(49P_(3/2))的制备.实验上,观测到射频电场作用下|7S_(1/2)?→|49P_(3/2)?Rydberg跃迁形成的电磁感应透明(EIT)效应,实现对Rydberg原子的光学探测,根据EIT光谱的变化来探究射频电场的幅度和频率对光谱的影响.研究表明,随着射频电场幅度的增强,观察到光谱现象从越发明显的ac Stark能移逐步过渡到复杂混合态的多个调制边带,并根据EIT主峰的频移进一步讨论频率对铯泡中电场屏蔽的影响.采用将低频电场调制到射频电场的方式,实现了基于Rydberg原子的50 Hz—1 kHz范围内电场解调,并对解调信号的幅度和频率进行拟合,保真度达到95%.研究结果对Rydberg原子射频光谱探测和低频电场的可溯源测量等提供有价值的参考. 展开更多
关键词 rydberg原子 电磁感应透明光谱 射频电场 ac Stark能移
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Precise measurement of a weak radio frequency electric field using a resonant atomic probe 被引量:5
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作者 郝丽萍 薛咏梅 +3 位作者 樊佳蓓 白景旭 焦月春 赵建明 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2020年第3期164-168,共5页
We present a precise measurement of a weak radio frequency electric field with a frequency of ■3 GHz employing a resonant atomic probe that is constituted with a Rydberg cascade three-level atom, including a cesium g... We present a precise measurement of a weak radio frequency electric field with a frequency of ■3 GHz employing a resonant atomic probe that is constituted with a Rydberg cascade three-level atom, including a cesium ground state |6S(1/2)〉,an excited state |6P(3/2)〉, and Rydberg state |nD(5/2)〉. Two radio frequency(RF) electric fields, noted as local and signal fields, couple the nearby Rydberg transition. The two-photon resonant Rydberg electromagnetically induced transparency(Rydberg-EIT) is employed to directly read out the weak signal field having hundreds of k Hz difference between the local and signal fields that is encoded in the resonant microwave-dressed Rydberg atoms. The minimum detectable signal fields of ESmin= 1.36 ± 0.04 mV/m for 2.18 GHz coupling |68D(5/2)〉→ |69P(3/2)〉 transition and 1.33 ± 0.02 mV/m for 1.32 GHz coupling |80D(5/2)〉→ |81P(3/2)〉 transition are obtained, respectively. The bandwidth dependence is also investigated by varying the signal field frequency and corresponding -3 dB bandwidth of 3 MHz is attained. This method can be employed to perform a rapid and precise measurement of the weak electric field, which is important for the atom-based microwave metrology. 展开更多
关键词 rydberg electromagnetically induced transparency(rydberg-EIT) atomIC PROBE WEAK field measurement
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基于里德伯原子天线的低频电场波形测量
8
作者 张学超 乔佳慧 +6 位作者 刘瑶 苏楠 刘智慧 蔡婷 何军 赵延霆 王军民 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期82-89,共8页
里德伯原子的高极化率可以实现电磁场的多维度参数测量.本文利用室温里德伯原子构建原子天线,基于原子天线将低频电场幅度信息转化为强度信息,从而实现低频电场的参数测量.实验采用双光子激发制备铯原子里德伯态,通过阶梯型电磁感应透明... 里德伯原子的高极化率可以实现电磁场的多维度参数测量.本文利用室温里德伯原子构建原子天线,基于原子天线将低频电场幅度信息转化为强度信息,从而实现低频电场的参数测量.实验采用双光子激发制备铯原子里德伯态,通过阶梯型电磁感应透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现里德伯原子量子态的检测,基于内置电极技术在室温原子气室导入k Hz频段低频电场.电场中里德伯原子的Stark频移会在EIT过程导致双光子失谐,从而引起EIT光谱频移和强度变化.在弱电场条件下,EIT光谱频移可以忽略,EIT透射强度与输入低频电场强度近似为线性关系,基于该效应可以实现低频电场的波形、幅度、频率等参数测量. 展开更多
关键词 里德伯原子 电磁感应透明光谱 低频电场 波形
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原子热运动对电场量子测量的影响及修正方法
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作者 阎晟 肖冬萍 +2 位作者 石筑鑫 张淮清 刘卫华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期2953-2960,共8页
基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会... 基于里德堡原子电磁诱导透明(EIT)效应的电场量子测量方法,能够突破传统基于电学原理、光学原理测量法在测量精度和灵敏度上的极限,并且具有自校准性。采用热里德堡原子进行测量具有工程应用的便捷性,但是原子热运动形成的多普勒效应会导致EIT谱峰发生频移和形变,混淆电场对原子的相干效应,从而影响电场测量精度。基于激光、电场与原子的作用机理,以及原子热力学,该文提出通过调整探测光和耦合光频率,修正原子热运动对电场量子测量影响的方法。首先,假设里德堡原子静止不动,建立和求解密度矩阵方程,描述双光子阶梯型三能级系统的EIT光谱;然后,引入温度与原子运动数学关系,将温度造成的原子热运动多普勒影响量化为探测光和耦合光频率失谐量,通过修正探测光和耦合光的频率来抵消该影响。仿真实验表明,该文提出的修正方法效果良好,该研究有利于推进基于里德堡原子电场量子测量的实用化进程。 展开更多
关键词 电场测量 里德堡原子 电磁诱导透明 原子热运动 多普勒效应 修正
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基于里德堡原子的微波全信息测量
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作者 贾凤东 郝建海 +6 位作者 崔越 王宇翔 刘宇晴 王宇 尤建琦 白金海 钟志萍 《计测技术》 2024年第1期1-22,共22页
介绍了里德堡原子微波电场传感器的工作原理,阐述了基于里德堡原子测量微波电场强度、相位、极化、频率等信息的技术特点,分析了基于里德堡原子的微波全信息测量的研究现状,探讨了当前绝对自校准测量和连续宽带高灵敏测量面临的困难,指... 介绍了里德堡原子微波电场传感器的工作原理,阐述了基于里德堡原子测量微波电场强度、相位、极化、频率等信息的技术特点,分析了基于里德堡原子的微波全信息测量的研究现状,探讨了当前绝对自校准测量和连续宽带高灵敏测量面临的困难,指出可以通过外场调控实现测量灵敏度提升和宽带连续频率测量;并可通过各种调制及解调手段简化相位、极化的测量和读取。分析了在热原子系统中利用多光子激发消除多普勒展宽以及采用冷原子消除多普勒展宽对于提升微波测量灵敏度的潜在优势,提出未来可利用里德堡原子的高轨道角动量态、强关联等特性进一步提升里德堡原子微波电场传感器性能。 展开更多
关键词 微波电场传感器 里德堡原子 电磁感应透明
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Rydberg原子的微波电磁感应透明-Autler-Townes光谱 被引量:3
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作者 樊佳蓓 焦月春 +3 位作者 郝丽萍 薛咏梅 赵建明 贾锁堂 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期76-81,共6页
主要研究了室温下微波场缀饰的铯Rydberg原子的电磁感应透明-Autler-Townes(EIT-AT)光谱.首先,以铯原子6S_(1/2)→6P_(3/2)→50S_(1/2)形成阶梯型三能级系统,利用强耦合光作用于6P_(3/2)→50S_(1/2)的Rydberg跃迁,弱探测光耦合基态跃迁6... 主要研究了室温下微波场缀饰的铯Rydberg原子的电磁感应透明-Autler-Townes(EIT-AT)光谱.首先,以铯原子6S_(1/2)→6P_(3/2)→50S_(1/2)形成阶梯型三能级系统,利用强耦合光作用于6P_(3/2)→50S_(1/2)的Rydberg跃迁,弱探测光耦合基态跃迁6S_(1/2)→6P_(3/2)并探测由耦合光形成的电磁感应透明(EIT)效应.然后,以频率为30.582 GHz的微波电场耦合相邻的Rydberg能级50S_(1/2)→50P_(1/2)产生微波AT分裂.利用Rydberg EIT探测微波耦合相邻Rydberg能级产生的AT分裂,形成EIT-AT光谱,进而实现微波电场的测量.当微波场的强度增加到一定值时,EIT-AT光谱表现为多峰光谱结构.分析EIT-AT多峰光谱的成因,发现这主要是由场的不均匀性导致的,一定的EIT-AT光谱特征对应于特定的非均匀场分布.研究表明,利用Rydberg EIT-AT光谱可以实现微波电场的测量,利用其光谱特征可实现微波场的实时监测,进而提出了一种提高微波场空间分辨率的测量方法. 展开更多
关键词 rydberg原子的电磁感应透明效应 微波场 Autler-Townes分裂
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基于里德堡原子的工频电场测量 被引量:2
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作者 崔帅威 彭文鑫 +3 位作者 李松浓 蒋源 姬中华 赵延霆 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期644-650,共7页
里德堡原子是主量子数n很大的高激发态原子。里德堡原子由于具有大极化率特性,其对外部电场十分敏感,原子能级偏移与电场直接关联,可以用来实现对电场强度和频率的精确测量。该文通过双光子激发的方式实现室温中铯原子20S_(1/2)里德堡... 里德堡原子是主量子数n很大的高激发态原子。里德堡原子由于具有大极化率特性,其对外部电场十分敏感,原子能级偏移与电场直接关联,可以用来实现对电场强度和频率的精确测量。该文通过双光子激发的方式实现室温中铯原子20S_(1/2)里德堡态的制备,并基于里德堡原子的电磁诱导透明(electromagnetically induced transparency,EIT)光谱实现了工频电场的测量。实验中研究了工频电场的幅值和频率与EIT的频移关系,实现对工频电场强度和频率的测量。实验中EIT光谱频移是测量电场特性的关键,利用电光调制器对探测光相位进行调制,在EIT光谱两侧产生的边带峰与主峰频率间隔则严格等于电光调制器射频源频率,以此频率作为校准基准实现EIT光谱频移的准确测量。设计了一种微型光纤结构的传感器,可以实现电场的远距离测量。该研究方案对室外高压工频电场的可溯源精确测量及工程应用具有重要参考价值,适用于新型电力系统建设的测量要求。 展开更多
关键词 里德堡原子 电磁诱导透明 斯塔克效应 工频电场 电场传感器
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基于里德堡原子的微波相移测量 被引量:1
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作者 张映昀 阮伟民 +2 位作者 冯志刚 屈继峰 宋振飞 《计量学报》 CSCD 北大核心 2023年第9期1438-1443,共6页
基于里德堡原子的微波量子精密测量技术由于其高灵敏度、高分辨、宽带宽且可直接溯源至基本物理常数等优势,已在微波量子计量、通信、成像等领域展现出广阔的应用前景。通过提出一种基于里德堡原子的微波相移测量方法,利用热里德堡原子... 基于里德堡原子的微波量子精密测量技术由于其高灵敏度、高分辨、宽带宽且可直接溯源至基本物理常数等优势,已在微波量子计量、通信、成像等领域展现出广阔的应用前景。通过提出一种基于里德堡原子的微波相移测量方法,利用热里德堡原子光谱实现对本振(LO)微波场与待测(SIG)微波场的外差探测,得到了相移与待测微波场相移相同的中频(IF)探测信号;然后利用锁相放大算法对探测信号进行处理,得到探测信号相对同频参考信号的相位差;最后,利用位移台在待测微波信号中引入相移,比较位移前后的相位差测量结果,实现了6.92 GHz微波信号相移的测量。对相移测量结果进行线性拟合,得到该频率的微波传播常数,与理论计算结果的相对误差约为0.2%,验证了这种全光学微波相移测量方法的可行性,并为微波量子精密测量技术在通信雷达等领域的应用奠定了基础。 展开更多
关键词 计量学 微波相移 里德堡原子 电磁感应透明 电磁波传播常数
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一维驻波场增强的里德堡原子微波测量
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作者 李可 田建飞 +2 位作者 张好 景明勇 张临杰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期252-260,共9页
研究了基于里德堡原子电磁诱导透明效应的耦合光一维驻波场增强的微波电场传感。利用模式匹配反射光场,在高增透镀膜的铯原子气室中形成了里德堡原子三能级体系中耦合光的一维驻波场,并在此基础上进行了幅度调制微波电场测量。实验结果... 研究了基于里德堡原子电磁诱导透明效应的耦合光一维驻波场增强的微波电场传感。利用模式匹配反射光场,在高增透镀膜的铯原子气室中形成了里德堡原子三能级体系中耦合光的一维驻波场,并在此基础上进行了幅度调制微波电场测量。实验结果表明,在不额外增加耦合光激光器输出功率的情况下,一维耦合光驻波场导致了耦合光功率的相干增强,电磁诱导透明光谱强度和线宽都显著增加。详细比较了一维驻波场增强与直接增加耦合光功率在测量不同功率微波时的表现,结果表明在较低微波功率下一维驻波场增强测量微波频率信噪比提升约4 dB,瞬时带宽增加1.38倍,同时频率响应曲线更为平坦;在较高微波功率条件下,无驻波场存在的微波响应曲线呈现出明显的双峰形态,而一维驻波场的形成可有效消除双峰特征,表现为平坦响应特征。研究结果对实现低功耗、频率响应曲线平坦、自校准微波电场测量传感器具有重要的参考价值。 展开更多
关键词 里德堡原子 一维驻波场 电磁诱导透明光谱 微波电场测量 阶梯型三能级系统
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基于冷里德堡原子电磁感应透明的微波电场测量 被引量:2
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作者 周飞 贾凤东 +3 位作者 刘修彬 张剑 谢锋 钟志萍 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期185-192,共8页
在磁光阱中利用冷原子温度低,多普勒展宽小的优势获得了窄线宽的里德堡电磁感应透明(EIT)谱峰,结合Autler-Townes分裂效应(EIT-AT分裂)分别测量了多个频率的微波电场强度.结果显示,EIT-AT分裂间距与微波电场强度呈很好的线性关系,EIT-A... 在磁光阱中利用冷原子温度低,多普勒展宽小的优势获得了窄线宽的里德堡电磁感应透明(EIT)谱峰,结合Autler-Townes分裂效应(EIT-AT分裂)分别测量了多个频率的微波电场强度.结果显示,EIT-AT分裂间距与微波电场强度呈很好的线性关系,EIT-AT分裂方法可测量的微波电场强度线性区的下限可达222μV/cm,这个下限比传统热原子蒸汽池中EIT-AT分裂线性区的下限5 mV/cm提高了大约22倍,这对极弱微波电场的绝对校准非常有帮助.我们进一步利用EIT共振处探测光透过率的变化测量微波电场强度,对应的最小测量值可以小于1μV/cm,相应的灵敏度可达到1μV·cm-1.Hz-1/2.这些结果展示了冷原子样品在微波电场测量及其绝对校准方面的优势. 展开更多
关键词 微波电场传感器 里德堡原子 电磁感应透明
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基于冷里德堡原子电磁感应透明和Autler-Townes分裂的原子矢量微波电场计 被引量:1
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作者 刘修彬 贾凤东 +4 位作者 周飞 俞永宏 张剑 谢锋 钟志萍 《宇航计测技术》 CSCD 2023年第3期5-10,共6页
利用冷原子温度低、里德堡电磁感应透明(EIT)谱峰窄、原子量子态明确的优势,在冷铷原子样品中基于里德堡EIT和Autler-Townes(AT)分裂效应直接通过光谱频率间隔测量了微波电场的极化。结果表明,里德堡EIT-AT分裂间隔随微波电场极化方向... 利用冷原子温度低、里德堡电磁感应透明(EIT)谱峰窄、原子量子态明确的优势,在冷铷原子样品中基于里德堡EIT和Autler-Townes(AT)分裂效应直接通过光谱频率间隔测量了微波电场的极化。结果表明,里德堡EIT-AT分裂间隔随微波电场极化方向的改变呈现单调变化,并与微波电场极化在探测光偏振方向上的投影成正比,实现了微波电场极化分辨率3.2°。相比于传统的热原子蒸汽池中利用EIT共振处探测光透过率变化的方法而言,基于冷原子的EIT-AT分裂间距测量微波极化的方法具有更为直接、准确和分析简单等优点。该工作对微波极化的绝对测量和电场强度的校准都具有重要的意义。 展开更多
关键词 量子传感 微波电场 里德堡原子 电磁感应透明
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基于里德堡原子的电场传感技术 被引量:1
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作者 陈雪花 丛楠 +4 位作者 罗文浩 张笑楠 王彦华 魏小刚 杨仁福 《计测技术》 2023年第4期83-94,共12页
概述了基于里德堡原子的电场传感技术的基本原理,分析了里德堡原子电场测量具有的高灵敏度、宽频、可溯源至国际单位制(International System of Units,SI)、高空间分辨力等优势。讨论了激光参数、探测器噪声、环境电磁场干扰等因素对... 概述了基于里德堡原子的电场传感技术的基本原理,分析了里德堡原子电场测量具有的高灵敏度、宽频、可溯源至国际单位制(International System of Units,SI)、高空间分辨力等优势。讨论了激光参数、探测器噪声、环境电磁场干扰等因素对里德堡原子场强测量灵敏度与测量频率响应带宽的影响,介绍了频率调制、重泵浦、参数优化等提高场强测量灵敏度的方式,并阐述了单辅助场原子外差法、双辅助五能级外差法等提升测量频率响应带宽的方法。探讨了里德堡原子电场传感技术在计量、通信、雷达、成像等方面的应用情况,指出应通过优化原子气室结构、设计高性能光电探测器、提升光学腔性能等方式进一步提高里德堡原子电场测量灵敏度;应深入研究里德堡原子电场测量的不确定度来源,并对里德堡原子传感器进行全面的测试和表征;应开展里德堡原子电场测量相关装置的小型化、工程化设计研究,从而进一步提升里德堡原子电场测量技术的实际应用性能。 展开更多
关键词 里德堡原子 电场测量 电磁诱导透明 量子传感
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双光子共振激发的里德堡原子数目估计
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作者 安强 刘成敬 +3 位作者 杨凯 姚佳伟 武博 林沂 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第4期55-62,共8页
现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理... 现有量子微波测量系统中,碱金属原子气室是其核心物理组件。目前,原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等,不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目,不利于装置整体性能的表征和优化。根据理想气体状态方程,综合里德堡阻塞效应、气体原子分布等因素,建立了双光子共振激发的里德堡原子数目理论计算模型,提出了基于最优化电磁诱导透明光谱的里德堡原子数目估计方法,并采用两种不同形状铯原子气室进行实验估算,其结果与理论计算结果基本一致。 展开更多
关键词 里德堡原子数目 电磁诱导透明 原子气室 双光子共振 量子微波测量
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基于里德堡原子的微波电场测量技术
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作者 安强 姚佳伟 林沂 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第5期729-738,共10页
微波电场测量是电子信息系统的核心技术之一,在雷达、通信、导航、电磁频谱监测等领域应用极其广泛.然而,随着应用需求的不断提高,传统的微波电场测量技术在接收灵敏度、精确度、工作带宽、天线尺寸等方面面临极大挑战.里德堡原子具有... 微波电场测量是电子信息系统的核心技术之一,在雷达、通信、导航、电磁频谱监测等领域应用极其广泛.然而,随着应用需求的不断提高,传统的微波电场测量技术在接收灵敏度、精确度、工作带宽、天线尺寸等方面面临极大挑战.里德堡原子具有较大的电偶极矩,对外电场的响应极为敏感,尤其是里德堡能级间共振频率的微波电场.基于里德堡原子与微波电场的量子相干效应(Autler-Townes分裂效应和AC-Stark效应),可实现微波电场的高灵敏度测量,是一种有别于传统的新型微波电场测量技术.本文主要综述了基于里德堡原子的微波电场测量技术的基本原理、研究进展、技术优势,并对其未来发展方向和应用前景进行了展望. 展开更多
关键词 里德堡原子 微波电场测量 电磁诱导透明(EIT)效应 Autler-Townes分裂 量子相干效应
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全红外光激发里德堡原子微波电场测量
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作者 游书航 蔡明皓 +1 位作者 张浩安 刘红平 《导航定位与授时》 CSCD 2023年第2期1-6,共6页
基于高激发里德堡原子的微波电场测量技术与传统金属天线相比有诸多优越性,是未来微波电场高精度测量的重要方案之一。采用全红外光激发里德堡原子的方案不再依赖复杂而昂贵的短波长激光器,大大减小了激光器系统的体积与能耗。在三红外... 基于高激发里德堡原子的微波电场测量技术与传统金属天线相比有诸多优越性,是未来微波电场高精度测量的重要方案之一。采用全红外光激发里德堡原子的方案不再依赖复杂而昂贵的短波长激光器,大大减小了激光器系统的体积与能耗。在三红外光级联激发里德堡铷原子的过程中,发现了中间态对应的双光梯形电磁诱导透明光学参数对三光激发里德堡态电磁诱导吸收峰信噪比具有重要影响,因此采用光失谐方法能很好地优化三光EIA光谱。利用微波场下的Autler-Townes分裂效应和标准天线方法对微波喇叭天线发射的微波电场实现精确的校准,并以此为基础通过超外差接收技术成功探测到本地场与信号场所形成的拍频信号,得到了拍频光电信号与信号场强度之间的线性关系。最终通过实验噪声基底的噪声功率谱得到三红外光里德堡铷原子微波测量的极限灵敏度为37.5(5.5)nV·cm^(-1)/Hz。采用三束红外光激发的方法为研制小型里德堡原子微波电场探测仪器奠定了物理基础。 展开更多
关键词 里德堡原子 电磁诱导透明(吸收) 微波电场强度测量 超外差接收
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