一种毫米波检测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种毫米波检测方法及装置，属于毫米波和太赫兹的相干检测领域，将待检微波照射至原子样品池，通过六波混频将毫米波相干转化为可见光信号；测量可见光信号获得毫米波的幅度和相位，实现高灵敏度的毫米波相干检测。它是基于量子干涉原理和里德堡原子六波混频技术，在原子气室内将毫米波相干转换为可见光信号，利用可见光的检测来实现毫米波的高灵敏度检波；此方法能获得近单光子水平的检测灵敏度，实现空间分辨率为亚波长量级的毫米波和太赫兹实时成像，为毫米波和太赫兹的精密检测提供新技术基础。

A Millimeter Wave Detection Method and Device

The invention discloses a millimeter wave detection method and device, which belongs to the field of coherent detection of millimeter wave and terahertz, irradiates the microwave to the atomic sample pool, converts millimeter wave coherence into visible signal through six-wave mixing, obtains the amplitude and phase of millimeter wave by measuring visible signal, and realizes high sensitivity coherent detection of millimeter wave. Based on quantum interference principle and Rydberg atomic six-wave mixing technology, millimeter-wave coherent signal is converted into visible light signal in atomic chamber, and high sensitivity detection of millimeter-wave is realized by visible light detection. This method can obtain detection sensitivity at near single-photon level, and realize real-time imaging of millimeter-wave and terahertz with spatial resolution of sub-wavelength, which is millimeter-wave and terahertz. Terahertz precision detection provides the basis for new technologies.

【技术实现步骤摘要】
一种毫米波检测方法及装置
本专利技术属于毫米波和太赫兹的相干检测领域，尤其涉及一种毫米波检测方法及装置。
技术介绍
2012年，美国Oklahoma大学的Shaffer研究组与德国Stuttgart大学的Pfau研究组合作首次利用里德堡原子EIT和AT(Autler-Townes)分裂，将微波电场强度的测量转化为光学频率测量，实验上实现了微波电场测量，测到的最小电场强度为8μVcm-1，灵敏度为30μVcm-1Hz-1/2，远优于传统偶极天线微波电场计。紧接着在2013年，他们又在原来的实验基础上实现了微波偏振方向的测量，偏振测量精确度为0.5°。2014年，美国国家标准与技术研究院(NIST)实验上实现了从15GHz到105GHz的高精度微波电场测量和高分辨率的亚波长微波电场成像。目前的实验测量和理论分析表明，原子体系的基于EIT-AT分裂微波检测方法无法获得相位信息；同时探测光透明窗口的宽度受激光线宽、渡跃展宽、散粒噪声以及里德堡原子退相干等因素的影响，无法对极微弱的微波电场实现精密测量。本专利技术在原理上不受原子体系量子测量极限的限制，测量灵敏度可接近微波单光子水平，实现在自由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种毫米波检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、将待检微波照射至原子样品池，通过六波混频将毫米波相干转化为可见光信号；S20、测量可见光信号获得毫米波的幅度和相位。

【技术特征摘要】
1.一种毫米波检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S10、将待检微波照射至原子样品池，通过六波混频将毫米波相干转化为可见光信号；S20、测量可见光信号获得毫米波的幅度和相位。2.根据权利要求1所述的毫米波检测方法，其特征在于，所述的S10之前还包括；S01、将原子制备到所需基态，施加驱动光和耦合光将原子的基态与里德堡态耦合；S02、施加辅助微波场和辅助光场至里德堡态的原子系综上，分别耦合第四、五能级和第五、六能级。3.根据权利要求1所述的毫米波检测方法，其特征在于，所述的待检微波，其电场强度与光功率之间的关系如下：其中，E为电场强度，PL为光功率，c为真空光速，ε0为真空介电常数，S为六波混频区域的横截面积，wM为待检毫米波频率，wL为可见光频率，F为待检毫米波与可见光的转换效率。4.一种毫米波检测装置，其特征在于，包括：碱金属样品池、正向激光器、反向激光器、辅助微波源、光电探测器、二向色镜和黑匣子，其中，碱金属样品池：用于提供饱和蒸气压下的碱金属单质气体，通过六波混频将待检毫米波在气体原子系综内转化为可见光信号；正向激光器：用于产生正向的驱动光并发射至碱金属样品池中，耦合碱金属样品池中原子的基态与中间态；反向激光器：用于产生反向的耦合光及辅助光并发射至碱金属样品池中，耦合碱金属样品池中原子的中间态与里德...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓小霞，廖开宇，刘笑宏，梁洁，张新定，颜辉，
申请(专利权)人：华南师范大学，
类型：发明
国别省市：广东,44