一种太赫兹电场测量方法、系统以及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种太赫兹电场测量方法、系统以及装置。所述方法包括第一激光系统发出一级泵浦光和探测光；第二激光系统发出高功率的泵浦光；基于高功率的泵浦光产生耦合光；基于一级泵浦光、探测光以及耦合光，反向进入原子气室进行里德堡原子的制备；将太赫兹源作用于原子气室；通过探测里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。本发明专利技术能够把碱金属原子制备到里德堡态，实现对亚THz波和THz波射频场的电场测量。利用里德堡EIT测量方法不需要激光作用下的冷原子真空系统，室温即可操作，测量范围广，实验装置小巧便携等优点，更加实用化，并且实现THz频段的多波频率的精密测量。并且实现THz频段的多波频率的精密测量。并且实现THz频段的多波频率的精密测量。

【技术实现步骤摘要】
一种太赫兹电场测量方法、系统以及装置


[0001]本专利技术涉及量子精密测量领域，特别是一种太赫兹电场测量方法、系统以及装置。

技术介绍

[0002]在各种频段的电磁波谱中，THz探测与微波、X射线、核磁共振探测相比，不仅能给出物体的密度信息，还能给出物性信息，如介电常数、折射率、吸收系数等。由于THz的特殊性质，THz技术在物体成像、医疗诊断、军事雷达等很多方面都有着十分重大的科学研究价值和应用的前景。相比于传统的电磁波成像，THz波的诸多特点使得其非常适用于成像应用。
[0003]现有太赫兹电场测量技术主要通过太赫兹电光晶体太赫兹探测器进行THz电场测量，太赫兹电场使GaP电光晶体的折射率发生改变，从而实现太赫兹的探测，但是目前使用GaP电光晶体的成本高，并且获得高质量的GaP电光晶体困难，从而造成对于太赫兹电场测量不够精准。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种太赫兹电场测量方法、系统以及装置。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种太赫兹电场测量方法，所述方法包括：
[0006]第一激光系统发出一级泵浦光和探测光；
[0007]第二激光系统发出高功率的泵浦光；
[0008]基于所述高功率的泵浦光产生耦合光；
[0009]基于所述一级泵浦光、探测光以及所述耦合光，反向进入原子气室进行里德堡原子的制备；
[0010]将太赫兹源作用于所述原子气室；
[0011]通过探测所述里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。
[0012]可选地，所述第一激光系统为852nm激光系统；所述第一激光系统发出一级泵浦光和探测光，包括：
[0013]通过所述852nm激光系统产生作用于原子跃迁线的一级泵浦光和探测光。
[0014]可选地，所述第二激光系统包括1020nm激光系统和放大系统，所述第二激光系统发出高功率的泵浦光，包括：
[0015]通过所述1020nm激光系统和放大系统，产生高功率的泵浦光；
[0016]所述基于所述高功率的泵浦光产生耦合光，包括：
[0017]通过倍频系统，基于所述泵浦光产生作用于激发态到里德堡态的510nm耦合光。
[0018]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种太赫兹电场测量系统，所述太赫兹电场测量系统包括：
[0019]所述太赫兹电场测量系统包括：第一激光系统、第二激光系统、放大系统、倍频系
统、铯原气室、激光探测系统以及太赫兹源；
[0020]所述第一激光系统用于发出一级泵浦光和探测光；
[0021]所述第二激光系统和所述放大系统产生高功率的泵浦光；
[0022]所述倍频系统，基于所述高功率的泵浦光，产生作用于激发态到里德堡态的耦合光；
[0023]将所述一级泵浦光、探测光以及所述耦合光，反向进入铯原子气室进行里德堡原子的制备；
[0024]将太赫兹源作用于所述原子气室；
[0025]通过所述激光探测系统探测所述里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。
[0026]可选地，所述第二激光系统为1020nm的激光系统；
[0027]通过所述1020nm的激光系统和放大系统，产生高功率的泵浦光；
[0028]通过倍频系统，产生作用于激发态到里德堡态的510nm耦合光。
[0029]可选地，所述第一激光系统为852nm激光系统，所述852nm激光系统包含852nm激光器、EOM电光调制器以及852nm的饱和吸收装置，用于锁定852nm激光器到对应的原子跃迁线上。
[0030]可选地，其特征在于，所述倍频系统，是由驻波场中加入PPKTP线性极化晶体。
[0031]可选地，所述铯原子气室是由石英玻璃制成的长方体装的空心结构；
[0032]所述铯原子气室的上下表面设置有电极；
[0033]所述铯原子气室的内部具有铯原子气体以及缓冲气体。
[0034]可选地，所述激光探测系统为852nm雪崩光电探测器。
[0035]可选地，所述太赫兹源包括太赫兹发生器和太赫兹喇叭天线。
[0036]为了解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种太赫兹电场测量系统装置，所述装置包括：
[0037]第一发出模块，用于第一激光系统发出一级泵浦光和探测光；
[0038]第二发出模块，用于第二激光系统发出高功率的泵浦光；
[0039]生成模块，用于基于所述高功率的泵浦光产生耦合光；
[0040]制备模块，用于基于所述一级泵浦光、探测光以及所述耦合光，反向进入原子气室进行里德堡原子的制备；
[0041]作用模块，用于将太赫兹源作用于所述原子气室；
[0042]测量模块，用于通过探测所述里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。
[0043]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0044]本专利技术实施例提供的方案，通过第一激光系统发出一级泵浦光和探测光；第二激光系统发出高功率的泵浦光；基于高功率的泵浦光产生耦合光；基于一级泵浦光、探测光以及耦合光，反向进入原子气室进行里德堡原子的制备；将太赫兹源作用于原子气室；通过探测里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。本专利技术能够把碱金属原子制备到里德堡态，实现对亚THz波和THz波射频场的电场测量。利用里德堡EIT测量方法不需要激光作用下的冷原子真空系统，室温即可操作，测量范围广，实验装置小巧便携等优点，更加实用
化，并且实现THz频段的多波频率的精密测量。
附图说明
[0045]图1为本专利技术实施例提供的一种太赫兹电场测量方法的步骤流程图；
[0046]图2是本专利技术实施例提供的太赫兹电场测量系统的结构示意图；
[0047]图3是本专利技术实施例提供的原子能级跃迁图；
[0048]图4是本专利技术实施例提供的1020nm激光产生510nm激光倍频系统图；
[0049]图5是本专利技术实施例提供的带电极原子气室示意图；
[0050]图6是本专利技术实施例提供的太赫兹电场测量装置的结构示意图。
具体实施方式
[0051]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0052]参照图1，示出了本专利技术实施例提供的一种太赫兹电场测量方法的步骤流程图，如图1所示，该方法具体可以包括如下步骤：
[0053]步骤110：第一激光系统发出一级泵浦光和探测光。
[0054]第一激光系统为852nm激光系统；第一激光系统发出一级泵浦光和探测光。
[0055]在本专利技术的一种具体实现方式中，上述步骤110可以包括：
[0056]子步骤A1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太赫兹电场测量方法，其特征在于，所述方法包括：第一激光系统发出一级泵浦光和探测光；第二激光系统发出高功率的泵浦光；基于所述高功率的泵浦光产生耦合光；基于所述一级泵浦光、探测光以及所述耦合光，反向进入原子气室进行里德堡原子的制备；将太赫兹源作用于所述原子气室；通过探测所述里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一激光系统为852nm激光系统；所述第一激光系统发出一级泵浦光和探测光，包括：通过所述852nm激光系统产生作用于原子跃迁线的一级泵浦光和探测光。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二激光系统包括1020nm激光系统和放大系统，所述第二激光系统发出高功率的泵浦光，包括：通过所述1020nm激光系统和放大系统，产生高功率的泵浦光；所述基于所述高功率的泵浦光产生耦合光，包括：通过倍频系统，基于所述泵浦光产生作用于激发态到里德堡态的510nm耦合光。4.一种太赫兹电场测量系统，其特征在于，所述太赫兹电场测量系统包括：第一激光系统、第二激光系统、放大系统、倍频系统、铯原气室、激光探测系统以及太赫兹源；所述第一激光系统用于发出一级泵浦光和探测光；所述第二激光系统和所述放大系统产生高功率的泵浦光；所述倍频系统，基于所述高功率的泵浦光，产生作用于激发态到里德堡态的耦合光；将所述一级泵浦光、探测光以及所述耦合光，反向进入铯原子气室进行里德堡原子的制备；将太赫兹源作用于所述铯原子气室；通过所述激光探测系统探测所述里德堡原子的原子光谱对太赫兹源的电场进行测量。5.根据权利要求4所述的太赫兹电场...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁文婷，段崇棣，蔡春晓，王虎，杨文海，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：