一种微波电场测量系统及其灵敏度增强方法技术方案

本发明专利技术公开了一种微波电场测量系统，包括探测光源、耦合光源、碱金属原子气室、光腔和信号分析单元；探测光源发出的探测光的频率与原子能级基态到中间态跃迁共振，经模式匹配后入射到放置在光腔中的碱金属原子气室后，从光腔的另一端出射；耦合光源发出的耦合光的频率与原子能级中间态到里德堡态跃迁共振，并与探测光在光腔外合束后同时入射到碱金属原子气室中；光腔位于探测光、耦合光合束后的光路上；信号分析单元设置于光腔射出端的光路上；对光腔对FP腔透射出的探测光进行分析，并提取出待测微波电场强度；还公开对应灵敏度增强方法；可以有效提升透射光谱的频率分辨率，有效提高对弱电场的探测能力，从而增强微波电场测量的灵敏度。敏度。敏度。

【技术实现步骤摘要】
一种微波电场测量系统及其灵敏度增强方法


[0001]本专利技术属于射频与激光设备领域，具体涉及一种灵敏度增强的微波电场测量系统与方法。

技术介绍

[0002]里德堡原子微波电场测量是一种基于量子相干效应的新型测量方法，可以实现GHz
‑
THz超宽频段内微波电场的高灵敏度测量，同时具有动态范围大、测量不确定度小、可溯源至基本物理常数等优势。利用处于高激发态里德堡原子的电磁诱导透明效应(EIT)和Autler
‑
Townes(AT)分裂光谱，可以把对微波电场强度的测量转化为对EIT
‑
AT光谱分裂频率Δf的测量，即其中h为普朗克常数，μ
MW
为对应微波跃迁的电偶极矩。
[0003]2012年,美国J.P.Shaffer研究组首次在实验上利用
87
Rb原子四能级EIT
‑
AT系统实现了灵敏度为～30μVcm
‑1Hz
‑
1/2
的微波电场测量，随后利用探测光频率调制、微波场幅度调制、超外差探测等技术增强本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波电场测量系统，其特征在于，包括探测光源(100)、耦合光源(101)、碱金属原子气室(110)、光腔(120)和信号分析单元(130)；所述探测光源(100)提供探测激光用于实现里德堡激发和微波电场测量，探测光源(100)发出的探测光的频率与原子能级基态到中间态跃迁共振，经模式匹配后入射到放置在光腔(120)中的碱金属原子气室(110)后，从光腔(120)的另一端出射；所述耦合光源提供耦合激光用于实现里德堡激发，耦合光源(101)发出的耦合光的频率与原子能级中间态到里德堡态跃迁共振，并与探测光(100)在光腔(120)外合束后同时入射到碱金属原子气室(110)中；所述光腔(120)仅反射探测光，位于探测光、耦合光合束后的光路上；所述信号分析单元(130)设置于光腔(120)射出端的光路上；对光腔(120)透射出的探测光进行分析，并提取出待测微波电场强度。2.根据权利要求1所述的微波电场测量系统，其特征在于，还包括再泵浦光源(102)；所述再泵浦光源提供再泵浦光用于实现基态原子再泵浦，再泵浦光源(102)发出的再泵浦光的频率与基态高能级到过渡态跃迁共振，并与探测光(100)在光腔(120)外合束后同时入射到碱金属原子气室(110)中；此时光腔(120)位于探测光、耦合光及再泵浦光合束后的光路上。3.根据权利要求1
‑
2任一权利要求所述的微波电场测量系统，其特征在于，所述光腔(120)为FP腔。4.根据权利要求1
‑
2任一权利要求所述的微波电场测量系统，其特征在于，所述碱金属原子气室(110)为处于饱和蒸气压的碱金属原子气室。5.根据权利要求1
‑
2任一权利要求所述的微波电场测量系统，其特征在于，所述碱金属原子气室的碱金属为铷或铯或钾。6.一种微波电场测量系统，其特征在于，包括一号激光器(200)、二号激光器(201)；三号激光器(202)、三号反射镜(220)、长通二相色镜(221)、偏振分束棱镜(222)、一号反射镜(210)、二号反射镜211)、铷原子气室(230)、二号反射镜(211)、压电陶瓷(212)、偏振分束棱镜(223)、一号光电探测器(240)、二号光电探测器(241)；所述一号激光器(200)发出频率与原子能级基态到中间态跃迁共振的激光作为探测光，经模式匹配后分为光束
①

【专利技术属性】
技术研发人员：谢礼杨，成红，胡金萌，李强，吕亮，武春风，
申请(专利权)人：中国航天三江集团有限公司，
类型：发明
国别省市：