基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统技术方案

本发明专利技术提供的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，包括探测激光传输模块、耦合激光传输模块、探测激光即插即用模块、耦合激光即插即用模块、量子信息感知模块和量子测控处理模块；所述探测激光传输模块通过探测激光即插即用模块连接至量子信息感知模块，所述耦合激光传输模块通过耦合激光即插即用模块连接至量子信息感知模块，所述探测激光传输模块、耦合激光传输模块、探测激光即插即用模块和耦合激光即插即用模块分别与量子测控处理模块连接。本发明专利技术将电磁波测量系统的感知、传输、控制环节互相分离，通过模块化的设计方式分别封装为不同的模块，并采用即插即用的方式进行快速连接，便于野外操作及远端操控。便于野外操作及远端操控。便于野外操作及远端操控。

【技术实现步骤摘要】
基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统


[0001]本专利技术涉及电磁波计量测试
，具体涉及一种基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统。

技术介绍

[0002]电磁波的精密测量一直是无线电
的热门话题，在气象探测、航空航天、生物传感及5G 通信领域有着广泛的应用。传统的计量方法已不足以精确识别出超高频或极弱电磁信号。因此，基于量子传感的电磁波精密测量技术应运而生。
[0003]以电场为例，现有的基于量子传感的电场测量技术，是利用里德堡原子的EIT效应（Electromagnetically Induced Transparency，电磁感应透明效应）及探测微波的Autler
‑
Townes分裂来实现微波电场的精密测量，即：（1）其中，表示普朗克常数，μ表示原子的微波跃迁矩阵元，λ
p
和λ
c
分别表示探测激光和耦合激光的中心波长，表示该光学谱线拟合获得EIT信号透射峰的光学频率间距。该测量技术将电场强度的测量转化为光学频率间距的测量，由于可以直接溯源到普朗克常数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，包括探测激光传输模块、耦合激光传输模块、探测激光即插即用模块、耦合激光即插即用模块、量子信息感知模块和量子测控处理模块；所述探测激光传输模块通过探测激光即插即用模块连接至量子信息感知模块，所述耦合激光传输模块通过耦合激光即插即用模块连接至量子信息感知模块，所述探测激光传输模块、耦合激光传输模块、探测激光即插即用模块和耦合激光即插即用模块分别与量子测控处理模块连接；所述探测激光传输模块用于发出频率稳定的探测激光，对探测激光进行声光AOM频移后输出到探测激光即插即用模块；所述耦合激光传输模块用于发出频率稳定的耦合激光，对耦合激光进行声光AOM频移后输出到耦合激光即插即用模块；所述探测激光即插即用模块用于将探测激光传输模块输出的探测激光输送至量子信息感知模块，并且在输送过程中对探测激光进行放大、滤波和保偏处理；所述耦合激光即插即用模块用于将耦合激光传输模块输出的耦合激光输送至量子信息感知模块，并且在输送过程中对耦合激光进行放大、滤波和保偏处理；所述量子信息感知模块用于将探测激光和耦合激光作用于原子蒸汽以产生EIT信号，并利用EIT信号感知待测的射频电磁信号；所述量子测控处理模块用于根据探测激光和耦合激光的中心波长，以及EIT信号分裂的两峰值频率，计算感知到的射频电磁信号的电场强度。2.根据权利要求1所述的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，所述探测激光即插即用模块包括沿探测激光的传输路径依次设置的探测激光放大单元、第一光滤波单元、第一保偏单元、第一二向色镜、第一聚焦镜和第一保偏传输光纤，还包括光学收集器；所述耦合激光即插即用模块包括沿耦合激光的传输路径依次设置的耦合激光放大单元、第二光滤波单元、第二保偏单元、第二二向色镜、第二聚焦镜和第二保偏传输光纤，还包括高速光电转换器。3.根据权利要求2所述的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，所述量子信息感知模块包括量子传感器和两个保偏光纤头；所述量子传感器包括具有密闭腔体的玻璃泡，所述玻璃泡的密闭腔体内封闭有碱金属原子蒸汽；所述两个保偏光纤头对称设置于玻璃泡的两侧且相对设置，两个保偏光纤头分别与探测激光即插即用模块的第一保偏传输光纤和耦合激光即插即用模块的第二保偏传输光纤对插连接。4.根据权利要求3所述的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，所述探测激光传输模块输出的探测激光，在探测激光即插即用模块中依次经过探测激光放大单元、第一光滤波单元、第一保偏单元后，由第一二向色镜反射至第一聚焦镜聚焦，再进入第一保偏传输光纤；第一保偏传输光纤将探测激光传输至量子传感器的一侧，以将原子蒸汽泵浦激发至第一激发态；所述耦合激光传输模块输出的耦合激光，在耦合激光即插即用模块中依次经过耦合激光放大单元、第二光滤波单元、第二保偏单元后，由第二二向色镜反射至第二聚焦镜聚焦，再进入第二保偏传输光纤；第二保偏传输光纤将耦合激光传输至量子传感器的另一侧，以
将处于第一激发态的原子蒸汽泵浦激发至里德堡态；探测激光被原子蒸汽吸收后产生的EIT信号，从量子传感器的另一侧输出至耦合激光传输模块的第二保偏传输光纤，经第二聚焦镜准直后，穿过第二二向色镜，并被高速光电转换器接收；所述高速光电转换器将EIT信号由光信号转换为电信号，并传输至量子测控处理模块进行存贮；被原子蒸汽吸收后剩余的耦合激光，从量子传感器的一侧输出至探测激光传输模块的第一保偏传输光纤，经第一聚焦镜准直后，穿过第一二向色镜，并被光学收集器收集。5.根据权利要求4所述的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，所述探测激光传输模块包括探测激光器、第一光学超稳腔、第一AOM频移单元和探测激光频率偏差信号处理电子环路；所述探测激光器用于发出探测激光；所述第一光学超稳腔和探测激光频率偏差信号处理电子环路用于对探测激光器发出的探测激光进行PDH稳频；所述第一AOM频移单元用于对稳频后的探测激光进行声光AOM频移后输出至探测激光即插即用模块。6.根据权利要求5所述的基于模块化的即插即用式量子传感电磁波测量系统，其特征在于，所述探测激光器发出的探测激光，经扩束准直调整为平行光束，经偏振调整后，被光学镜片采...

【专利技术属性】
技术研发人员：史信荣，杨尚维，常志方，罗旭东，
申请(专利权)人：广东省计量科学研究院华南国家计量测试中心，
类型：发明
国别省市：