电磁场检测器制造技术

本发明专利技术提供了一种电磁场检测器

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁场检测器


[0001]本专利技术涉及电磁场检测器
。
特别地，本专利技术涉及射频
(Radio Frequency
，
RF)
检测器
。

技术介绍

[0002]诸如偶极天线的常规
RF
检测器利用金属导体，其中，电子响应于入射
RF
电场而沿着导体移动以产生小电流
。
除了仅检测
RF
信号之外，还可以通过将该电流
(
例如，利用电子电路
、
混频器
、
放大器以及数字化器
)
转换成解调后的经放大信号来创建
RF
接收器
。
[0003]在许多应用中，希望减小
RF
接收器的尺寸
。
然而，基于金属导体的常规
RF
接收器在尺寸上受到限制，这是因为灵敏度
、
频率以及导体长度之间的关系意味着对于给定应用，
RF
接收器在一定尺寸以下将不会充分执行
。
电气上的小天线是以低于其固有谐振的频率工作的天线，但是这些天线受
Chu
极限限制，
Chu
极限针对在给定频率下使用的任何天线设定最小尺寸
。
常规
RF
接收器的另一限制是感测弱
RF
信号的能力取决于接收器的增益，而该增益是由天线的设计来确定的
。
因此，常规天线的性能在尺寸
、
带宽以及灵敏度方面受到限制
。
[0004]一种新形式的
RF
接收器基于里德伯
(Rydberg)
原子
。
里德伯原子是具有被激发到非常高主量子数的一个或更多个电子的原子
。
这些里德伯原子具有多种有用特性，诸如非常大的偶极矩和长衰减周期
。
可以利用这些特性来创建可以在非常大频率范围
(
例如，从几百
MHz
到
1THz)
内接收和解调调幅
(Amplitude
‑
Modulated
，
AM)、
调频
(Frequency
‑
Modulated
，
FM)
以及调相
(Phase Modulated
，
PM)RF
电场的
RF
接收器
。
[0005]图1示出了示例性基于里德伯原子的
RF
接收器并且操作如下
。
提供了一种原子介质，在该示例中，该原子介质是填充有低密度碱原子蒸气
(
诸如铷
‑
85)
的玻璃单元
。
各个铷
‑
85
原子具有多个电子态，包括基态
(|1>)
和多个激发态
。
可以将铷
‑
85
原子的外部电子从基态
(|1>)
激发
(
例如，通过吸收特定波长的光子
)
到激发态
。
然后，电子可以从激发态衰减到较低激发态
(
即，处于较低能级的激发态
)
或者衰减到基态
(|1>)。
然而，这些跃迁中的一些是不允许的，因为它们是偶极禁止的
。
[0006]在
RF
接收器中，第一激光
(laser)(
被称为“探测”激光
)
以第一波长穿过原子介质，该第一波长对应于将铷
‑
85
原子的外部电子从其基态
(|1>)
提升到第一激发态
(|2>)
所需的能量
。
探测激光由带箭头的实线示出
。
第二激光
(
被称为“耦合”激光
)
也以相对大功率水平
(
与探测激光相比
)
并以第二波长沿相反方向穿过原子介质，该第二波长对应于将铷
‑
85
原子的外部电子从第一激发态
(|2>)
提升到里德伯态
(|3>)
所需的能量
。
耦合激光由带箭头的虚线示出
。
禁止从里德伯态
(|3>)
到基态
(|1>)
的跃迁，以使基态
(|1>)
被削减
(depopulated)
，因此较少的原子可以吸收工作在第一波长的探测激光
。
因此，原子介质对于探测激光变得更加透明，使得探测激光的透射率增加，从而在光检测器处是可观测的
。
这种现象被称为电磁感应透明
(Electromagnetically Induced Transparency
，
EIT)
，并且所接收的信号被称为
EIT
信号
。
具体地，以上描述是阶梯
(ladder)
方案
EIT
效应，但是本领域技术人员将理解，
EIT
效应可以通过另选电子跃迁来实现，诸如
Vee
方案和
Lambda
方案
。
[0007]一旦原子介质变得对探测激光透明，就可以利用进一步的物理效应来检测
RF
电场
。
由于与基态相比，当处于里德伯态时，铷
‑
85
原子的外部电子更进一步远离原子核，因此产生大偶极矩，并且它变得对入射
RF
电场进行响应
。
入射
RF
电场可以造成电子从里德伯态到相邻里德伯态的进一步跃迁
。
如果不禁止从相邻里德伯态到基态的跃迁，则电子随后可能下降到基态，以使原子介质变得对探测激光不太透明，从而导致
EIT
信号的幅度
(amplitude)
下降
。EIT
信号的幅度的这种下降与入射
RF
电场的幅度成正比，从而产生基于里德伯原子的
AM RF
接收器
。
还示出了基于里德伯原子的
RF
接收器检测调频
RF
场和调相
RF
场
。
不管所使用的调制方案如何，基于里德伯原子的
RF
检测器均可以被配置成通过选择耦合激光的特定第二波长来检测特定频率的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】其中，
Ω
c
是所述耦合信号的
Rabi
频率，
Γ1是离开所述传输介质的第一激发态的跃迁率，以及
Γ2是离开所述传输介质的所述预定激发态的跃迁率
。6.
根据权利要求5所述的电磁场检测器，其中，所述控制器被配置成控制所述耦合激光器的功率值和
/
或横截面积，以使所述耦合信号的所述强度致使
Ω
c2
＜
Γ1Γ2。7.
根据权利要求5或权利要求6所述的电磁场检测器，其中，所述多个相互作用区中的各个相互作用区皆是蒸气单元中的区域
。8.
根据权利要求7所述的电磁场检测器，其中，所述多个相互作用区从所述蒸气...

【专利技术属性】
技术研发人员：F，
申请(专利权)人：英国电讯有限公司，
类型：发明
国别省市：