基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及微弱电场探测技术，具体为一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置。解决了目前对于电场特别是微弱电场测量不够准确、灵敏度不够高的技术问题。一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法，包括以下步骤：（a）将两束激光相对且共线入射至一个内部充有碱金属原子蒸汽的样品池中；（b）采集经样品池出射后的第二束激光的信号并将其转化为相应的电信号；（c）对采集到的电信号进行分析，如果存在电场，就可以在信号上观察到具有斯塔克分裂现象的吸收光谱，进而求出电场E的强度。本发明专利技术利用碱金属原子里德堡能级的stark效应对电场进行测量，测量精度高，能测量微弱至mV/cm级别的电场强度。

【技术实现步骤摘要】
基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置
本专利技术涉及微弱电场探测技术，具体为一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置。
技术介绍
早在上个世纪，原子由于其可再生性，精确性以及高稳定性就已经被广泛用作测量标准。目前，原子钟已经实现了高于%?的精度。近来，利用原子作为标准测量磁场方面也取得了很大的进步，其精度可达

【技术保护点】
一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）将两束激光相对且共线入射至一个内部充有碱金属原子蒸汽的样品池中，其中第一束激光的波长与样品池中碱金属原子蒸汽的基态至第一激发态的跃迁共振；第二束激光的波长与碱金属原子蒸汽的第一激发态至里德堡态的跃迁共振；（b）采集经样品池出射后的第二束激光的信号并将其转化为相应的电信号；（c）对采集到的电信号进行分析，当样品池所在位置没有电场时，采集到的是第二束激光单峰吸收光谱的信号；当样品池所在位置存在电场时，电场将会导致碱金属原子的里德堡能级产生斯塔克效应，即里德堡能级发生分裂，能级的分裂与外界电场强度的关系可以表示为??????...

【技术特征摘要】
1.一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法，其特征在于，包括以下步骤:(a)将两束激光相对且共线入射至一个内部充有碱金属原子蒸汽的样品池中，其中第一束激光的波长与样品池中碱金属原子蒸汽的基态至第一激发态的跃迁共振；第二束激光的波长与碱金属原子蒸汽的第一激发态至里德堡态的跃迁共振；(b)采集经样品池出射后的第二束激光的信号并将其转化为相应的电信号；(C)对采集到的电信号进行分析，当样品池所在位置没有电场时，采集到的是第二束激光单峰吸收光谱的信号；当样品池所在位置存在电场时，电场将会导致碱金属原子的里德堡能级产生斯塔克效应，即里德堡能级发生分裂，能级的分裂与外界电场强度的关系可以表示为=,式中J r为里德堡能级发生分裂后的相邻能级之间的能量大小，a为碱金属原子的里德堡能级的极化率，A为样品池所在位置电场的强度；对第二束激光进行扫描，就可以在采集到的信号上观察到具有斯塔克分裂现象的多峰吸收光谱，根据吸收光谱可以获知Zir，结合a就可以求出电场万的强度。2.一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测装置，用于实现如权利要求1所述的方法，其特征在于，包括通过光纤顺次连接的第二激光发射装置(2)、内部充有碱金属原子蒸汽且侧壁上均设有光纤耦合头(10)的样品池(4)、设有两个出射端的光纤耦合/分束器(5)以及第一激光发射装置(I);第一激光发射装置(I)发射激光的波长与样品池(4)中碱金属原子蒸汽的基态至第一激发态的跃迁共振；第二激光发射装置(2)发射激光的波长与碱金属原子蒸汽的第一激发态至里德堡态的跃迁共振；所述样品池(4)的两个光纤耦合头(10)分别位于样品池(4)两个相对的侧壁上且共轴；所述连接第二激光发射装置(2)的光纤的另一端与样品池(4)上的一个光纤耦合头(10)相连接；光纤耦合/分束器(5)的一个出射端通过光纤与样品池(4)另一个光纤耦合头(10)相连接，光纤耦合/分束器(5)的入射端通过光纤与第一激光发射装置(I)相连接；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张临杰，赵建明，鲍善霞，贾锁堂，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：