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2022年07月23日
【中国科技网】我国学者实现基于里德堡原子的低频射频电场精密探测

科技日报记者 吴长锋

记者从中国科学技术大学获悉,该校郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组利用非共振外差方法,相关成果日前发表在国际应用物理期刊《应用物理评论》上。

里德堡原子由于其较大的电偶极矩和极化率等独特性质,在微波测量领域展现出巨大应用潜力。基于里德堡原子的量子传感器在测量精度﹑抗干扰性以及可朔源等方面有望超越传统微波接收系统,因此该研究方向受到广泛关注。尽管里德堡原子传感器在吉赫兹GHz高频微波频段探测取得了重要进展,但在兆赫兹MHz附近的低频波段却遇到困难,测量灵敏度较低,其主要原因在于低频电场与里德堡原子之间的耦合是一种弱的非共振相互作用,受限于光谱测量分辨率,人们难以测量微弱微波电场造成的扰动,这就限制了里德堡原子微波测量向低频波段的扩展。

在该研究中,研究团队基于AC Stark效应和非共振外差技术,通过引入一个本地振荡电场来放大系统对微弱信号电场的响应,最后通过测量探测光的电磁诱导透明光谱得到信号电场的强度。研究团队实现了对波长近10米30兆赫兹微波电场的高灵敏度测量。此外,研究团队还演示了一千赫兹振幅调制信号的传输和接收:通过对探测光束信号进行解调,并分别方波和正弦波调制下提取初始调制信息,保真度均达到98%。

这项研究成果提高了兆赫兹电场的原子传感器灵敏度,有助于原子电场传感技术的发展。该工作对里德堡原子传感器的在其他领域的应用,如远程通信、超视距雷达和射频识别也有参考价值。

(中国科大供图)

http://www.stdaily.com/index/kejixinwen/202207/940e9ee4b4894b7bafabf682b47d3a86.shtml

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