基于里德堡原子量子效應(yīng)的微波電場空間高分辨率測量.pdf

1、以前測量微波電場的方法是使用帶阻抗的負載偶極天線和二極管探測器。這種傳統(tǒng)探測器是由二極管橫向放置在偶級天線上，當(dāng)它放置在一個電場中，二極管整流的電磁場和直流電壓被記錄，直流電壓的增大或減小隨電磁場的增大或減小變化。但是這種傳統(tǒng)的方法有自己的局限性，首先探測器的敏感度取決于它的尺寸大小而且需要被校準;其次金屬做的探測器會擾亂電場測量;最后探測器的靈敏度是有限的。由于這些缺點尋求到一種新的方法來測量微波電場，就是基于寬波段的里德堡原子電場測

2、量。用銫蒸汽池中被激發(fā)的里德堡原子制作溯源微波電場的傳感器。具體的就是用天線將微波電場轉(zhuǎn)換為電磁場，然后光學(xué)測量電磁場，以獲得微波電場的溯源標(biāo)準。由于激發(fā)態(tài)的里德堡原子與射頻場的相互作用，而且EIT-AT效應(yīng)在微波場的作用下引起了里德堡、態(tài)的能級分裂，所以通過分析探測到的分裂來分析微波電場。實際上，處于銫蒸汽池里的原子的作用是把微波電場的測量轉(zhuǎn)換為光頻的測量。所以我們的實驗是測量銫原子的電磁感應(yīng)透明（EIT）光譜在微波電場作用下的Aut

3、ler-Townes分裂寬度，從而得到了高分辨率的微波電場強度空間分布。還分別對正方體和圓柱體兩種不同幾何形狀的原子蒸汽池內(nèi)微波電場強度的一維分布及二維分布進行了測量，在實驗的角度上研究了銫蒸汽池的幾何形狀對微波電場測量影響。微波電場在蒸汽池內(nèi)的干涉效應(yīng)被認為是造成電場分布不均勻的主要原因。以上的這些實驗對于研究里德堡原子量子效應(yīng)的微波電場強度具有非常重要的意義。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　一，簡要的介紹了里德堡原子的性質(zhì)以

4、及EIT-AT效應(yīng)的概念、特點以及研究狀況。由于傳統(tǒng)的微波電場測量技術(shù)存在明顯的缺點，從而研究出了新的微波電場測量方法即寬波段的里德堡原子電場測量。
　　二，研究了基于里德堡原子的EIT-AT效應(yīng)探測微波電場的基本原理，詳細介紹了實驗裝置以及實驗過程中遇到的技術(shù)。
　　三，選取銫里德堡原子，對毫米波的微波場進行了測量，得到了高分辨率的電場強度空間分布特征。由于蒸汽池內(nèi)存在F-P效應(yīng)，從而導(dǎo)致電場分布不均勻，所以對正方體以及圓