基于里德堡原子量子效應(yīng)的微波電場(chǎng)空間高分辨率測(cè)量.pdf

1、以前測(cè)量微波電場(chǎng)的方法是使用帶阻抗的負(fù)載偶極天線和二極管探測(cè)器。這種傳統(tǒng)探測(cè)器是由二極管橫向放置在偶級(jí)天線上，當(dāng)它放置在一個(gè)電場(chǎng)中，二極管整流的電磁場(chǎng)和直流電壓被記錄，直流電壓的增大或減小隨電磁場(chǎng)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(cè)器的敏感度取決于它的尺寸大小而且需要被校準(zhǔn);其次金屬做的探測(cè)器會(huì)擾亂電場(chǎng)測(cè)量;最后探測(cè)器的靈敏度是有限的。由于這些缺點(diǎn)尋求到一種新的方法來(lái)測(cè)量微波電場(chǎng)，就是基于寬波段的里德堡原子電場(chǎng)測(cè)

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(chǎng)的傳感器。具體的就是用天線將微波電場(chǎng)轉(zhuǎn)換為電磁場(chǎng)，然后光學(xué)測(cè)量電磁場(chǎng)，以獲得微波電場(chǎng)的溯源標(biāo)準(zhǔn)。由于激發(fā)態(tài)的里德堡原子與射頻場(chǎng)的相互作用，而且EIT-AT效應(yīng)在微波場(chǎng)的作用下引起了里德堡、態(tài)的能級(jí)分裂，所以通過(guò)分析探測(cè)到的分裂來(lái)分析微波電場(chǎng)。實(shí)際上，處于銫蒸汽池里的原子的作用是把微波電場(chǎng)的測(cè)量轉(zhuǎn)換為光頻的測(cè)量。所以我們的實(shí)驗(yàn)是測(cè)量銫原子的電磁感應(yīng)透明（EIT）光譜在微波電場(chǎng)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(chǎng)強(qiáng)度空間分布。還分別對(duì)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(chǎng)強(qiáng)度的一維分布及二維分布進(jìn)行了測(cè)量，在實(shí)驗(yàn)的角度上研究了銫蒸汽池的幾何形狀對(duì)微波電場(chǎng)測(cè)量影響。微波電場(chǎng)在蒸汽池內(nèi)的干涉效應(yīng)被認(rèn)為是造成電場(chǎng)分布不均勻的主要原因。以上的這些實(shí)驗(yàn)對(duì)于研究里德堡原子量子效應(yīng)的微波電場(chǎng)強(qiáng)度具有非常重要的意義。
　　本文的主要內(nèi)容:
　　一，簡(jiǎn)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(diǎn)以及研究狀況。由于傳統(tǒng)的微波電場(chǎng)測(cè)量技術(shù)存在明顯的缺點(diǎn)，從而研究出了新的微波電場(chǎng)測(cè)量方法即寬波段的里德堡原子電場(chǎng)測(cè)量。
　　二，研究了基于里德堡原子的EIT-AT效應(yīng)探測(cè)微波電場(chǎng)的基本原理，詳細(xì)介紹了實(shí)驗(yàn)裝置以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程中遇到的技術(shù)。
　　三，選取銫里德堡原子，對(duì)毫米波的微波場(chǎng)進(jìn)行了測(cè)量，得到了高分辨率的電場(chǎng)強(qiáng)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(chǎng)分布不均勻，所以對(duì)正方體以及圓