【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电磁波场强测量，特别是涉及一种基于里德堡原子的场强测量装置及方法。
技术介绍
1、电磁波测量技术与探测技术已在现代基础科学和工程应用中扮演着越来越重要的作用，从通信、雷达，如无线网络、基站和移动电话，到量子设备，如原子钟、离子陷俘和原子芯片。从大科学装置中高功率微波源的利用，到日常生活中食物的微波加热，都离不开电磁波测量技术的支撑。偶极天线作为电磁波测量与探测的主要设备，但是随着雷达、通信等应用发展，电磁波的频率也向高频发展，使得传统的天线设计和组装方法在需求紧凑化、低成本的收发器的短程通信系统及传感应用中变得不再适合，迫切的需求一种高性能、高灵敏度的电磁波测量与探测方法。
2、近十年来，基于里德堡原子的大极化率、大电偶极矩和长寿命等优异特性，人们发展了一种基于里德堡原子的电磁波场强测量技术，该技术具有场强测量灵敏度高(55nv/(cm·hz1/2))、频谱覆盖范围宽(0.1ghz-500ghz)、不受极限限制以及小型化等特点。在国内外引起了广泛关注，人们在相关理论、实验和应用方面开展了广泛的研究，逐渐成为该领域研究热点。
3、目前，基于里德堡原子的电磁波场强测量均采用eit(电磁感应透明，electromagnetically induced)型能级耦合结构，利用电磁波场强作用下里德堡原子的eit-at效应进行场强测量。这种结构中均需探测光和控制光反向传播且在气室中进行重合，这样在里德堡原子探头中就存在探测光与控制光两套光路结构，导致探头小型化光路调节困难、小型化设计与加工困难，限制该技术的应
技术实现思路
1、为解决上述技术问题，本申请提出了一种基于里德堡原子的场强测量装置及方法，具有光路简单、结构紧凑等优点，能够实现对0.1ghz到500ghz的电磁波场强的高灵敏度探测，可应用于无线通信、雷达以及电磁波场强计量等军民应用领域。
2、为解决上述技术问题，本申请提出了一种基于里德堡原子的场强测量装置，所述场强测量装置包括第一激光器、第二激光器、波分复用器、原子气室、光分离组件、光电探测器以及上位机；
3、所述原子气室设置于待测电磁波场内，所述第一激光器用于产生探测光，所述第二激光器用于产生控制光，所述波分复用器用于将所述探测光和所述控制光进行合束，并同向入射至所述原子气室中，所述探测光用于将所述原子气室内的原子从基态能级激发至亚稳态能级，所述控制光用于将所述原子从所述亚稳态能级激发至里德堡态能级；
4、所述光分离组件用于对从所述原子气室出射的所述探测光和所述控制光进行分离，所述光电探测器用于对分离后的所述探测光的强度进行检测，所述上位机用于基于所述探测光的强度计算所述待测电磁波场的场强信息。
5、其中，所述场强测量装置还包括光纤准直器，所述光纤准直器设置于所述波分复用器和所述原子气室之间，并用于同时对所述波分复用器输出的所述探测光和所述控制光进行准直。
6、其中，所述光分离组件包括二相色镜，所述二相色镜用于透射从所述原子气室出射的所述探测光，并反射从所述原子气室出射的所述控制光。
7、其中，所述光分离组件还包括滤光片，所述滤光片用于过滤经所述二相色镜透射的所述控制光。
8、其中，所述原子为铷原子，所述基态能级为5s1/2，f＝2精细能级，所述亚稳态能级为5p3/2，f`＝3精细能级，所述里德堡态能级为87d5/2。
9、其中，所述探测光的波长为780nm，所述控制光的波长480nm。
10、为解决上述技术问题，本申请还提出一种基于里德堡原子的场强测量方法，所述方法包括：
11、利用第一激光器用于产生探测光，并利用第二激光器用于产生控制光；
12、利用波分复用器用于将所述探测光和所述控制光进行合束，并同向入射至原子气室中，其中所述探测光用于将所述原子气室内的原子从基态能级激发至亚稳态能级，所述控制光用于将所述原子从所述亚稳态能级激发至所述里德堡态能级；
13、利用光分离组件对从所述原子气室出射的所述探测光和所述控制光进行分离；
14、利用光电探测器用于对分离后的所述探测光的强度进行检测；
15、利用上位机用于基于所述探测光的强度计算所述原子气室内的待测电磁波场的场强信息。
16、与现有技术相比，本申请的有益效果是：本申请提供的场强测量装置包括：第一激光器、第二激光器、波分复用器、原子气室、光分离组件、光电探测器以及上位机；所述原子气室设置于待测电磁波场内，所述第一激光器用于产生探测光，所述第二激光器用于产生控制光，所述波分复用器用于将所述探测光和所述控制光进行合束，并同向入射至所述原子气室中，所述探测光用于将所述原子气室内的原子从基态能级激发至亚稳态能级，所述控制光用于将所述原子从所述亚稳态能级激发至里德堡态能级；所述光分离组件用于对从所述原子气室出射的所述探测光和所述控制光进行分离，所述光电探测器用于对分离后的所述探测光的强度进行检测，所述上位机用于基于所述探测光的强度计算所述待测电磁波场的场强信息。本申请的场强测量装置具有光路简单、结构紧凑等优点，能够实现对0.1ghz到500ghz的电磁波场强的高灵敏度探测，可应用于无线通信、雷达以及电磁波场强计量等军民应用领域。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于里德堡原子的场强测量装置，其特征在于，所述场强测量装置包括第一激光器、第二激光器、波分复用器、原子气室、光分离组件、光电探测器以及上位机；
2.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于，所述场强测量装置还包括光纤准直器，所述光纤准直器设置于所述波分复用器和所述原子气室之间，并用于同时对所述波分复用器输出的所述探测光和所述控制光进行准直。
3.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于，所述光分离组件包括二相色镜，所述二相色镜用于透射从所述原子气室出射的所述探测光，并反射从所述原子气室出射的所述控制光。
4.根据权利要求3所述的场强测量装置，其特征在于，所述光分离组件还包括滤光片，所述滤光片用于过滤经所述二相色镜透射的所述控制光。
5.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于：所述原子为铷原子，所述基态能级为5S1/2，F＝2精细能级，所述亚稳态能级为5P3/2，F`＝3精细能级，所述里德堡态能级为87D5/2。
6.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于：所述探测光的波长为780nm，所述控制
7.一种基于里德堡原子的场强测量方法，其特征在于，所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于里德堡原子的场强测量装置，其特征在于，所述场强测量装置包括第一激光器、第二激光器、波分复用器、原子气室、光分离组件、光电探测器以及上位机；
2.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于，所述场强测量装置还包括光纤准直器，所述光纤准直器设置于所述波分复用器和所述原子气室之间，并用于同时对所述波分复用器输出的所述探测光和所述控制光进行准直。
3.根据权利要求1所述的场强测量装置，其特征在于，所述光分离组件包括二相色镜，所述二相色镜用于透射从所述原子气室出射的所述探测光，并反射从所述原子气室出射的所述控制光...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡进飞，王增斌，李娜，
申请(专利权)人：北京量子体系科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。