【技术实现步骤摘要】
基于sspp芯片的空分复用多带里德堡原子射频接收系统，属于德堡原子探测。
技术介绍
1、电磁诱导透明光谱：利用一束强耦合光控制一束弱探测光透射原子的强度，扫描两束光与原子能级的双光子失谐，获得的探测光光谱。该技术是实现基于里德堡原子的微波/太赫兹电场测量的基础。
2、人工表面等离激元(sspp)芯片：一种超材料射频芯片，入射电磁波与电磁媒质相互作用，导致芯片表面电子发生集体振荡，产生一种表面混合电磁模式，具有低损耗，场增强等特性。可以在宽频率范围内具有高场增强能力和低传输损耗。
3、空分复用：使用多天线技术，将信号对准特定的发射源或接收站进行接收或发送。或者通过使用多个接收单元，提高对于信号的接收带宽和系统的灵活度。
4、现有技术，里德堡原子微波频率梳谱(phys.rev.applied 18,014033)采用矢量信号源的多音调制功能，通过具有多频率分量的微波频率梳本振信号结合里德堡原子系统，可以实现对于125mhz范围内信号的绝对频率探测，相位和幅度等测量功能。该技术存在以下问题：1、系统仅仅工作在近共振波段难以实现连续调谐；2、可以覆盖的探测范围受限于系统的最大调制频率，需要复杂的矢量调制信号源产生本振信号；系统成本高。
5、3、系统的接收灵敏度随着频率梳的个数增大而降低。
6、现有技术，基于铷铯双原子气室的多带里德堡原子微波接收技术(gordon,joshuaari；holloway,christopher lee；simons,matthew thomas,"
7、实验中采用了铷原子、铯原子两套双光子里德堡eit探测光路。该技术存在以下问题：
8、1、需要两套激发光路，四台激光器，方案复杂成本高。不利于集成。2、微波的接收频率受限与原子共振频率无法任意调谐。3、通过自由空间接收微波信号，里德堡原子与微波信号的耦合强度不高，接收灵敏度不高。
9、现有技术，基于多个跃迁末态同时耦合的多频带里德堡原子射频信号解调(davidh.meyer,joshua c.hill,paul d.kunz,and kevin c.cox phys.rev.applied 19,014025)
10、实验中通过不同频段的射频信号将初态56d5/2与59p3/2、573/2、547/2等不同里德堡末态同时耦合，实现对于多频段射频电场的同时解调。该技术存在以下问题：1、同时利用多个原子的射频跃迁，不同跃迁之间存在串扰，输出信号较强互相之间存在复杂调制。同时不同频段的本振信号之间互相影响会最佳工作点。2、参与测量的总的原子数目有限，跃迁路径复用越多单个频端的测量灵敏度越低。3、系统的接收频率依赖于原子能级共振频率，难以实现快速连续调谐。
11、在传统的微波传感系统中，由于混频器、带通滤波器和功率放大器等器件的限制，工作带宽难以跨倍频程。里德堡微波频率梳谱技术实现了对宽带范围内信号的响应，但系统的读出带宽受限。通过多频复用(包括里德堡微波频率梳等技术在内)和多能级耦合等方式，可以提高里德堡原子对宽频带电磁波的响应范围，但是同时使用多套跃迁路径，使得参与单个频带测量的原子数下降，导致测量的灵敏度和动态范围的降低。
技术实现思路
1、针对上述技术问题，本专利技术提供一种基于sspp芯片的空分复用多带里德堡原子射频接收系统，利用由人工表面等离激元(sspp)芯片和厘米尺寸的铷原子玻璃气室构成的紧凑型里德堡原子射频传感器模块，在两个模块化的原子接收机中演示了空分复用的多波段微波接收。多个不同的接收模块的使用解决了复用跃迁路径导致的灵敏度降低问题，每个接收模块的接收频率在200mhz到25ghz的超宽带范围内任意可调。该系统具有跨越六个倍频程的多波段微波同时处理能力。可以与经典天线配合使用，从而实现对于宽带自由空间射频信号的高灵敏度接收。
2、具体的技术方案为：
3、基于sspp芯片的空分复用多带里德堡原子射频接收系统，系统的接收部分由两个芯片集成式原子接收模块组成；所述的芯片集成式原子接收模块包括一个人工表面等离激元(sspp)芯片和一个铷原子玻璃气室；双光子里德堡eit激发采用了780nm的探测光和480nm的耦合光；这两束光通过二向色镜合束之后依次输入两个玻璃气室，其中探测光通过光电探测器收集，实现对铷里德堡原子的eit光谱的探测。
4、通过空分复用两个射频芯片集成式原子接收模块接收机系统实现了任意可调谐的双波段射频信号同时接收；
5、在单接收模块的基础上，通过低损耗射频线连接两个空间复用接收模块，并且从两个喇叭天线分别发射强本振信号，不同频段的信号通过与不同频率的本振场拍频，实现对于同一个待测射频信号的分频段信号读出；通过原子外差法，待测射频信号的信息从光电探测器读出的eit光谱中的拍频信号中提取；
6、本振射频场由两台射频信号源产生，然后通过一对微波喇叭天线发射到两个接收模块中的里德堡原子所在的位置；两个信号射频场分别由两台射频信号源产生，通过功率分配器合路，然后经过同轴连接器输入射频芯片，在芯片表面射频信号被转换为表面等离激元模式与里德堡原子耦合。
7、本专利技术具有的技术效果：
8、1.实现了空分复用的多波段微波接收，接收频率在200mhz到25ghz的超宽带范围内任意可调，本系统展示了跨越六个倍频程的多波段微波同时处理能力。
9、2.提高接收带宽的同时避免了灵敏度降低问题。空分复用的德堡原子微波接收系统使用多个不同的接收模块可以解决复用跃迁路径导致的灵敏度降低问题；超材料射频芯片与里德堡传感系统的集成，有助于释放里德堡原子潜在的高电场测量灵敏度，有利于原子接收机实现连续工作。
10、3.模块化设计，可拓展性强。基于sspp超材料射频芯片式集成设计，接收不同频段的原子天线是模块化的。其他微波元件可以被方便地集成到其中，提高了里德堡微波接收系统的易用性，紧凑性和扩展能力。超材料芯片的宽带工作性能强于普通传输线，如共面波导传输线，微带线等。
11、4.可调节性强。仅仅需要通过改变驱动场的频率可以实现利用不同原子能级探测不同频段的信号。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于SSPP芯片的空分复用多带里德堡原子射频接收系统，其特征在于，系统的接收部分由两个芯片集成式原子接收模块组成；所述的芯片集成式原子接收模块包括一个人工表面等离激元SSPP芯片和一个铷原子玻璃气室；双光子里德堡EIT激发采用了780nm的探测光和480nm的耦合光；这两束光通过二向色镜合束之后依次输入两个玻璃气室，其中探测光通过光电探测器收集，实现对铷里德堡原子的EIT光谱的探测；
【技术特征摘要】
1.基于sspp芯片的空分复用多带里德堡原子射频接收系统，其特征在于，系统的接收部分由两个芯片集成式原子接收模块组成；所述的芯片集成式原子接收模块包括一个人工表面等离激元sspp芯片和一个铷原子玻...
【专利技术属性】
技术研发人员：张力华，王启锋，丁冬生，
申请(专利权)人：合肥达芬奇量子科技有限公司，
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。