[发明专利]一种毫米波检测方法及装置

权利要求书

1.一种毫米波检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

S10、将待检微波照射至原子样品池，通过六波混频将毫米波相干转化为可见光信号；

S20、测量可见光信号获得毫米波的幅度和相位；

所述的待检微波，其电场强度与光功率之间的关系如下：

其中，E为电场强度，P_L为光功率，c为真空光速，ε₀为真空介电常数，S为六波混频区域的横截面积，w_M为待检毫米波频率，w_L为可见光频率，F为待检毫米波与可见光的转换效率。

2.根据权利要求1所述的毫米波检测方法，其特征在于，所述的S10之前还包括；

S01、将原子制备到所需基态，施加驱动光和耦合光将原子的基态与里德堡态耦合；

S02、施加辅助微波场和辅助光场至里德堡态的原子系综上，分别耦合第四、五能级和第五、六能级。

3.一种毫米波检测装置，其特征在于，包括：碱金属样品池、正向激光器、反向激光器、辅助微波源、光电探测器、二向色镜和黑匣子，其中，

碱金属样品池：用于提供饱和蒸气压下的碱金属单质气体，通过六波混频将待检毫米波在气体原子系综内转化为可见光信号；

正向激光器：用于产生正向的驱动光并发射至碱金属样品池中，耦合碱金属样品池中原子的基态与中间态；

反向激光器：用于产生反向的耦合光及辅助光并发射至碱金属样品池中，耦合碱金属样品池中原子的中间态与里德堡态；

辅助微波源：用于向碱金属样品池发射辅助微波场；

二向色镜：用于将驱动光、生成的可见光信号、反向传输的耦合光与辅助光进行分束，其中，驱动光和生成的可见光信号分束至光电探测器探测，反向传输的耦合光和辅助光分束至黑匣子；

黑匣子：用于收集反向传输的耦合光和辅助光的分束光；

光电探测器：用于接收混频过程产生的可见光信号，检测获得毫米波的幅度和相位；

所述的待检毫米波，其电场强度与光功率之间的关系如下：

其中，E为电场强度，P_L为光功率，c为真空光速，ε₀为真空介电常数，S为六波混频区域的横截面积，w_M为待检毫米波频率，w_L为可见光频率，F为待检毫米波与可见光的转换效率。

4.根据权利要求3所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的正向激光器，其产生的正向驱动光为连续光信号，耦合光和辅助光耦合中间态和里德堡态，辅助微波场耦合三个近邻里德堡态，形成一个六能级系统。

5.根据权利要求4所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的六能级系统，包括基态能级S_1/2、中间态P_3/2的两个近邻能级和三个近邻里德堡态。

6.根据权利要求3所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的碱金属样品池内充满碱金属的饱和蒸气。

7.根据权利要求3所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的反向激光器，其产生的耦合光及辅助光的频率为碱金属样品池原子的里德堡跃迁频率。

8.根据权利要求3所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的正向激光器，其产生的正向驱动光为碱金属原子能级之间的跃迁频率。

9.根据权利要求3所述的毫米波检测装置，其特征在于，所述的碱金属，具体：碱金属原子为高主族序数原子。