[发明专利]基于微波频率梳的里德堡原子微波电场传感器及探测方法

权利要求书

1.基于微波频率梳的里德堡原子微波电场传感器的探测方法，所述的基于微波频率梳的里德堡原子微波电场传感器，包括探测光(1)、修饰光(2)、耦合光(3)三束光，三束光均入射并激发处于含铯玻璃泡(4)中的原子到里德堡态；

含铯玻璃泡(4)外设有喇叭天线(5)、微波频率梳(13)、待测信号场(14)，微波频率梳(13)的微波频率梳信号和待测信号场(14)的待测信号通过微波合路器(12)进入喇叭天线(5)加载到含铯玻璃泡(4)上；

还包括差分探测器(10)，用于读取拍频信号；差分探测器(10)与数据处理系统(11)连接，数据处理系统(11)分析拍频信号；

其特征在于，包括以下步骤：

修饰光(2)、耦合光(3)通过第二个二向色镜(8)合束，由第三个二向色镜(7)反射进入含铯玻璃泡(4)内；探测光(1)经过双反镜(9)分为两束光路，两束光路均透过第一个二向色镜(6)，其中一束光路在含铯玻璃泡(4)内与修饰光(2)、耦合光(3)反射的光路重合；然后微波频率梳(13)和待测信号场(14)通过微波合路器(12)进入喇叭天线(5)加载到含铯玻璃泡(4)中的里德堡原子实现混频；

所述的微波频率梳(13)，包括一系列具有固定相位和频率间隔一定的单音信号叠加；其第i个梳齿的频率表示为：

f_i＝N·f_r+f₀

其中，N为频率梳梳齿数目，f_r为重复频率，也就是梳齿的频率间隔，f₀为偏置频率,也就是频率梳的起始频率；

拍频信号是通过差分探测器(10)读取耦合光(3)处于零失谐附近的探测光(1)透射信号得到；通过数据处理系统(11)分析该信号，得到拍频信号的幅度、频率、相位信息；

所述的拍频信号的幅度：

S_Beat∝|E_LO||E_SIG|cos(Δω+Δφ)

此处E_LO代表与信号发生拍频的最近邻频率梳梳齿分量，|E_LO|是该频率梳梳齿分量的场强，E_SIG代表待测信号场(14)，|E_SIG|是待测信号场(14)场强，Δω是E_LO与E_SIG的频率差，Δφ是E_LO与E_SIG的相位差；通过单个微波频率梳就可以获得待测信号场(14)的相位和幅度信息。