[发明专利]一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法及装置，其中，所述方法包括：生成两组极化正交的激光，其中，相同极化方向的探测光与耦合光对应组合，分别通过两组光纤传输，以将碱金属原子气室中的原子从基态激发到里德堡态；基于探测光、耦合光与碱金属原子的相互作用，形成三能级系统的EIT效应，得到EIT信号，其中，选择指定的微波频率，将微波源产生的微波电场加在所述碱金属原子气室上，以使得EIT信号产生劈裂，得到EIT‑AT分裂信号；通过示波器观察两组EIT‑AT分裂信号，并根据两组分裂信号的劈裂峰的左右峰峰值比，确定微波电场极化方向和激光极化方向的夹角范围光。本发明提供的技术方案，能够提高微波电场测量的精度。

技术领域

本发明涉及光学测量技术领域，具体而言，涉及一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法及装置。

背景技术

2012年，相关技术首次利用里德堡原子EIT和AT分裂，将微波电场强度的测量转化为光学频率测量，实验上实现了微波电场测量。次年，该技术又在微波测量的基础上，进行了微波极化方向的测量。2021年，相关技术基于里德堡原子实现了对射频识别标签近场散射场的矢量测量，通过三峰光谱特征的分析可以实现标签互补角的有效分辨，同时实现了对射频识别标签角度的识别，角度分辨率为1.64°。

但是，以上方法通过一组激光(探测光和耦合光看成一组光)来测量微波的极化方向，并不能完全有效地识别任意极化方向，且实验操作在自由空间中进行，其操作性、抗干扰性以及测试精确度都不太理想。因此，有必要提出一种技术方法，提高微波电场测量的精度。

发明内容

有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法及装置，能够通过测量微波极化的具体方向，降低透射峰信号产生的影响，从而提高微波电场测量的精度。

为实现上述目的，本发明一方面提供了一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量装置，所述装置包括：

倍频激光器(301)、半导体激光器(302)、双光路原子接收天线(303)、硅雪崩光电探测器(304)、示波器(305)、计算机控制端(306)，所述倍频激光器(301)和所述半导体激光器(302)分别连接于所述双光路原子接收天线(303)的两侧，所述硅雪崩光电探测器(304)用于探测所述双光路原子接收天线(303)的输出信号，并将输出信号输入所述示波器(305)；所述双光路原子接收天线(303)包括碱金属原子气室(401)、探测光尾纤插芯的光纤(402)、探测光渐变折射率透镜(403)、探测光准直套管(404)、探测光保护套管(405)、耦合光尾纤插芯的光纤(406)、耦合光渐变折射率透镜(407)、耦合光准直套管(408)、耦合光保护套管(409)，其中：

所述探测光尾纤插芯的光纤(402)与探测光渐变折射率透镜(403)共同胶固在探测光准直套管(404)内，探测光准直套管(404)胶固在探测光保护套管(405)内，耦合光尾纤插芯的光纤(406)与耦合光渐变折射率透镜(407)共同胶固在耦合光准直套管(408)内，耦合光准直套管(408)胶固在耦合光保护套管(409)内，探测光保护套管(405)与耦合光保护套管(409)分别胶固在碱金属原子气室(401)两侧。

在一个实施方式中，所述碱金属原子气室(401)为充有碱金属单质气体的封闭玻璃泡。

在一个实施方式中，所述探测光尾纤插芯的光纤(402)为单模保偏光纤。

在一个实施方式中，所述耦合光尾纤插芯的光纤(406)为单模光纤。

在一个实施方式中，探测光为852nm的激光，耦合光为509nm的激光。

本发明另一方面还提供了一种基于里德堡原子的微波电场极化方向测量方法，所述方法包括：

生成两组极化正交的激光，其中，相同极化方向的探测光与耦合光对应组合，分别通过两组光纤传输，以将碱金属原子气室中的原子从基态激发到里德堡态；