[发明专利]基于里德堡原子量子相干效应的射频电场频率的测量方法

摘要

本发明涉及一种基于里德堡原子量子相干效应的射频电场频率的测量方法。本发明的目的是解决现有的射频电场频率测量方法存在的测量误差大、难以实现精确测量的技术问题，提供一种基于里德堡原子量子相干效应的射频电场频率的测量方法。本发明采用的技术方案是利用里德堡原子的电磁感应透明光谱在待测射频电场作用下会产生射频边带，通过测量边带光谱与EIT主光谱之间的频率间隔，从而测得待测射频电场的频率。本发明直接基于原子能级参数进行测量，测量过程可以溯源到基本物理常数，可以利用原子参数进行自校准，对待测电场没有干扰，不依赖于外界的测量标准；本发明具有非常高的测量精度和自校准特性，整个方法实现起来十分简单，易于推广应用。

主权项

一种基于里德堡原子量子相干效应的射频电场频率的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将装有碱金属原子蒸气的玻璃铯泡作为原子样品池(1)，在原子样品池(1)的两侧分别设有高反射率反射镜(4)和双色镜(5)，在双色镜(5)的外侧设有光电探测器(6)；(b)第一激光光源(2)发出探测光，将探测光的频率锁定在碱金属原子基态到第一激发态的共振跃迁线上，探测光经高反射率反射镜(4)从原子样品池(1)的一端入射到原子样品池(1)中，穿过原子样品池(1)的探测光经双色镜(5)入射到光电探测器(6)上进行探测；(c)第二激光光源(3)发出耦合光，耦合光经双色镜(5)从原子样品池(1)的另一端入射到原子样品池(1)中，与探测光在原子样品池(1)中反向共线传播，耦合光耦合碱金属原子的第一激发态与里德堡能级nS1/2态或nD5/2，3/2态；(d)第二激光光源(3)在碱金属原子的第一激发态到里德堡能级nS1/2态或nD5/2，3/2态的共振跃迁线附近扫描耦合光的频率，使光电探测器(6)探测到无多普勒背景的电磁感应透明光谱；(e)将测量射频电场频率的装置放置于待测射频电场中，在待测射频电场的作用下，(d)步骤中所述的电磁感应透明光谱产生射频边带，边带谱线出现的位置满足如下公式：式中，为约化的普朗克常量；ων,N为产生N级射频边带所需的激发光频率；Wν表示EIT主峰出现的位置；ωRF为待测射频电场的频率；N为边带级数，N为偶数；测量边带谱线与EIT主峰Wν位置之间的频率间隔，再除以其对应的边带级数N，即测得待测射频电场的频率。