[发明专利]基于冷里德堡原子干涉仪的微波电场强度计及其测量方法

摘要

本发明公开了一种基于冷里德堡原子干涉仪的微波电场强度计及其测量方法，所述微波电场强度计包括真空系统，用于冷却囚禁原子以产生冷原子团，该冷原子团用于制备里德堡态以及产生干涉效应，使相干原子态产生相位差；激光器，用于产生耦合光和探测光，将真空系统中的冷原子从基态相干激发到里德堡态；光电探测器，用于探测两束冷原子团因相干性而产生的干涉条纹；所述微波源，用于产生微波电场。本发明的微波电场强度计在相干分束与合束之间的演化过程中，让处在里德堡态的原子团与待测微波电场作用，产生交流斯塔克效应，将待测微波电场强度与交流斯塔克产生的相位关联起来，从而实现微波电场的精密测量。

主权项

基于冷里德堡原子干涉仪的微波电场强度计，其特征在于：包括光电探测器、真空系统、激光器和微波源，所述光电探测器、激光器和微波源的发射方向均朝向真空系统，其中：所述真空系统，用于冷却囚禁原子以产生冷原子团，该冷原子团用于制备里德堡态以及产生干涉效应，使相干原子态产生相位差；所述激光器，用于产生耦合光和探测光，将真空系统中的冷原子从基态相干激发到里德堡态；所述光电探测器，用于探测两束冷原子团因相干性而产生的干涉条纹；所述微波源，用于产生微波电场；测量时，采用拉曼脉冲型原子干涉仪，在冷原子团扩散的某个特定时刻，作用一个π/2拉曼激光脉冲操作，使冷原子从初态制备到基态与里德堡态的相干叠加态，处于里德堡态的冷原子与待测微波电场相互作用产生交流斯塔克效应，在交流斯塔克效应下，两个里德堡态有相对的能移，在这一过程中处于两个态的冷原子经历了两个不同的演化路径；再作用一个π/2拉曼激光脉冲操作，让两路径冷原子团相干合束，进而产生干涉条纹，将冷原子团相干叠加态的相位差信息转化到干涉条纹的移动上；通过有微波电场与无微波电场情况下干涉条纹的移动测得相位差，测出微波电场的强度。