[发明专利]直接溯源至原子高激发态间跃迁频率的射频源校准方法

摘要

本发明是一种直接溯源至原子高激发态间跃迁频率的射频源频率校准方法。本发明是利用高激发态原子在射频场电场作用下导致原子高激发态的量子相干效应，产生能级分裂，通过测量两个分裂透射光谱峰的特征比值可以将测量射频场的频率有效溯源至原子的能级间隔。可将频率测量基准直接与原子的跃迁频率进行比对，有效提高频率测量的准确性。本发明可以将射频场频率直接溯源至原子的跃迁频率，为高频射频场频率测量提供了一种新的方法，并且具有很好的测量准确度和自校准特性。

主权项

1.一种直接溯源至原子高激发态间跃迁频率的射频源校准方法，其特征在于，包括如下步骤：（a）、将一束频率共振于碱金属原子基态至第一激发态能级跃迁线的激光作为探测光，将该探测光分成两束强度相同的线偏振的平行光后均由同一侧入射至内部充有碱金属原子蒸汽的原子气室内，两束平行的探测光与碱金属原子作用后从原子气室另一侧透射并同时被差分探测器探测；（b）、引入一束耦合光，共振于碱金属原子的第一激发态至某个里德堡态nl，该耦合光由原子气室的另一侧入射至原子气室且与其中一束探测光反向共线；（c）、扫描耦合光频率，差分探测器就可以获得关于探测光的无多普勒背景的透射光谱；（d）、将此原子气室置于待校准的射频电场空间内，选择碱金属原子的里德堡态nl到另一个里德堡态n’l’的共振跃迁频率在射频电场频率附近，碱金属原子原有的阶梯型三能级就变为四能级体系，这时差分探测器获得的探测光的透射光谱将发生双峰分裂得到两个透射峰；调整产生射频场的射频源的频率，当透射光谱中两个透射峰高度的比值为1时，说明此时射频场的频率严格对应于碱金属原子里德堡态nl和n’l’的共振跃迁频率，此时射频场频率值就可以被有效直接溯源至原子跃迁频率；（e）、将产生射频场的射频源显示的频率与步骤（d）所得到的射频场频率值进行对比并对射频源进行校准，就实现了将射频源频率直接溯源至原子的跃迁频率。