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Infrared and Laser Engineering

基于铯里德堡原子的宽带太赫兹场强测量系统设计

张映昀 ZHANG Yingyun, 柴继旺 CHAI Jiwang, 刘贵祥 LIU Guixiang, 柳扬 LIU Yang, 韩顺利 Han Shunli

Published Jan 1, 2025• 3 citations
Publisher

Abstract

提出一种基于里德堡原子的可直接溯源至基本物理常数的0.1~0.5 THz太赫兹场强测量系统设计。热里德堡原子光谱对太赫兹电场进行探测时，利用量子相干效应得到电磁感应透明（Electromagnetically Induced Transparency，EIT）光谱；利用理论计算得到0.1~1.5 THz频段内存在大量频点可耦合电偶极矩大的里德堡跃迁，并使EIT光谱透射峰发生Autler-Townes劈裂（AT splitting），即证明利用里德堡原子可以实现宽频带范围内的准连续测量；最终利用同一原子气室实现了0.1~0.5 THz频段内多个频点太赫兹电场探测，且一定范围内测得AT劈裂宽度随作用在气室上的场强增大。可见，里德堡原子具有宽频带范围内高灵敏度太赫兹场探测能力，为里德堡原子在太赫兹雷达、安全检查、生物研究等方面的微弱太赫兹信号测量以及太赫兹计量的应用奠定了基础。

DOI
10.3788/irla20240289

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基于里德堡原子的模拟鱼类放电特征信号测量

詹德芳 De-fang ZHAN, 苏楠 Nan SU, 刘瑶 Yao LIU +4 more

本文中描述利用里德堡原子构建光学原子天线并开展鱼类放电特征信号的模拟测量。实验中采用级联双光子激发方案制备铯（133Cs）里德堡原子，利用反向共线光路获得消多普勒效应的电磁感应透明（electromagnetically induced transparency，EIT）光谱。电场中的里德堡原子有较强的Stark频移效应，原子能级频移通过单光子频率失谐引起EIT幅度变化。我们优化了原子天线工作于电场强度响应的近线性区域，利用EIT光谱技术测量时间相关的脉冲电场信号，测量并表征了多种鱼类放电特征信号。

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Autler-Townes Splitting vs. Electromagnetically Induced Transparency: Objective Criterion to Discern Between Them in any Experiment

Petr M. Anisimov, Jonathan P. Dowling, Barry C. Sanders

Autler-Townes splitting (ATS) and electromagnetically-induced transparency (EIT) both yield transparency in an absorption profile, but only EIT yields strong transparency for a weak pump field due to Fano interference. Empirically discriminating EIT from ATS is important but so far has been subjective. We introduce an objective method, based on Akaike's information criterion, to test ATS vs. EIT from experimental data and determine which pertains. We apply our method to a recently reported induced-transparency experiment in superconducting circuit quantum electrodynamics.

•Feb 2, 2011•1 citation

基于里德堡原子的无线电光学测量及其光谱处理技术（特邀）

吴金云 Wu Jinyun, 杨剑 Yang Jian, 高伟超 Gao Weichao +1 more

里德堡原子是一种高激发态的原子，具有较大电偶极矩，相邻能级差可覆盖DC~THz的超宽频谱范围，因而可以实现电磁场高灵敏、超宽带的传感接收。基于里德堡原子的无线电光学测量是通过碱金属原子在探测光和控制光等两束激光的精确调控下转变为里德堡原子，并使探测光透射光谱产生电磁诱导透明效应，进而在输入的无线电信号的作用下，使其透明光谱发生Autler-Townes (AT)劈裂，完成无线电信号到光学信号的转化，从而实现无线电信号频率、幅度、相位等信息的提取，具有直接解调、无需校准、抗电磁毁伤等特点。近年来，该技术在电场计量、电磁频谱侦测、通信、雷达等电子信息技术领域引起人们的强烈关注。该技术的关键在于如何从原子系统输出光谱中快速准确地提取出无线电信号的信息。针对静态无线电信号、动态无线电信号、单频无线电信号、多频无线电信号等不同类型的无线电信号，对应的信息提取和光谱处理方式也不同。依据不同类型的无线电信号，对基于里德堡原子的无线电光学测量及其光谱处理技术进行分类，并综述其原理、技术特点及国内外研究进展，最后结合该技术特点及其应用前景，对未来发展趋势作了展望。

Infrared and Laser Engineering•Jan 1, 2023•0 citations

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考虑消多普勒的光路配置时，级联三能级热原子四波混频（FWM）过程中残余的多普勒频移通常被忽略。然而当探测光与耦合光波长失配程度较大时，其残余多普勒频移会对FWM产生显著影响。本文研究了85Rb热原子D1线系中残余多普勒频移对自缀饰FWM的影响。通过改变耦合场强度可以确定所观测到的FWM谱线双峰结构为Autler-Townes （AT）分裂。这些AT分裂主要是由双光子共振原子群组残余的多普勒频移贡献的，其裂隙相对于耦合光失谐呈色散状分布，并随耦合光强度的增大而增大。相关研究结果有望用于光场的多普勒频移和热原子非相干衰减率测量。

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Objectively Discerning Autler-Townes Splitting from Electromagnetically Induced Transparency

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