Шанхайският институт по оптика и прецизни машини (SIPM) постига важен напредък в изследванията за откриване на микровълново електрическо поле Rydberg

Наскоро екип от изследовател Cheng Huadong от отдела за космически и астронавтически лазерни технологии и системи, Шанхайски институт за оптична прецизност и механични изследвания (SIPM) на Китайската академия на науките (CAS) и екип от проф. Chen Liqing от Източнокитайският нормален университет (ECNU) експериментално демонстрира за първи път Rydberg микровълнов сензор с висока чувствителност и висока преходна честотна лента в рубидиеви Rydberg атоми. Резултатите бяха публикувани като „Високочувствителна микровълнова електрометрия с подобрена моментна честотна лента“ в PHYSICAL REVIEW APPLIED ( Статията беше публикувана в PHYSICAL REVIEW APPLIED (Letter).
Ридберговите атоми са силно възбудени атоми с големи електрически диполни моменти, които са много чувствителни към външни електромагнитни полета. Поради тази причина е предложено да се измерват микровълновите електрически полета чрез използване на прозрачността на електромагнитната индукция (EIT) и ефектите на Autler-Townes (AT) на атомите на Rydberg. Чувствителността на откриване и моментната честотна лента са ключовите показатели на микровълновото откриване на Rydberg. Преди това висока чувствителност (55 nV cm?1 Hz?1/2) можеше да бъде получена на базата на Rydberg atom EIT, но моментната честотна лента беше ограничена до няколкостотин килохерца. Едновременната висока чувствителност и голямата моментна честотна лента са предизвикателство в областта на изследванията за откриване на микровълново електрическо поле в Ridburg.
Въз основа на техниката на смесване на шест вълни, изследователският екип експериментално демонстрира микровълнов сензор на Ридберг в рубидиева атомна газова камера на Ридберг, който едновременно постига висока чувствителност и висока моментна честотна лента, с максимална чувствителност на откриване от 62 nVcm-1Hz{{ {3}}/2 при моментна честотна лента до 10,2 MHz. Теоретичните и експерименталните резултати показват, че подобреният високочестотен отговор произлиза от ефекта на усилване на отрицателната странична лента на откритата светлина, генерирана от процеса на смесване на шест вълни. Резултатите от изследването ще усъвършенстват приложението на микровълновата сензорна технология Rydberg в радара и комуникацията.
Свързаната работа се подкрепя от Националната природонаучна фондация на Китай и други програми.

Фиг. 1 Принцип на микровълновия сензор Rydberg (a) Схематична диаграма на експерименталната настройка
(b) (c) Два процеса на смесване с шест вълни, генериращи положителни и отрицателни странични ленти

Фиг. 2 Чувствителност на микровълновия сензор на Rydberg (a) Суперекзотропен сигнал спрямо микровълнова мощност на сигнала (b) Чувствителност, определена от системния шум