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【中国科学报】里德堡原子微波频率梳谱仪研制成功

2022-07-20 中国科学报 王敏
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  中国科学技术大学郭光灿院士团队史保森、丁冬生课题组实现了一种基于里德堡原子的微波频率梳谱仪,该仪器在宽带微波探测领域具有应用前景。相关成果日前发表于《应用物理评论》。

  微波测量在通信、导航、雷达以及天文探测领域有重要作用。里德堡原子具有较大电偶极矩,可以对微弱电场产生很强的响应,因此可以用它作为微波传感器。近年来,里德堡原子传感器研究取得重要进展,但仍存在一些亟待解决的问题,比如受限于读出稳态信号的时间,目前可以实时接收的信号频率范围(瞬时带宽)通常只有几兆赫,严重影响实用化进程。

  此次研究中,研究团队基于室温铯原子体系,利用里德堡原子对微波的混频响应性质,将微波频率梳信号设置为本振信号,演示了基于里德堡原子微波频率梳谱仪的微波绝对频率测量方案。

  相比于之前系统的瞬时带宽,目前可实现的实时响应范围(125兆赫)提高了数倍,并且还有进一步提升的空间。此外,通过利用不同主量子数的里德堡态,系统实现了在不同中心频率下对具有1千赫调制带宽的信号的接收。

  该工作利用微波频率梳谱仪拓宽了里德堡原子对微波信号的响应范围,一定程度上弥补里德堡原子在微波探测中瞬时带宽窄的不足,实现在更宽范围内对信号绝对频率的测量。此外,该方法也可有效接收相位信息,有望应用于微波通信和测量等领域。

  相关论文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.014033

  (原载于《中国科学报》 2022-07-20 第1版 要闻)
打印 责任编辑:阎芳

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