基于Rydberg原子的高灵敏微波探测与通信

作者：樊佳蓓; 郝丽萍; 白景旭; 焦月春^*; 赵建明^*; 贾锁堂

来源：Acta Physica Sinica, 2021, 70(06): 96-102.

• Rydberg原子
• 微弱电磁场测量
• 通信

利用Rydberg原子作为微波传感器实现了微弱场的测量与通信.在铯原子蒸气池中,相向传输的探测光(852 nm)和耦合光(510 nm)与铯原子相互作用形成阶梯型三能级电磁感应透明光谱,用于实现Rydberg原子的光学探测.频率约为2.19 GHz的强微波场作为本地场(EL),共振耦合相邻的两个Rydberg能级|68D5/2>和|69P3/2>,与具有一定失谐δf的待测微弱信号场(Es)同时作用于Rydberg原子.Rydberg原子作为微波混频器可直接读出两束微波的差频信号,实现待测信号场的高灵敏探测,对应的最小测量值为E0=1.7μV/cm,频率分辨率小于1 Hz.在此基础上,对微弱信号场进行编码,实验上很好地还原了加载到微波弱场上的基带信号,测量的传输带宽达200 MHz,实现了微弱场条件下的通信.

• 单位
  量子光学与光量子器件国家重点实验室; 山西大学