[发明专利]一种射频电场极化方向的测量方法

说明书

本发明涉及一种射频电场极化方向的测量装置及方法。本发明的目的是解决现有的射频电场极化方向测量装置和方法存在测量误差大的技术问题。本发明采用的技术方案是：一种射频电场极化方向的测量装置，包括样品池、第一激光光源、第二激光光源、高反射率反射镜、双色镜、光电探测器、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片和第二偏振分光棱镜；一种射频电场极化方向的测量方法，采用射频缀饰的里德堡原子电磁感应透明效应谱线对电场极化方向的感应，实现射频电场极化方向的测量。本发明是基于原子参数进行测量，克服了现有的电场极化方向测量方法误差大的缺点，整个方法实现起来十分简单，便于实现微小型化。

技术领域

本发明涉及一种射频电场极化方向的测量方法。

背景技术

对射频电场极化方向的测量在精密测量以及军事科技等领域具有重大的意义。现有的测量射频电场极化方向的装置和方法是利用标准天线，通过测量接收到的射频功率随着接收天线的角度变化，推算出射频电场的极化方向，在此测量过程中，首先需要对天线进行良好的校准，而校准天线的误差很大；其次对于GHz以下的射频场，所需的天线尺寸太过庞大，且天线本身也会辐射射频场，对被测场产生干扰，因此测量精度较差，难以实现高空间分辨率的测量。

发明内容

本发明的目的是解决现有的射频电场极化方向测量装置和方法存在的测量误差大的技术问题，提供一种射频电场极化方向的测量方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种射频电场极化方向的测量方法，所述射频电场极化方向的测量方法基于以下装置，该装置包括样品池、第一激光光源、第二激光光源、高反射率反射镜、双色镜、光电探测器、第一半波片、第一偏振分光棱镜、第二半波片和第二偏振分光棱镜；所述第一激光光源为探测光光源，高反射率反射镜设在探测光光路上，所述第一半波片、第一偏振分光棱镜、样品池、第二偏振分光棱镜、第二半波片、双色镜和光电探测器依次序设在高反射率反射镜的反射光路上；所述第二激光光源为耦合光光源且设在双色镜的耦合光入射口，所述第一半波片和第一偏振分光棱镜构成探测光功率控制器，用来产生固定极化方向的线偏振探测光；所述第二半波片和第二偏振分光棱镜构成耦合光功率控制器，用来产生固定极化方向的线偏振耦合光；所述高反射率反射镜和双色镜的正面与水平面成45度夹角。

所述射频电场极化方向的测量方法包括如下步骤：

(a)第一激光光源发出探测光，将探测光的频率锁定在铯原子的基态6S_1/2到激发态6P_3/2的共振跃迁线上，探测光经过高反射率反射镜、第一半波片和第一偏振分光棱镜从样品池的一端入射到样品池中，透过样品池的探测光通过第二偏振分光棱镜、第二半波片和双色镜入射到光电探测器上进行探测；

(b)第二激光光源发出耦合光，耦合光耦合铯原子的第一激发态6P_3/2与里德堡能级nD_5/2，耦合光经过双色镜、第二半波片和第二偏振分光棱镜从样品池的另一端入射进样品池中，与探测光在样品池中反向共线传播；

(c)第二激光光源在第一激发态6P_3/2到里德堡能级nD_5/2共振跃迁线的附近扫描耦合光的频率，使光电探测器探测到无多普勒背景的电磁感应透明光谱；

(d)将射频电场极化方向的测量装置放置于待测射频电场中，在待测射频电场的作用下，(c)步骤中所述的电磁感应透明光谱发生Stark频移和分裂，产生不同磁量子数的能级谱线，同时产生由射频电场调制里德堡能级的偶级边带，依据下列同一电场下不同磁量子数的谱线激发强度公式计算磁量子数m_j＝5/2的Stark光谱的激发强度和磁量子数m_j＝1/2的二级边带光谱的激发强度：