[发明专利]基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法及装置

权利要求书

1.一种基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)将三束激光同光轴入射至一个充有金属原子蒸气的透明蒸气池中，蒸气池中原子从基态一次次被跃迁到里德堡态，探测经蒸气池透射出的入射光，对探测的光信号频率与入射激光频率不同的光信号进行除杂后送示波器上显示出电信号；

2)激光器发出太赫兹光通过透镜进入蒸气池，蒸气池原子跃迁到五能级里德堡态，经蒸气池透射出的光被探测后转换为电信号进入示波器，示波器显示带EIT分裂信号的电信号界面，出现分裂的双峰，即EIT共振分裂成两个，出现AT分裂现象时，说明外加太赫兹波场被探测到；

3)在可探测到蒸气池中太赫兹波电场的情况下，在太赫兹光路中加入所需探测标准生物样品并建立浓度梯度，通过外加太赫兹频率进行扫频，观察EIT-AT光谱图，建立太赫兹频率-EIT分裂间隔曲线图，出现的特征峰为所探测标准生物样品特征峰；改变样品浓度，样品浓度越高，对太赫兹波的光强吸收越强，同样通过外加太赫兹频率进行扫频，得到改变后浓度下的太赫兹频率-EIT分裂间隔曲线图；最终建立标准生物样品成分、浓度、太赫兹频率对应的EIT分裂间隔参照图或表格；

4)将待测生物样品代替步骤3)标准生物样品放入太赫兹光路中，通过外加太赫兹频率进行扫频，探测EIT-AT光谱图，将获取的分裂间隔和对应的太赫兹频率与步骤3)获得的参照图或表格进行对比，获取检测样本成分以及浓度。

2.根据权利要求1所述基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法，其特征在于，所述步骤4)检测样本成分浓度最低达纳克量级。

3.根据权利要求1所述基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法的检测装置，其特征在于，包括3台激发激光器、太赫兹发生器、光学器件、内部充有金属原子的蒸气池以及其下方的用于对蒸气池进行探测的探测器；第一激发激光器发出的激光直接打到蒸气池；第二激发激光器发出激光经过第一反射镜反射和第三激发激光器发出激光透射过第一反射镜后一起打到分束镜上；激光经过分束镜分成两束光，一束透射光打到蒸气池，另一束反射光打到第二反射镜后经过反射进入参考光探测器被探测；第一激发激光器发出的中心波长与蒸气池中原子的基态和第一激发态跃迁共振，第二、三激发激光器发出的激光使原子从第一激发态跃迁到第二激发态，达到第二激发态后跃迁到里德堡态；太赫兹发生器发出的太赫兹光分别依次经过透镜打到蒸气池中；探测器和参考光探测器一同连接示波器。

4.根据权利要求3所述基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法的检测装置，其特征在于，测试样品置于所述透镜和蒸气池之间的光路中。

5.根据权利要求4所述基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法的检测装置，其特征在于，所述透明蒸气池中金属原子和所述3台激发激光器波长参数进行协同调整，获得透明蒸气池中里德堡态。

6.根据权利要求5所述基于五能级里德堡量子态的太赫兹生物检测方法的检测装置，其特征在于，所述第一反射镜为反第二激发激光器输出光波长而透第三激发激光器输出光波长的双色镜。