[发明专利]基于里德堡原子的电场增强的调幅波接收装置及测量方法

权利要求书

1.基于里德堡原子的电场增强的调幅波接收装置，包括有探测光发射单元（17）、耦合光发射单元（18），所述探测光发射单元（17）、耦合光发射单元（18）分别发射出具有相同偏振方向的探测光（a）、耦合光（b），在所述探测光（a）传输线路上依次设置有铯原子样品池（1）、光电探测器（10），所述耦合光（b）从所述铯原子样品池（1）的另一端射入进去，并与所述探测光（a）形成反向共线传播，待传输的基带信号（12）通过微波载波场（14）入射到铯原子样品池（1）中，所述探测光（a）、耦合光（b）的频率满足铯nD_5/2里德堡态原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明条件所需的频率，当探测光（a）的频率锁定在基态6S_1/2（F=4）到第一激发态6P_3/2（F'=5）的共振跃迁线上，并在第一激发态6P_3/2 （F'=5）到里德堡能级nD_5/2共振跃迁线的附近扫描耦合光（b）的频率时，所述光电探测器（10）即可探测到探测光（a）无多普勒背景的电磁感应透明光谱，其特征在于：所述待传输基带信号（12）通过数字转换器（13）转化为不同频率的数字信号并以相应频率的调幅方式加载到微波载波场（14）中，一起入射到铯原子样品池（1）中，所述铯原子样品池（1）位于增益电场（11）中，所述探测光（a）无多普勒背景的电磁感应透明光谱在增益电场（11）作用下会发生AC Stark频移和分裂，所述耦合光（b）的频率锁定在铯原子的第一激发态6P_3/2（F'=5）到里德堡能级nD_5/2，磁量子数m_j=1/2，探测光（a）和耦合光（b）的频率都锁定后，所述光电探测器（10）将探测到与数字信号频率相同频率的探测光（a）无多普勒背景的电磁感应透明光谱，并将其电磁感应透明光谱接入到频谱分析仪（15）提取出对应的频率信号，再经过PC端的分析系统（16）将提取的频率信号转换为对应的数字信号，即可实现基带信号读出。

2.根据权利要求1所述基于里德堡原子的电场增强的调幅波接收装置，其特征在于：所述探测发射单元（17）包括有第一激光发射器（2），在所述第一激光发射器（2）发射出探测光（a）的传输线路上依次设置有852nm的高反镜（3）、852nm的二分之波片（4）、852nm的偏振分光棱镜（5），所述探测光（a）的波长为852nm的激光；

所述耦合光发射单元（18）包括有第二激光发射器（6），在所述第二激光发射器（6）发射出耦合光（b）的传输线路上依次设置有双色镜（7）、510nm的二分之波片（8）、510nm的偏振分光棱镜（9），所述耦合光（b）的波长为510nm的激光；

所述探测光（a）从铯原子样品池（1）射出依次经过510nm的偏振分光棱镜（9）、510nm的二分之波片（8）、双色镜（7），并由所述光电探测器（10）探测。

3.根据权利要求2所述基于里德堡原子的电场增强的调幅波接收装置，其特征在于：所述双色镜（7）由510nm的高反镜和852nm高透镜组成。

4.根据权利要求2或3所述基于里德堡原子的电场增强的调幅波接收装置，其特征在于：所述铯原子样品池（1）为装有铯原子蒸汽的玻璃铯泡。