[发明专利]一种基于里德堡原子的瞬时测频方法和系统

权利要求书

1.一种基于里德堡原子的瞬时测频方法，其特征在于，所述方法包括：

构建双通道里德堡原子态的测频结构；所述测频结构包括两个紧密排列、激发态不同的里德堡原子气室，第一光电探测器、第二光电探测器、数据采集模块以及信号处理器；

采用特定波长的激光照射两个里德堡原子气室，将内部的原子激发至里德堡态；待测微波信号穿过第一个里德堡原子气室，通过检测照射至第一光电探测器的探测光强度变化，得到第一响应值；同时待测微波信号穿过第二个里德堡原子气室，通过检测照射至第二光电探测器的探测光强度变化，得到第二响应值；

采用数据采集模块分别采集所述第一响应值和所述第二响应值，并传输到信号处理器中；

所述信号处理器根据所述第一响应值和所述第二响应值进行频率解算，并根据解算结果和频率对应表，采用查表法进行待测微波信号的频率瞬时测量，得到瞬时测频结果；

其中，所述信号处理器根据所述第一响应值和所述第二响应值进行频率解算，并根据解算结果和频率对应表，采用查表法进行待测微波信号的频率瞬时测量，得到瞬时测频结果，包括：

所述信号处理器执行所述第一响应值除以所述第二响应值的计算操作，得到记录数值；

根据记录数值在频率对应表中进行对照查询，唯一确定的微波信号频率，得到瞬时测频结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，激光包括：探测光和耦合光；两个所述里德堡原子气室是经过先验标定后的原子气室；先验标定的具体步骤包括：

固定探测光频率，扫描耦合光频率，当存在一微波信号频率满足某一能级跃迁条件时，得到探测光的EIT谱线，将所述耦合光频率锁定在EIT峰值处；

分别对两个原子气室施加幅度固定、频率不同的已知微波信号，测试并记录第一光电探测器和第二光电探测器的输出值，分别建立响应数据库，使得原子气室对观察频带内不同频率的微波信号具有先验的输出标定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号处理器根据所述第一响应值和所述第二响应值进行频率解算，并根据解算结果和频率对应表，采用查表法进行待测微波信号的频率瞬时测量，得到瞬时测频结果，步骤中频率对应表的建立步骤包括：

分别给所述第一光电测探测器和所述第二光电探测器建立频率和光电探测器响应关系表；

在相同频率下，利用所述信号处理器执行所述第一光电测探测器的响应值除以所述第二光电探测器的响应值的计算操作，记录数值，循环多次操作，得到多组记录值，并存储为频率对应表。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个所述里德堡原子气室内的激光强度变化量分别为：

，

其中，为第一个里德堡原子气室的探测光强度变化量，为第二个里德堡原子气室的探测光强度变化量，是某一特定激发态的第一个里德堡原子极化率，该值是关于待测微波场频率的函数，是某一特定激发态的第二个里德堡原子极化率，E是待测微波场的电场强度。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，两个所述里德堡原子气室激发所用的激光是采用同一套激光器系统，所述激光器系统用于生成不同波长的探测光和耦合光，通过激光分束器将所述探测光和所述耦合光各分成两束强度相同的探测光和耦合光，两束所述探测光分别输入第一个里德堡原子气室和第二个里德堡原子气室，第一束所述耦合光输入到第一个里德堡原子气室，第二束所述耦合光通过声光调制器进行波长偏移后输入到第二个所述里德堡原子气室。