| 专利类型： | 发明专利 |
| 申请/专利号： | CN202210075117.0 |
| 申请日期： | 2022-01-22 |
| 公告/公开号： | CN114487621A |
| 公开日期： | 2022-05-13 |
| 主分类号： | G01R29/12(2006.01);G;G01;G01R;G01R29 |
| 分类号： | G01R29/12(2006.01);G01R29/12 |
| 申请/专利权人： | 山西大学 |
| 发明/设计人： | 焦月春;赵建明;白景旭 |
| 主申请人地址： | 030006 山西省太原市小店区坞城路92号 |
| 专利代理机构： | 太原申立德知识产权代理事务所(特殊普通合伙) |
| 代理人： | 杜怀宇 |
| 国别省市代码： | 山西;14 |
| 主权项： | 1.一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率电场测量装置，其特征在于：包括有电场测量仪，所述电场测量仪包括第一激光光源(2)、第二激光光源(7)、本地场(15)，沿第一激光光源(2)的激光传播方向分为两路，一路依次设置有852nm的二分之波片(3)、852nm的偏振分光棱镜(4)、852nm的偏振旋转器(5)、铯原子样品池(1)；另一路依次设置有高反射率反射镜(6)、第二光电探测器(13)； 沿第二激光光源(7)的激光传播方向依次设置有510nm的二分之波片(8)、510nm的偏振分光棱镜(9)、852nm高透和510nm高反的双色镜(10)，852nm高透和510nm高反的双色镜(10)的两侧分别设置有510nm的偏振旋转器(11)、第一光电探测器(12)； 第一光电探测器(12)、第二光电探测器(13)与减法器(14)连接； 本地场(15)用以对电磁感应透明光谱发生作用，使电磁感应透明光谱发生AC Stark频移和分裂。 2.利用权利要求1中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：包括有如下步骤： 第一步：第一激光光源(2)发出波长为852nm的激光作为探测光，探测光的频率锁定在铯原子的基态6S1/2(F＝4)到第一激发态6P3/2(F'＝5)的共振跃迁线上，探测光经过852nm的二分之波片(3)和852nm的偏振分光棱镜(4)分成两束，一束经过852nm的偏振旋转器(5)从铯原子样品池(1)的一端入射到装有铯原子蒸气的玻璃铯泡的铯原子样品池(1)中，透过铯原子样品池(1)的探测光，通过510nm的偏振旋转器(11)和852nm高透的双色镜(10)入射到第一光电探测器(12)上进行探测；另一束作为参考光，经过高反射率反射镜(6)入射到第二光电探测器(13)上进行探测；第一光电探测器(12)和第二光电探测器(13)输出的信号经过减法器(14)相减，去除激光的功率波对实验的影响； 第二步：第二激光光源(7)发出波长510nm的激光作为耦合光，耦合光耦合铯原子的第一激发态6P3/2(F'＝5)与里德堡能级nD5/2，耦合光经过510nm的二分之波片(8)、510nm的偏振分光棱镜(9)、852nm高透和510nm高反的双色镜(10)和510nm的偏振旋转器(11)从铯原子样品池(1)的另一端入射进铯原子样品池(1)中，与探测光在铯原子样品池(1)中反向共线传播； 第三步：所述第一激光光源(2)和第二激光光源(7)发出的两种激光频率应满足铯原子nD5/2里德堡态原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明条件；在第一激发态6P3/2(F'＝5)到里德堡能级nD5/2的共振跃迁线的附近扫描波长510nm耦合光的频率，可使第一光电探测器(12)探测到852nm的探测光的无多普勒背景的电磁感应透明光谱； 第四步：电磁感应透明光谱在本地场(15)作用下会发生AC Stark频移和分裂，在本地场(15)作用下，nD5/2里德堡态的电磁感应透明光谱会频移并分裂为磁量子数mj＝1/2、3/2和5/2的能级，由于mj＝1/2能级的极化率最大，因此将510nm耦合光的频率锁定到里德堡态原子的能级频移到极化率很大处，将510nm耦合光的频率锁定到第一激发态6P3/2(F'＝5)到里德堡能级nD5/2，mj＝1/2能级的共振跃迁线上； 第五步：将所述电场测量仪放置于待测电场中，固定本地场(15)的强度，扫描其频率，当其与待测电场的频率差小于10MHz时，在第一光电探测器(12)中可以观测到差频信号P，差频信号P的幅值大小正比于本地场(15)和待测电场强度的乘积ELES，即P∞ELEScos(2πΔf·t)，其中，EL、ES分别为本地场和信号场的电场强度，Δf为本地场与信号场的频率差，t为时间，因此在本地场的强度固定的情况下，根据差频信号P的大小可直接推出待测电场强度的大小，实现信号场强度的测量，任何频率的电场都会引起nD5/2里德堡态能级产生ACStark频移，因此待测电场的频率为任意连续频率。 3.利用权利要求2中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第一步中的852nm的二分之波片(3)和852nm的偏振分光棱镜(4)构成一个探测光功率控制器。 4.利用权利要求2中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第一步中的852nm的偏振旋转器(5)用来调整探测光的偏振。 5.利用权利要求2中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第二步中的510nm的二分之波片(8)和510nm的偏振分光棱镜(9)构成一个耦合光功率控制器。 6.利用权利要求2中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第二步中的510nm的偏振旋转器(11)用来调整耦合光的偏振。 7.利用权利要求2中所述一种基于里德堡原子AC Stark效应的连续频率微波电场强度测量装置的测量方法，其特征在于：所述第三步中所述第一激光光源(2)和第二激光光源(7)入射到铯原子样品池(1)的激光具有相同的极化方向。 |