[发明专利]一种提高微波电场幅度测量灵敏度的装置和方法

权利要求书

1.一种提高微波电场幅度测量灵敏度的装置，其特征在于，所述装置包括：里德堡原子微波电场传感器、调制单元和分析单元；

所述里德堡原子微波电场传感器，用于将探测光和耦合光在铷原子蒸汽池中相对传播并严格重合，形成里德堡原子的电磁感应透明，在施加微波源产生的待测微波电场后发生Autler-Townes分裂，在对所述探测光的频率进行线性扫描后得到EIT-AT分裂光谱；

所述调制单元，用于调制所述待测微波电场的幅度，得到所述EIT-AT分裂光谱的色散信号，所述色散信号用于表征所述待测微波电场幅度的大小；

所述分析单元，用于分析不同微波强度下的EIT-AT分裂光谱与对应的色散信号，确定微波电场幅度测量的灵敏度。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述里德堡原子微波电场传感器包括：光电探测器、喇叭天线和声光调制器；

所述光电探测器位于所述铷原子蒸汽池正下方，用于接收穿过所述铷原子蒸汽池的所述探测光；

所述喇叭天线，用于将所述待测微波电场作用于所述铷原子蒸汽池；

所述声光调制器，用于对所述探测光的频率进行线性扫描，得到EIT-AT分裂光谱。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述探测光的波长为780nm，作用于铷原子的能级1和能级2，光强为60μW，光斑直径为800μm，偏振为线偏振光；

所述耦合光的波长为480nm，作用于铷原子的能级2和能级3，光强为50mW，光斑直径为900μm，偏振为线偏振光；

所述待测微波电场的频率为14.2GHz，作用于铷原子的能级3和能级4，偏振为线偏振。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述探测光和所述耦合光的偏振通过偏振片调节。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述调制单元包括：信号发生器和锁相放大器；

所述信号发生器，用于产生TTL信号，幅度调制所述微波源的输出功率；

所述锁相放大器，用于接收幅度调制后的EIT-AT分裂光谱，将所述TTL信号作为参考信号进行调制解调，得到所述EIT-AT分裂光谱的色散信号。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述调制单元具体用于：通过改变所述微波源的输出功率测量不同微波电场强度下的EIT-AT分裂光谱，在不同输出功率下，幅度调制得到对应的色散信号，通过所述色散信号中的两个过零点的点之间的距离表征所述待测微波电场幅度的大小。

7.一种提高微波电场幅度测量灵敏度的方法，其特征在于，所述方法包括：

S100、将探测光和耦合光在铷原子蒸汽池中相对传播并严格重合，形成里德堡原子的电磁感应透明，在施加微波源产生的待测微波电场后发生Autler-Townes分裂，在对所述探测光的频率进行线性扫描后得到EIT-AT分裂光谱；

S200、调制所述待测微波电场的幅度，得到所述EIT-AT分裂光谱的色散信号，所述色散信号用于表征所述待测微波电场幅度的大小；

S300、分析不同微波强度下的EIT-AT分裂光谱与对应的色散信号，确定微波电场幅度测量的灵敏度。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S100包括：

通过光电探测器接收穿过所述铷原子蒸汽池的所述探测光；

通过喇叭天线将所述待测微波电场作用于所述铷原子蒸汽池；

通过声光调制器对所述探测光的频率进行线性扫描，得到EIT-AT分裂光谱。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，S200包括：

通过信号发生器产生TTL信号，幅度调制所述微波源的输出功率；

通过锁相放大器接收幅度调制后的EIT-AT分裂光谱，将所述TTL信号作为参考信号进行调制解调，得到所述EIT-AT分裂光谱的色散信号。