[发明专利]基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置

摘要

本发明涉及微弱电场探测技术，具体为一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法及装置。解决了目前对于电场特别是微弱电场测量不够准确、灵敏度不够高的技术问题。一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法，包括以下步骤：（a）将两束激光相对且共线入射至一个内部充有碱金属原子蒸汽的样品池中；（b）采集经样品池出射后的第二束激光的信号并将其转化为相应的电信号；（c）对采集到的电信号进行分析，如果存在电场，就可以在信号上观察到具有斯塔克分裂现象的吸收光谱，进而求出电场E的强度。本发明利用碱金属原子里德堡能级的stark效应对电场进行测量，测量精度高，能测量微弱至mV/cm级别的电场强度。

主权项

1.一种基于里德堡原子斯塔克效应的电场探测方法，其特征在于，包括以下步骤：（a）将两束激光相对且共线入射至一个内部充有碱金属原子蒸汽的样品池中，其中第一束激光的波长与样品池中碱金属原子蒸汽的基态至第一激发态的跃迁共振；第二束激光的波长与碱金属原子蒸汽的第一激发态至里德堡态的跃迁共振；（b）采集经样品池出射后的第二束激光的信号并将其转化为相应的电信号；（c）对采集到的电信号进行分析，当样品池所在位置没有电场时，采集到的是第二束激光单峰吸收光谱的信号；当样品池所在位置存在电场时，电场将会导致碱金属原子的里德堡能级产生斯塔克效应，即里德堡能级发生分裂，能级的分裂与外界电场强度的关系可以表示为，式中ΔW 为里德堡能级发生分裂后的相邻能级之间的能量大小，α为碱金属原子的里德堡能级的极化率，E为样品池所在位置电场的强度；对第二束激光进行扫描，就可以在采集到的信号上观察到具有斯塔克分裂现象的多峰吸收光谱，根据吸收光谱可以获知ΔW，结合α就可以求出电场E的强度。