Shanghai Institute Of Optics And Precision Machinery (SIPM) Membuat Kemajuan Penting dalam Penyelidikan Pengesanan Medan Elektrik Rydberg Microwave

Baru-baru ini, pasukan penyelidik Cheng Huadong dari Jabatan Angkasa dan Teknologi Laser Astronautik dan Sistem, Institut Ketepatan Optik dan Penyelidikan Mekanikal (SIPM) Shanghai Akademi Sains China (CAS), dan pasukan Prof. Chen Liqing dari Universiti Normal China Timur (ECNU) telah menunjukkan secara eksperimen buat pertama kalinya penderia gelombang mikro Rydberg dengan kedua-dua kepekaan tinggi dan lebar jalur sementara tinggi dalam atom rubidium Rydberg. Hasilnya telah diterbitkan sebagai "Elektrometri gelombang mikro yang sangat sensitif dengan lebar jalur serta-merta yang dipertingkatkan" dalam ULASAN FIZIKAL DIGUNAKAN ( Makalah itu diterbitkan dalam ULASAN FIZIKAL DIGUNAKAN (Surat).
Atom Rydberg ialah atom yang sangat teruja dengan momen dipol elektrik yang besar, yang sangat sensitif terhadap medan elektromagnet luaran. Atas sebab ini, ia telah dicadangkan untuk mengukur medan elektrik gelombang mikro dengan menggunakan kesan ketelusan aruhan elektromagnet (EIT) dan Autler-Townes (AT) atom Rydberg. Kepekaan pengesanan dan lebar jalur serta-merta ialah indeks utama pengesanan gelombang mikro Rydberg. Sebelum ini, kepekaan tinggi (55 nV cm?1 Hz?1/2) boleh diperoleh berdasarkan atom Rydberg EIT, tetapi lebar jalur serta-merta dihadkan kepada beberapa ratus kilohertz. Kepekaan tinggi serentak dan lebar jalur segera yang besar merupakan satu cabaran dalam bidang penyelidikan pengesanan medan elektrik gelombang mikro di Ridburg.
Berdasarkan teknik pencampuran enam gelombang, pasukan penyelidik menunjukkan secara eksperimen penderia gelombang mikro Rydberg dalam ruang gas atom rubidium Rydberg yang pada masa yang sama mencapai kepekaan tinggi dan lebar jalur segera yang tinggi, dengan kepekaan pengesanan maksimum 62 nVcm-1Hz{ {3}}/2 pada lebar jalur serta-merta sehingga 10.2 MHz. Keputusan teori dan eksperimen menunjukkan bahawa Tindak balas frekuensi tinggi yang dipertingkatkan berasal daripada kesan peningkatan jalur sisi negatif cahaya yang dikesan yang dihasilkan oleh proses pencampuran enam gelombang. Hasil penyelidikan akan memajukan aplikasi teknologi penderiaan gelombang mikro Rydberg dalam radar dan komunikasi.
Kerja berkaitan disokong oleh Yayasan Sains Semula Jadi Kebangsaan China dan program lain.

Rajah 1 Prinsip penderia gelombang mikro Rydberg (a) Gambar rajah skematik persediaan eksperimen
(b) (c) Dua proses pencampuran enam gelombang menghasilkan jalur sisi positif dan negatif

Rajah 2 Sensitiviti penderia gelombang mikro Rydberg (a) Isyarat super-eksotropik berbanding kuasa gelombang mikro isyarat (b) Kepekaan ditentukan oleh hingar sistem