基于里德堡原子的电场测量.pdf

物 理 学 报 ．． ．，．
专题 ：量子精密计量与操控
基于里德堡原子 的电场测量术
黄巍 梁振涛 杜炎雄 颜辉十 朱诗亮
华南师范大学物理与电信工程学院，广东省量子调控工程与材料重点实验室，广州
南京大学物理学院，固体微结构物理 国家重点实验 室，南京
年 月 日收到；年 月 日收到修改稿
里德堡原子具有大的极化率、低的场 电离阈值和大的电偶极矩，对外部电磁场十分敏感，可 以用来测量电
场强度特别是微波电场的强度 ．利用里德堡原子的量子干涉效应 电磁诱导透明和 —效应测量
微波电场强度的灵敏度远高于传统采用偶极天线测量微波 电场 的灵敏度．此外，里德堡原子 电场计可以溯源
到 标准 物 理量 ，不 需 要额 外 校准 ；采 用 玻璃 探 头，对 待 测 电场 干 扰少 ；灵 敏度 也 不依 赖 于探 头 的物 理 尺 寸．同
时，该电场计还可 以实现对微波 电场的偏振方 向的测量，实现亚波长和近场区域电场成像与测量．通过选择不
同的里德堡能级，可以实现 — 超宽频段范围内微波 电场强度的测量．主要综述基于里德堡原子的电
场精密测量研究，详细介绍了里德堡原子电场计的原理与实验进展，并简单讨论了其发展方 向．
关键词 ：里德 堡 原子 ，电场 计，电磁诱 导透 明，—效应
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代 表 性 的工 作 包 括 “原 子 蜡 烛 ”，一种 将 电场 强度
引 言 稳定到原子拉 比频率的系统 【，引．对于 波段的微
波 电场 测量 ，则在 高分 辨率 的天气 雷达 和卫 星通 信
由于 原 子 体 系 具 有 可 重 复