Šanchajaus optikos ir tiksliųjų mašinų institutas (SIPM) daro didelę pažangą Rydbergo mikrobangų elektrinio lauko aptikimo tyrime

Neseniai Kinijos mokslų akademijos (CAS) Šanchajaus optinio tikslumo ir mechaninių tyrimų instituto (SIPM) Kosmoso ir astronautikos lazerinių technologijų ir sistemų katedros mokslininko Cheng Huadongo komanda ir prof. Chen Liqing komanda iš Kinijos mokslų akademijos. Rytų Kinijos normalusis universitetas (ECNU) pirmą kartą eksperimentiškai pademonstravo Rydberg mikrobangų jutiklį su dideliu jautrumu ir dideliu trumpalaikiu pralaidumu rubidžio Rydbergo atomuose. Rezultatai buvo paskelbti kaip "Labai jautri mikrobangų elektrometrija su padidintu momentiniu pralaidumu" PHYSICAL REVIEW APPLIED ( Straipsnis buvo paskelbtas PHYSICAL REVIEW APPLIED (Laiškas).
Rydbergo atomai yra labai sužadinti atomai, turintys didelius elektrinius dipolio momentus, kurie yra labai jautrūs išoriniams elektromagnetiniams laukams. Dėl šios priežasties buvo pasiūlyta išmatuoti mikrobangų elektrinius laukus, naudojant Rydbergo atomų elektromagnetinės indukcijos skaidrumą (EIT) ir Autler-Townes (AT) efektus. Aptikimo jautrumas ir momentinis pralaidumas yra pagrindiniai Rydberg mikrobangų aptikimo rodikliai. Anksčiau, remiantis Rydbergo atomu EIT, buvo galima gauti didelį jautrumą (55 nV cm?1 Hz?1/2), tačiau momentinis dažnių juostos plotis buvo apribotas iki kelių šimtų kilohercų. Vienu metu didelis jautrumas ir didelis momentinis pralaidumas yra iššūkis mikrobangų elektrinio lauko aptikimo tyrimų srityje Ridburge.
Remdamasi šešių bangų maišymo technika, tyrėjų komanda eksperimentiškai pademonstravo Rydberg mikrobangų jutiklį rubidžio Rydberg atominėje dujų kameroje, kuri vienu metu pasiekia didelį jautrumą ir didelį momentinį dažnių juostos plotį, o maksimalus aptikimo jautris yra 62 nVcm-1Hz{ {3}}/2, esant momentiniam iki 10,2 MHz dažnių juostos pločiui. Teoriniai ir eksperimentiniai rezultatai rodo, kad sustiprintas aukšto dažnio atsakas atsiranda dėl aptiktos šviesos neigiamos šoninės juostos stiprinimo efekto, kurį sukuria šešių bangų maišymo procesas. Tyrimo rezultatai paskatins Rydberg mikrobangų jutimo technologijos taikymą radare ir komunikacijoje.
Susijusį darbą remia Kinijos nacionalinis gamtos mokslų fondas ir kitos programos.

1 pav. Rydberg mikrobangų jutiklio principas (a) Eksperimentinės sąrankos schema
(b) (c) Du šešių bangų maišymo procesai, generuojantys teigiamas ir neigiamas šonines juostas

2 pav. Rydberg mikrobangų jutiklio jautrumas (a) Super-egzotropinis signalas, palyginti su signalo mikrobangų galia (b) Jautrumas, nustatomas pagal sistemos triukšmą