基于里德堡原子外差传感器的宽带高灵敏探测

里德堡原子外差技术通过引入辅助本振场可以极大地提升探测灵敏度，在雷达、电子侦察和通信方面具有广阔的应用潜力。本文在一个2 cm长的室温铯原子气室中，利用相向传输的探测光（852 nm）和耦合光（509 nm）将铯原子激发至里德堡态，用于实现里德堡原子光学探测。实验中分别用喇叭天线和平行板波导作为谐振区和非谐振区的微波发射装置，利用里德堡原子外差技术，实现了谐振区2.63 GHz处最小场强为220.94 nV/cm和非谐振区300 MHz处最小场强为19 μV/cm的微波电场测量，测量灵敏度分别为-131.9（dBm/cm2）/Hz和-93.2（dBm/cm2）/Hz。原则上，通过调谐激光频率激发碱金属原子至不同的里德堡态，并结合谐振区和非谐振区里德堡原子对电场的不同响应，可以在宽带连续频谱范围内实现对微波电场的高灵敏度探测。