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——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實(shí)現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機(jī)構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】里德堡原子微波頻率梳譜儀研制成功

2022-07-20 中國科學(xué)報 王敏
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語音播報

  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊史保森、丁冬生課題組實(shí)現(xiàn)了一種基于里德堡原子的微波頻率梳譜儀,該儀器在寬帶微波探測領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。相關(guān)成果日前發(fā)表于《應(yīng)用物理評論》。

  微波測量在通信、導(dǎo)航、雷達(dá)以及天文探測領(lǐng)域有重要作用。里德堡原子具有較大電偶極矩,可以對微弱電場產(chǎn)生很強(qiáng)的響應(yīng),因此可以用它作為微波傳感器。近年來,里德堡原子傳感器研究取得重要進(jìn)展,但仍存在一些亟待解決的問題,比如受限于讀出穩(wěn)態(tài)信號的時間,目前可以實(shí)時接收的信號頻率范圍(瞬時帶寬)通常只有幾兆赫,嚴(yán)重影響實(shí)用化進(jìn)程。

  此次研究中,研究團(tuán)隊基于室溫銫原子體系,利用里德堡原子對微波的混頻響應(yīng)性質(zhì),將微波頻率梳信號設(shè)置為本振信號,演示了基于里德堡原子微波頻率梳譜儀的微波絕對頻率測量方案。

  相比于之前系統(tǒng)的瞬時帶寬,目前可實(shí)現(xiàn)的實(shí)時響應(yīng)范圍(125兆赫)提高了數(shù)倍,并且還有進(jìn)一步提升的空間。此外,通過利用不同主量子數(shù)的里德堡態(tài),系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在不同中心頻率下對具有1千赫調(diào)制帶寬的信號的接收。

  該工作利用微波頻率梳譜儀拓寬了里德堡原子對微波信號的響應(yīng)范圍,一定程度上彌補(bǔ)里德堡原子在微波探測中瞬時帶寬窄的不足,實(shí)現(xiàn)在更寬范圍內(nèi)對信號絕對頻率的測量。此外,該方法也可有效接收相位信息,有望應(yīng)用于微波通信和測量等領(lǐng)域。

  相關(guān)論文信息:https://doi.org/10.1103/PhysRevApplied.18.014033

  (原載于《中國科學(xué)報》 2022-07-20 第1版 要聞)
打印 責(zé)任編輯:閻芳

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