非线性材料的微波传感理论

本书主要利用里德堡原子半径大、辐射寿命长、跃迁偶极矩大和极化率大等特性，通过里德堡电磁诱导透明实现可溯源到国际标准单位制的微波传感器的构建。首先，通过微波-光学的激发方法实现里德堡原子P 3/2 和F 7/2系列量子亏损的测量；其次，利用多载波调制技术精确测量里德堡相干光谱的Autler-Townes 分裂，并通过光学谐振腔与里德堡原子的强耦合效应进一步提高里德堡态相干光谱的信噪比；最后，通过构建多种能级结构的里德堡原子系统，利用多微波辅助的量子相干效应，实现弱场条件下里德堡原子相干光谱分辨率的提升。 本书的特色是提出多载波调制技术，实现光场噪声的有效抑制。首次在实验上采用光学谐振腔与里德堡原子的强耦合效应实现了微波场强度的精确测量；并利用多微波辅助的量子相干效应实现弱微波场强度的高效检测。 本书可以作为高等院校从事原子分子物理、微波传感、量子通信等相关领域研究人员的参考用书，对有关专业技术人员也有一定的参考价值。

无

第1章 绪论 001 1.1 里德堡原子 002 1.1.1 碱金属里德堡原子的基本性质及制备 002 1.1.2 外场中的里德堡原子 007 1.1.3 里德堡原子的应用 011 1.2 里德堡原子相干光谱的研究进展 018 1.2.1 基于微波场辅助的里德堡EIT光谱 018 1.2.2 基于里德堡EIT光谱的微波场强测量 019 1.2.3 里德堡态的跃迁能量测量 022 1.2.4 里德堡态的量子亏损研究 023 1.3 本书主要内容及章节安排 025 第2章 微波场中里德堡原子激发跃迁理论研究 027 2.1 里德堡原子的量子亏损理论研究 028 2.1.1 里德堡原子的波函数 028 2.1.2 相邻里德堡态的跃迁矩阵元 030 2.1.3 里德堡态的量子亏损 032 2.2 基于里德堡原子的微波场辅助EIT 光谱理论研究 034 2.2.1 三能级系统的密度矩阵方程及稳态解 034 2.2.2 微波场辅助的四能级系统密度矩阵方程及稳态解 037 2.2.3 光学腔辅助的四能级系统理论模型 039 2.2.4 微波场辅助的五能级系统密度矩阵方程及稳态解 041 2.3 本章小结 045 第3章 基于微波场辅助里德堡EIT 光谱的量子亏损测量 047 3.1 微波-光学跃迁光谱 050 3.1.1 微波场的单光子激发 050 3.1.2 微波场的双光子激发 055 3.2 微波场辅助的里德堡EIT 光谱 060 3.2.1 微波场辅助里德堡EIT光谱的理论模型 060 3.2.2 微波场辅助里德堡EIT光谱的实验研究 063 3.2.3 里德堡态跃迁能量的精密测量 067 3.3 里德堡态量子亏损的精密测量 068 3.3.1 nP和nF态量子亏损的精密测量 068 3.3.2 量子亏损测量结果的评估与讨论 070 3.4 本章小结 070 第4章 高分辨率里德堡原子相干光谱实验分析 073 4.1 基于里德堡原子的微波场辅助EIT 光谱 074 4.1.1 里德堡原子的EIT-ATS效应 074 4.1.2 失谐微波场辅助的里德堡EIT光谱 079 4.1.3 多载波调制的高分辨率EIT光谱 080 4.1.4 基于AT分裂方法的微波场强测量 082 4.2 基于光学腔辅助的里德堡EIT 光谱 083 4.2.1 光学谐振腔的基本原理及系统搭建 083 4.2.2 光学腔的强耦合效应研究 089 4.2.3 光学腔辅助的里德堡EIT光谱 093 4.2.4 光学腔辅助的微波场强测量 096 4.3 本章小结 097 第5章 双微波辅助里德堡原子相干光谱的电场测量 099 5.1 双微波场辅助的里德堡CPT 效应 100 5.1.1 实验系统搭建 100 5.1.2 双微波场辅助的里德堡CPT光谱 102 5.1.3 功率调谐的微波辅助里德堡CPT光谱 103 5.1.4 失谐微波场辅助的里德堡CPT光谱 106 5.2 双微波辅助里德堡EIT 光谱的电场测量 107 5.2.1 双微波辅助里德堡EIT光谱的微波电场测量的理论模型 107 5.2.2 实验装置搭建 109 5.2.3 双微波辅助里德堡EIT光谱研究 111 5.2.4 双微波辅助的微波场强测量 113 5.3 本章小结与研究展望 115 参考文献 117