雙光子共振激發的里德堡原子數目估計

安強，劉成敬，楊凱，姚佳偉，武博，林沂

（國防科技大學 電子科學學院 電子科學系， 長沙 410073）

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隨著量子精密測量技術的發展，堿金屬原子氣室成為基于原子能級躍遷的原子干涉磁力儀［1］、原子鐘［2］、原子陀螺儀［3］、原子電場計［4］等量子儀表的核心物理組件。堿金屬原子氣室通常為采用玻璃精密熔接和微加工工藝制造的密閉透明玻璃腔室，內部封裝一定量的堿金屬原子和特定配比的氣體分子，是迄今為止量子精密測量技術最為理想的媒介之一［5］。研究表明，基于堿金屬原子的量子儀表具有超高精度、小體積、低功耗等優點，在時間、頻率、重力測量等方面體現出了巨大的技術優勢［5-6］，尤其在微波電場測量方面，突破了以電子學為基礎的傳統微波電場測量體制，在克服電子熱噪聲限制的同時，打破了接收尺寸與待測場波長/頻率相關的限制［7］，在超寬帶電磁頻譜監測［8］、微波電場計量［8-9］、成像［10］、通信［11-13］等領域展現出極大的應用潛力。

基于堿金屬原子的微波電場測量裝置，通常利用激光泵浦技術激發堿金屬原子從基態躍遷至里德堡態，與微波場發生量子相干效應，從而實現微波場信息的獲取［14］。測量裝置的性能主要受原子氣室玻殼的折射率、透光率、氣室溫度以及氣室內原子配比、密度等參數制約，從本質上來看，即原子氣室內激發的里德堡原子數目。當前，堿金屬原子氣室的加工制備方法主要是將受熱的堿金屬原子蒸氣以及其他緩沖氣體充入抽真空的玻殼［5］。……