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2023年中西部高校青年骨干教师国内访问学者专题汇报: 基于里德堡原子的电场测量
通识教育与外国语学院 2024/09/26

2024年9月25日星期三下午,一场关于基于里德堡原子的电场测量技术的专题汇报在大学物理实验中心A7N501举行。本次汇报由2023年中西部高校青年骨干教师国内访问学者韩玉龙主讲,旨在探讨里德堡原子在电场测量领域的最新研究进展和应用前景。报告由物理教研室主任孙金芳主持,通识教育与外国语学院副院长孙立、黄飞以及物理教研室全体成员参加了此次汇报。

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(图为汇报现场)

在汇报中,主讲教师韩玉龙详细介绍了里德堡原子的特性及其在电场测量中的独特优势。里德堡原子具有高度激发的电子态和较长的寿命,这使得它们对外界电场的变化非常敏感。通过观测EIT光谱的变化,可以实现对电场强度的高精度测量。此外,里德堡原子还具有抗干扰能力强、测量范围广等优点。

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(图为韩玉龙汇报)

主讲教师韩玉龙进一步分享了访学期间在实验研究中取得的成果。通过三步跃迁将原子激发到Rydberg态。工作采用1470nm和780nm激光代替510nm激光,采用四能级结构的方式制备了Cs原子的Rydberg态,从而避免了短波激光器的使用,同时可减少铯泡中原子因光电电离而导致的电离屏蔽效应。实验中使用的红外激光器体积较小,且功率和模式更为稳定,因此这种方案是测量射频电场重要的方式之一。基于上述方案,实验上对频率为30 MHz、40 MHz、50 MHz和60 MHz射频电场的EIT光谱分别进行测量,获得了1.25 V/m为步长,电场幅度为0 - 250 V/m范围内的一系列光谱,观察到EIT光谱的ac Stark 能移以及多个调制边带。根据EIT主峰的能移,讨论了频率对铯泡中电场屏蔽的影响,得到对应的衰减系数。基于EIT效应,选择50 Hz - 1 kHz范围内的低频电场调制到50 MHz的射频电场上,并实现了保真度约95%的信号解调。

此次汇报还引发了与会者的热烈讨论。大家就里德堡原子在电场测量中的实际应用、技术挑战以及未来发展方向等问题进行了深入交流。