目錄
前言
第1章 緒論
1.1 傳統(tǒng)的微波接收機 2
1.1.1 天線 3
1.1.2 超外差接收技術 4
1.1.3 接收機中的噪聲 5
1.2 里德堡原子對微波電場測量接收技術的發(fā)展歷史 8
1.3 本書的內容安排 14
參考文獻 15
第2章 量子力學以及里德堡原子的基礎知識
2.1 薛定諤方程 17
2.2 堿金屬里德堡原子的波函數(shù) 20
2.3 原子的精細結構表示與躍遷的選擇定則 26
2.4 里德堡原子的壽命 30
2.5 態(tài)矢 33
2.5.1 狄拉克符號 33
2.5.2 算符的矩陣表示 34
2.6 繪景 36
2.7 小結 38
參考文獻 38
第3章 二能級原子及其吸收特性
3.1 二能級原子與場的相互作用 40
3.1.1 弱場模型 42
3.1.2 強場模型 44
3.2 密度矩陣方程 48
3.2.1 從薛定諤方程到密度矩陣方程 48
3.2.2 密度矩陣中的光場失諧的表示 51
3.2.3 熱原子的密度矩陣方程 52
3.3 二能級原子的吸收特性 53
3.3.1 電極化率與吸收系數(shù)的關系 54
3.3.2 介質對單方向傳輸?shù)墓獾奈�收現(xiàn)象 55
3.3.3 介質的飽和吸收譜現(xiàn)象 60
3.4 能級衰減的討論 64
3.4.1 概率幅度模型處理能級衰減的困難 64
3.4.2 衰減矩陣在動態(tài)密度矩陣中的描述 67
3.5 二能級原子的噪聲特性 69
3.5.1 理想二能級原子的量子投影噪聲 69
3.5.2 存在衰減的二能級原子的量子投影噪聲 71
3.5.3 熱輻射對 ρba 的影響 72
3.6 關于拉比頻率和透射功率的討論 74
3.6.1 高斯光束平均拉比頻率 74
3.6.2 光透過功率的計算 75
3.7 小結 76
參考文獻 76
第4章 多能級原子的電磁感應透明效應 77
4.1 三能級原子的EIT模型 77
4.1.1 冷原子的EIT效應 78
4.1.2 熱原子的EIT效應 84
4.1.3 激光的線寬與EIT效應的相干性 86
4.2 熱輻射對三能級原子ρba的影響 89
4.3 四能級原子的EIT A-T分裂效應 90
4.3.1 四能級冷原子EIT A-T分裂效應 91
4.3.2 四能級熱原子EIT A-T分裂效應 99
4.4 熱輻射對四能級ρba的影響 102
4.5 四能級原子EIT A-T的參數(shù)估計 105
4.5.1 共振頻率的估計 105
4.5.2 衰減的估計 106
4.6 小結 107
參考文獻 107
第5章 四能級外差里德堡原子接收機對微波電場的響應 108
5.1 四能級外差里德堡原子接收機系統(tǒng)模型 108
5.2 四能級外差里德堡原子接收機對微波的響應 111
5.2.1 四能級外差動態(tài)解模型 112
5.2.2 對動態(tài)解響應的討論 119
5.3 級數(shù)法分析四能級外差里德堡接收機的動態(tài)解 124
5.4 四能級外差里德堡原子接收機的帶寬 129
5.4.1 接收機的瞬時帶寬 129
5.4.2 接收機的調節(jié)帶寬 132
5.5 微波電場的恢復 135
5.6 四能級外差里德堡原子接收機的構型 139
5.7 小結 142
參考文獻 142
第6章 四能級外差里德堡原子接收機噪聲特性分析 143
6.1 四能級外差里德堡接收機的本征噪聲 143
6.2 探測器噪聲對接收機靈敏度的影響 150
6.3 激光器相位噪聲對四能級外差接收機靈敏度的影響 154
6.3.1 激光器的相位噪聲模型 154
6.3.2 激光器的相位噪聲與接收機靈敏度的關系 156
6.4 探測光和耦合光的隨機調制對接收機的影響 160
6.4.1 接收機對探測光的響應 160
6.4.2 接收機對耦合光的響應 164
6.4.3 密度矩陣元的功率譜密度 167
6.5 小結 169
參考文獻 170
第7章 里德堡原子接收機相關的基礎實驗 171
7.1 激光器穩(wěn)頻概述 171
7.2 飽和吸收譜穩(wěn)頻技術 175
7.2.1 飽原子能級 175
7.2.2 飽原子的飽和吸收譜 177
7.2.3 飽和吸收譜穩(wěn)頻 181
7.3 EIT效應觀測以及耦合光穩(wěn)頻 184
7.3.1 EIT效應的觀測 184
7.3.2 利用EIT效應穩(wěn)定耦合光頻率 190
7.4 四能級原子對單頻微波電場的測量 194
7.5 小結 197
參考文獻 198
第8章 基于雙波長超穩(wěn)腔的激光穩(wěn)頻系統(tǒng) 199
8.1 雙波長超穩(wěn)腔系統(tǒng) 199
8.1.1 雙波長超穩(wěn)腔系統(tǒng)概述 199
8.1.2 超穩(wěn)腔的腔模匹配 201
8.1.3 超穩(wěn)腔零膨脹工作點和精細度測量 203
8.2 PDH穩(wěn)頻技術 205
8.2.1 PDH穩(wěn)頻基本原理 205
8.2.2 PDH穩(wěn)頻的實現(xiàn) 210
8.3 殘余幅度調制的補償 213
8.3.1 RAM的補償機理 214
8.3.2 RAM反饋補償?shù)膶崿F(xiàn) 216
8.4 雙波長超穩(wěn)腔任意頻率的鎖定 217
8.5 小結 221
參考文獻 221
第9章 四能級外差里德堡原子接收機性能測試 222
9.1 四能級外差里德堡原子接收機實驗系統(tǒng)構建 222
9.1.1 測量光路系統(tǒng) 223
9.1.2 時鐘同步系統(tǒng) 224
9.1.3 微波系統(tǒng) 224
9.1.4 移頻系統(tǒng)與解調本振信號的產生 225
9.1.5 功率穩(wěn)定系統(tǒng) 227
9.2 四能級外差里德堡接收機幅頻響應特性測量 227
9.3 線性調頻信號的接收與復原 231
9.4 四能級外差里德堡接收機電場靈敏度測量 236
9.4.1 拉比頻率的影響 236
9.4.2 氣室溫度的影響 239
9.4.3 吸收長度的影響 241
9.4.4 其他影響 241
9.5 小結 242
參考文獻 242