目錄
前言
第1章 緒論
1.1 傳統(tǒng)的微波接收機(jī) 2
1.1.1 天線 3
1.1.2 超外差接收技術(shù) 4
1.1.3 接收機(jī)中的噪聲 5
1.2 里德堡原子對(duì)微波電場(chǎng)測(cè)量接收技術(shù)的發(fā)展歷史 8
1.3 本書(shū)的內(nèi)容安排 14
參考文獻(xiàn) 15
第2章 量子力學(xué)以及里德堡原子的基礎(chǔ)知識(shí)
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(xì)結(jié)構(gòu)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(hào) 33
2.5.2 算符的矩陣表示 34
2.6 繪景 36
2.7 小結(jié) 38
參考文獻(xiàn) 38
第3章 二能級(jí)原子及其吸收特性
3.1 二能級(jí)原子與場(chǎng)的相互作用 40
3.1.1 弱場(chǎng)模型 42
3.1.2 強(qiáng)場(chǎng)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(chǎng)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(jí)原子的吸收特性 53
3.3.1 電極化率與吸收系數(shù)的關(guān)系 54
3.3.2 介質(zhì)對(duì)單方向傳輸?shù)墓獾奈�收現(xiàn)象 55
3.3.3 介質(zhì)的飽和吸收譜現(xiàn)象 60
3.4 能級(jí)衰減的討論 64
3.4.1 概率幅度模型處理能級(jí)衰減的困難 64
3.4.2 衰減矩陣在動(dòng)態(tài)密度矩陣中的描述 67
3.5 二能級(jí)原子的噪聲特性 69
3.5.1 理想二能級(jí)原子的量子投影噪聲 69
3.5.2 存在衰減的二能級(jí)原子的量子投影噪聲 71
3.5.3 熱輻射對(duì) ρba 的影響 72
3.6 關(guān)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(guò)功率的計(jì)算 75
3.7 小結(jié) 76
參考文獻(xiàn) 76
第4章 多能級(jí)原子的電磁感應(yīng)透明效應(yīng) 77
4.1 三能級(jí)原子的EIT模型 77
4.1.1 冷原子的EIT效應(yīng) 78
4.1.2 熱原子的EIT效應(yīng) 84
4.1.3 激光的線寬與EIT效應(yīng)的相干性 86
4.2 熱輻射對(duì)三能級(jí)原子ρba的影響 89
4.3 四能級(jí)原子的EIT A-T分裂效應(yīng) 90
4.3.1 四能級(jí)冷原子EIT A-T分裂效應(yīng) 91
4.3.2 四能級(jí)熱原子EIT A-T分裂效應(yīng) 99
4.4 熱輻射對(duì)四能級(jí)ρba的影響 102
4.5 四能級(jí)原子EIT A-T的參數(shù)估計(jì) 105
4.5.1 共振頻率的估計(jì) 105
4.5.2 衰減的估計(jì) 106
4.6 小結(jié) 107
參考文獻(xiàn) 107
第5章 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)對(duì)微波電場(chǎng)的響應(yīng) 108
5.1 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)系統(tǒng)模型 108
5.2 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)對(duì)微波的響應(yīng) 111
5.2.1 四能級(jí)外差動(dòng)態(tài)解模型 112
5.2.2 對(duì)動(dòng)態(tài)解響應(yīng)的討論 119
5.3 級(jí)數(shù)法分析四能級(jí)外差里德堡接收機(jī)的動(dòng)態(tài)解 124
5.4 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)的帶寬 129
5.4.1 接收機(jī)的瞬時(shí)帶寬 129
5.4.2 接收機(jī)的調(diào)節(jié)帶寬 132
5.5 微波電場(chǎng)的恢復(fù) 135
5.6 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)的構(gòu)型 139
5.7 小結(jié) 142
參考文獻(xiàn) 142
第6章 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)噪聲特性分析 143
6.1 四能級(jí)外差里德堡接收機(jī)的本征噪聲 143
6.2 探測(cè)器噪聲對(duì)接收機(jī)靈敏度的影響 150
6.3 激光器相位噪聲對(duì)四能級(jí)外差接收機(jī)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(jī)靈敏度的關(guān)系 156
6.4 探測(cè)光和耦合光的隨機(jī)調(diào)制對(duì)接收機(jī)的影響 160
6.4.1 接收機(jī)對(duì)探測(cè)光的響應(yīng) 160
6.4.2 接收機(jī)對(duì)耦合光的響應(yīng) 164
6.4.3 密度矩陣元的功率譜密度 167
6.5 小結(jié) 169
參考文獻(xiàn) 170
第7章 里德堡原子接收機(jī)相關(guān)的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn) 171
7.1 激光器穩(wěn)頻概述 171
7.2 飽和吸收譜穩(wěn)頻技術(shù) 175
7.2.1 飽原子能級(jí) 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(yīng)觀測(cè)以及耦合光穩(wěn)頻 184
7.3.1 EIT效應(yīng)的觀測(cè) 184
7.3.2 利用EIT效應(yīng)穩(wěn)定耦合光頻率 190
7.4 四能級(jí)原子對(duì)單頻微波電場(chǎng)的測(cè)量 194
7.5 小結(jié) 197
參考文獻(xiàn) 198
第8章 基于雙波長(zhǎng)超穩(wěn)腔的激光穩(wěn)頻系統(tǒng) 199
8.1 雙波長(zhǎng)超穩(wěn)腔系統(tǒng) 199
8.1.1 雙波長(zhǎng)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(diǎn)和精細(xì)度測(cè)量 203
8.2 PDH穩(wěn)頻技術(shù) 205
8.2.1 PDH穩(wěn)頻基本原理 205
8.2.2 PDH穩(wěn)頻的實(shí)現(xiàn) 210
8.3 殘余幅度調(diào)制的補(bǔ)償 213
8.3.1 RAM的補(bǔ)償機(jī)理 214
8.3.2 RAM反饋補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn) 216
8.4 雙波長(zhǎng)超穩(wěn)腔任意頻率的鎖定 217
8.5 小結(jié) 221
參考文獻(xiàn) 221
第9章 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)性能測(cè)試 222
9.1 四能級(jí)外差里德堡原子接收機(jī)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)構(gòu)建 222
9.1.1 測(cè)量光路系統(tǒng) 223
9.1.2 時(shí)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(diào)本振信號(hào)的產(chǎn)生 225
9.1.5 功率穩(wěn)定系統(tǒng) 227
9.2 四能級(jí)外差里德堡接收機(jī)幅頻響應(yīng)特性測(cè)量 227
9.3 線性調(diào)頻信號(hào)的接收與復(fù)原 231
9.4 四能級(jí)外差里德堡接收機(jī)電場(chǎng)靈敏度測(cè)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(zhǎng)度的影響 241
9.4.4 其他影響 241
9.5 小結(jié) 242
參考文獻(xiàn) 242