188bet足球郭(guo)光(guang)燦院士團隊(dui)的(de)項國勇、鄒長(chang)鈴等人研制出一種新型的(de)噪聲魯棒且可實(shi)現連續探測(ce)的(de)里德堡原(yuan)子微波(bo)探測(ce)裝置，利(li)用了里德堡原(yuan)子系綜里多體效應(ying)引起的(de)強(qiang)(qiang)相互作用，實(shi)現強(qiang)(qiang)微波(bo)背景噪聲下待探測(ce)弱信號(hao)的(de)顯著增強(qiang)(qiang)和信噪比提升。10月11日，該成果發表(biao)于《科學(xue)進展》。
相較于傳統的(de)(de)(de)微(wei)波(bo)(bo)(bo)天線技術(shu)，基于里德堡原子的(de)(de)(de)微(wei)波(bo)(bo)(bo)傳感(gan)由(you)于其(qi)高靈敏度(du)(du)、尺寸(cun)小、高選擇性(xing)、頻譜覆蓋寬(kuan)等優勢，近年(nian)來得到(dao)了(le)學術(shu)界廣泛的(de)(de)(de)關注。然(ran)而(er)到(dao)目前為止，大量(liang)的(de)(de)(de)研究工作只是在實驗室無噪(zao)聲或(huo)者(zhe)噪(zao)聲水(shui)平很低(di)的(de)(de)(de)情況下(xia)進(jin)行(xing)微(wei)波(bo)(bo)(bo)測(ce)量(liang)或(huo)者(zhe)通信(xin)，面對外(wai)場條(tiao)件下(xia)復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)噪(zao)聲環境(jing)和電磁干擾，其(qi)測(ce)量(liang)效(xiao)果和靈敏度(du)(du)都會(hui)大打折扣。因此，發(fa)展在抗干擾性(xing)能上(shang)具有實用化潛力(li)的(de)(de)(de)原子微(wei)波(bo)(bo)(bo)接收(shou)機是里德堡微(wei)波(bo)(bo)(bo)傳感(gan)領域的(de)(de)(de)急(ji)切(qie)需求。
在(zai)前期基(ji)(ji)于(yu)里德堡(bao)原(yuan)子微(wei)波傳感(gan)的(de)研究(jiu)基(ji)(ji)礎(chu)上，項國勇等人(ren)(ren)結合基(ji)(ji)于(yu)隨機共振理論(lun)和(he)里德堡(bao)原(yuan)子系綜里的(de)多體效應產生(sheng)的(de)強(qiang)非線性提(ti)出了(le)噪(zao)聲(sheng)增強(qiang)的(de)微(wei)波測量方(fang)案。研究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)通過系綜里的(de)多體效應引入強(qiang)非線性產生(sheng)雙穩現(xian)象(xiang)，并(bing)利用(yong)一個很強(qiang)的(de)噪(zao)聲(sheng)微(wei)波場進行輔助，實現(xian)了(le)對另一個弱探測信號的(de)放大。相(xiang)較于(yu)工作在(zai)線性區(qu)域的(de)外差探測法，研究(jiu)人(ren)(ren)員(yuan)(yuan)實現(xian)了(le)25dB的(de)功率值(zhi)放大和(he)6.6dB的(de)信噪(zao)比提(ti)升。
值得一(yi)(yi)提的是，這類新型非線性(xing)原子微波傳感(gan)器具有(you)很多優(you)勢(shi)，包(bao)括非線性(xing)可(ke)(ke)(ke)調(diao)：操作人(ren)員可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)通過調(diao)節系統(tong)參數改變(bian)系統(tong)的非線性(xing)大(da)小，適應不同類型的噪(zao)聲(sheng)環境。噪(zao)聲(sheng)魯棒：噪(zao)聲(sheng)可(ke)(ke)(ke)以(yi)(yi)通過人(ren)工(gong)引入(ru)或者(zhe)(zhe)僅僅利用系統(tong)噪(zao)聲(sheng)進行信(xin)號放大(da)；并(bing)且噪(zao)聲(sheng)形式可(ke)(ke)(ke)為隨(sui)機(ji)(ji)白(bai)色噪(zao)聲(sheng)或者(zhe)(zhe)有(you)色噪(zao)聲(sheng)。可(ke)(ke)(ke)連續測量(liang)：該微波接(jie)收(shou)機(ji)(ji)工(gong)作于系統(tong)臨界點(dian)附近(jin)，且可(ke)(ke)(ke)持續進行微波測量(liang)。兼容性(xing)好：該方案可(ke)(ke)(ke)兼容目前任(ren)意(yi)一(yi)(yi)種原子微波測量(liang)或者(zhe)(zhe)通信(xin)方案。
此外，研發人員正在對(dui)該(gai)類(lei)新型(xing)微(wei)(wei)(wei)波(bo)傳感器進行進一步升(sheng)級(ji)和改造(zao)。比(bi)如，可(ke)通過(guo)提(ti)升(sheng)原子-微(wei)(wei)(wei)波(bo)相互作(zuo)用體積(ji)來提(ti)升(sheng)絕對(dui)靈敏(min)度，通過(guo)引(yin)入多能級(ji)協助提(ti)升(sheng)信(xin)號接收帶寬等。該(gai)方案在多種場合下具(ju)有應用潛力。比(bi)如，基于里德堡(bao)原子的微(wei)(wei)(wei)弱(ruo)信(xin)號檢測，噪聲(sheng)背景下的微(wei)(wei)(wei)波(bo)通信(xin)以及微(wei)(wei)(wei)波(bo)成像等。
相關論文信(xin)息：//www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ado8130
作者(zhe)：王敏 來源：中國科學(xue)報 發布時間(jian)：2024/10/14
原文鏈接：//news.sciencenet.cn/htmlnews/2024/10/531528.shtm
