基于 Rydberg 原子的宽带全谱微波检测：高灵敏度
原子物理
2026-01-28 v1 量子物理
摘要
我们提出了一种基于 Rydberg 原子的微波电场传感器，实现了扩展的动态范围和广泛带宽下的增强灵敏度。通过表征由单个音调微波场引起的 Autler-Townes（AT）分裂，我们演示了一种从分裂图中直接提取微波频率和电场强度的光谱方法。我们实现了双音调全谱检测，在分辨率达到 μV/cm 级的最小可检测场强和亚 μV/cm/Hz^1/2 级别的灵敏度的同时，将工作带宽扩展至 3 GHz。通过系统性地表征频率和功率依赖性，我们识别了在共振 AT regime 中最小化功率展宽、在远离共振的 AC Stark regime 中最大化灵敏度的 optimal operating conditions。该平台具有高灵敏度、宽带宽和约 90 dB 的动态范围，为 Rydberg 原子在精密电场计量学中的实际应用奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2601.19305,
title = {Broadband Heterodyne Microwave Detection using Rydberg Atoms with High Sensitivity},
author = {Hsuan-Jui Su and Shao-Cheng Fang and Ting-An Li and Chen-Hao Chang and Yu-Chi Chen and Yi-Hsin Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.19305},
year = {2026}
}
备注
8 pages, 5 figures