利用具空间分辨率的拉比速率测量测定电磁场偏振：实验与理论

当利用相干光学或射频（RF）辐射操控原子的内部状态时，必须知晓辐射相对于原子量化轴的偏振。我们首先展示了在 $\sim 25.6\,$GHz 的线偏振脉冲射频电场中，其电场振幅的二维空间分布及其相对于静态电场的角度的测量。该测量利用了脉冲超音速束中氦原子的 $35$s 与 $35$p 里德伯态之间的相干布居转移。基于此实验结果，我们发展了一个通用框架，以一组方程的形式，将固定实验室坐标系中相干振荡场的五个独立偏振参数与具有任意量化轴的原子的基态和三个激发态之间跃迁的拉比速率联系起来。随后我们解释了如何利用这些方程，通过旋转外偏置场在至少五次拉比速率测量中完全表征偏振，或者在已知驱动场偏振的情况下，通过两次测量确定静态场的方向。所提出的技术不仅限于里德伯原子和射频场，也可用于表征光场。该技术在感知电磁场的时空特性方面具有潜力，例如在计量器件或涉及靠近表面的原子的混合实验中。