基于非侵入性 Rydberg 探针的响应性近场亚波长微波成像
量子物理
2025-12-23 v1 应用物理
原子物理
仪器与探测器
光学
摘要
非侵入式微波场成像——即在不扰动场分布的情况下精确绘制场分布——是航空航天工程、生物医学成像和集成电路诊断等领域的关键技术。传统金属探针会扰动响应近场：它们充当强散射体，引发感应电流和次级辐射，重新映射逐场分量并降低准确度和空间分辨率，尤其在最具应用价值的响应近场区尤为如此。本文首次演示了利用 Rydberg 原子的量子非消解性质实现微波场响应近场亚波长成像，采用紧凑型、非侵入性、单端光纤集成 Rydberg 探针设计以最小化场扰动。探针实现 {\unboldmath\lambda/56} 的成像分辨率，测量的场分布与全波仿真结果高度一致，结构相似性接近 unity，既证实了亚波长空间分辨率，又证明了其对传统金属探针的非侵入性。由于原子传感器本征各向同性，同一设备能够忠实成像多维场结构，无需依据探针取向进行校准。我们的结果为高精度、非侵入式响应近场微波成像奠定了通用基础，特别适用于芯片缺陷检测和集成电路诊断等应用场景，其中即使微小的探针扰动也能掩盖感兴趣的物理现象。
引用
@article{arxiv.2512.19116,
title = {Reactive near-field subwavelength microwave imaging with a non-invasive Rydberg probe},
author = {Chaoyang Hu and Mingyong Jing and Zongkai Liu and Shaoxin Yuan and Bin Wu and Yan Peng and Tingting Li and Wenguang Yang and Junyao Xie and Hao Zhang and Liantuan Xiao and Suotang Jia and Linjie Zhang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.19116},
year = {2025}
}