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期刊信息
  • 主管单位:
  • 中国科学技术协会
  • 主办单位:
  • 中国仪器仪表学会、上海光学仪器研究所、中国光学学会工程光学专业委员会
  • 主  编:
  • 庄松林
  • 地  址:
  • 上海市军工路516号上海理工大学《光学仪器》编辑部
  • 邮政编码:
  • 200093
  • 联系电话:
  • 021-55270110
  • 电子邮件:
  • gxyq@usst.edu.cn
  • 国际标准刊号:
  • 1005-5630
  • 国内统一刊号:
  • 31-1504/TH
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  • 单  价:
  • 15.00
  • 定  价:
  • 90.00
基于铯里德堡原子的太赫兹探测能级机理
Energy level mechanism of terahertz detection based on cesium Rydberg atoms
投稿时间:2022-03-03  
DOI:10.3969/j.issn.1005-5630.2022.006.009
中文关键词:  太赫兹波  里德堡原子  原子辐射寿命  散粒噪声限制灵敏度
英文关键词:terahertz wave  Rydberg atom  atomic radiation lifetime  shot noise limiting sensitivity
基金项目:
作者单位
周彦臣 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院,上海 200093 
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中文摘要:
      为了更深入地探索基于铯里德堡原子的太赫兹新探测技术,通过仿真模拟研究了在四能级里德堡原子模型下,其原子跃迁后的辐射寿命以及不同跃迁模式下(S1/2→P3/2、D5/2→P1/2、D5/2→P3/2)的系统散粒噪声限制灵敏度。仿真结果表明,原子跃迁后的辐射寿命会随着其能级主量子数的增大而增加;且在模型3种跃迁模式中,S1/2→P3/2的原子辐射寿命较其他两种跃迁模式短。对于散粒噪声限制灵敏度方面,探究发现D5/2→P1/2的跃迁模式下灵敏度数值最小,即该跃迁模式下系统的探测灵敏度最高。该结论为基于里德堡原子太赫兹探测技术提供了参考,使其对生物、材料领域的微弱信号的探测奠定了基础。
英文摘要:
      In order to further explore the new detection technology of terahertz based on cesium Rydberg atom, we studied the radiation lifetime after atomic transition and the sensitivity of system noise limitation under different transition modes (S1/2→P3/2、D5/2→P1/2、D5/2→P3/2) using simulation under four-level Rydberg atomic model. The simulation results show that the atomic radiation lifetime after transition increases with the increase of its energy level principal quantum number. Among the three transition modes of the model, the atomic radiation lifetime of S1/2→P3/2 is shorter than the other two transition modes. For the shot noise limited sensitivity, the sensitivity value of D5/2 →P1/2 transition mode is the smallest, that is, the detection sensitivity of the system will be the highest in this transition mode. This conclusion provides a reference for the Redburg atomic terahertz detection technology and lays a foundation for weak signal detection in the field of biology and materials.
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