微波波导上方的激光激发的里德堡原子检测到整个无线电频谱

Rydberg接收器和频谱分析仪可检测微波电路上方的各种现实世界中的射频信号,包括AM收音机,FM收音机,Wi-Fi和蓝牙。

Rydberg接收器和频谱分析仪可检测微波电路上方的各种现实世界中的射频信号,包括AM收音机,FM收音机,Wi-Fi和蓝牙。
Rydberg接收器和频谱分析仪可检测微波电路上方的各种现实世界中的射频信号,包括AM收音机,FM收音机,Wi-Fi和蓝牙。
美国军队

基于热的新型射频(RF)传感器 雷德堡原子 由研究人员在 美国陆军研究实验室 (ARL; Adelphi,MD)可以分析0至20 GHz的真实RF信号的全频谱,包括AM,FM,蓝牙,Wi-Fi和其他无线电信号全部集成在一个室温下运行的小型传感器中。1 该设备可以极大地帮助士兵通信,频谱意识和电子战。雷德堡原子被激光激发,因此外电子占据非常接近电离的高能级使原子非常大,并且对干扰也非常敏感。

传感器中被高度激发的里德堡原子位于平面微波波导电路的正上方,以增强并进入被测光谱的一部分。 Rydberg原子对电路的电压很敏感,从而使该器件可用作灵敏的探针,可检测电路中的各种信号。 射频频谱。该传感器使用普通的兔耳天线,具有4 MHz的瞬时带宽和超过80 dB的线性动态范围。

“ Rydberg原子传感器的所有先前演示只能检测到射频频谱的特定小区域,但现在我们的传感器首次在很宽的频率范围内连续运行,” Kevin Cox博士说。美国陆军作战能力发展司令部(现称为DEVCOM),陆军研究实验室。 “这是迈出重要的一步,证明量子传感器可以为在日益复杂的电磁战场中作战的我们的士兵提供一套新的,占主导地位的功能。”

Rydberg频谱分析仪在灵敏度,带宽和频率范围方面有可能超越传统电子产品的基本限制。陆军研究员David Meyer博士说:“基于量子成分的设备是陆军在竞争激烈的未来战场上实现技术意外的头等要务之一。” “总体上,包括此处演示的传感器在内,量子传感器提供了无与伦比的灵敏度和准确性,可以检测各种关键任务信号。”

研究人员计划进行其他开发,以提高Rydberg频谱分析仪的信号灵敏度,以超越现有的最新技术。 Cox说:“在Rydberg分析仪集成到可现场测试的设备之前,仍然需要大量的物理和工程工作。” “第一步将是了解随着传感器尺寸的减小如何保持和改善设备的性能。”

来源: //www.army.mil/article/242980/army_researchers_detect_broadest_frequencies_ever_with_quantum_receiver

参考:

1.戴维·H·迈耶 等。, 物理复习应用 (2021); //doi.org/10.1103/PhysRevApplied.15.014053.



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