本發(fā)明涉及量子傳感和通信領(lǐng)域，尤其涉及一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置和方法。

背景技術(shù)：

1、基于里德堡原子的量子精密測量技術(shù)具有器件體積小、超寬帶響應(yīng)、靈敏度高等特點(diǎn)，是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。因此，通過里德堡原子天線實(shí)現(xiàn)無線電信號(hào)的精密探測受到了廣泛的關(guān)注和研究，在通信、遙感、目標(biāo)探測等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。

2、然而，目前研究的里德堡原子天線普遍不具備信息存儲(chǔ)功能，這阻礙了里德堡原子天線的發(fā)展和實(shí)際應(yīng)用，因此亟需發(fā)展可信息存儲(chǔ)的里德堡量子精密測量技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置和方法，用于實(shí)現(xiàn)針對(duì)無線電信號(hào)的可存儲(chǔ)量子精密測量。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下方案：

3、本發(fā)明提供一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，包括：探測光激光器、第一二向色鏡、原子氣室、第二二向色鏡、光電探測器、計(jì)算機(jī)、耦合光激光器、第一半波片、第一偏振分束鏡、第一光處理光路、第二光處理光路，其中，所述探測光激光器產(chǎn)生一束探測光，依次經(jīng)過第一二向色鏡反射，然后穿過所述原子氣室，經(jīng)由第二二向色鏡反射，到達(dá)光電探測器；所述耦合光激光器產(chǎn)生一束耦合光，經(jīng)過所述第一半波片后，由所述第一偏振分束鏡分為第一耦合光和第二耦合光，所述第一耦合光通過第一光處理光路后產(chǎn)生徑向偏振的矢量光束，經(jīng)過第二二向色鏡透射后穿過原子氣室；所述第二耦合光通過第二光處理光路后產(chǎn)生角向偏振的矢量光束，經(jīng)過第一二向色鏡透射后，由與所述第一耦合光穿入方向?qū)?cè)穿過原子氣室；所述第一耦合光和第二耦合光在原子氣室內(nèi)與探測光重合，并且兩束耦合光疊加產(chǎn)生矢量干涉場，所述光電探測器與計(jì)算機(jī)連接。

4、在一些實(shí)施例中，所述第一光處理光路包括第二半波片、第一q板和第二偏振分束鏡，所述第一耦合光依次經(jīng)過第二半波片、第一q板，由第二偏振分束鏡反射后，經(jīng)過第二二向色鏡透射后穿過原子氣室。

5、在一些實(shí)施例中，所述第二光處理光路包括第三半波片、反射鏡、第二q板和第三偏振分束鏡，所述第二耦合光通過第三半波片后，經(jīng)由反射鏡反射，然后經(jīng)過第二q板后，由第三偏振分束鏡反射，經(jīng)過第一二向色鏡透射后穿過原子氣室。

6、在一些實(shí)施例中，所述原子氣室封裝銫原子蒸氣。

7、本發(fā)明還提供一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)方法，基于上述的基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，包括以下步驟：

8、s1：所述探測光激光器發(fā)射探測光，探測光為脈沖光；

9、s2：探測光通過所述第一二向色鏡反射后入射至所述原子氣室內(nèi)；

10、s3：所述原子氣室封裝銫原子，所述探測光在原子氣室內(nèi)將原子從基態(tài)激發(fā)至中間態(tài)；

11、s4：所述探測光由原子氣室射出后，通過第二二向色鏡反射后，入射至所述光電探測器的探頭上；

12、s5：所述耦合光激光器發(fā)射耦合光；

13、s6：利用所述第二半波片調(diào)控第一耦合光的線偏振方向，然后利用所述第一q板產(chǎn)生徑向偏振的矢量光束；

14、s7：第一耦合光繼續(xù)經(jīng)過所述第二偏振分束鏡，改變傳輸路徑，經(jīng)過第二二向色鏡透射后入射至所述原子氣室內(nèi)；

15、s8：利用所述第三半波片和所述反射鏡依次改變第二耦合光的線偏振方向和傳輸路徑；

16、s9：利用所述第二q板產(chǎn)生角向偏振的矢量光束，然后利用所述第三偏振分束鏡反射及第一二向色鏡投射后，使第二耦合光入射至所述原子氣室內(nèi)；

17、s10：所述第一、第二耦合光在原子氣室內(nèi)與探測光重合，并且兩束耦合光疊加產(chǎn)生矢量干涉場；

18、s11：所述矢量干涉場將原子從中間態(tài)激發(fā)至里德堡態(tài)，誘導(dǎo)里德堡原子電磁感應(yīng)透明效應(yīng)；

19、s12：當(dāng)無線電信號(hào)作用于里德堡原子天線時(shí)，通過開起矢量干涉場將攜帶無線電信息的探測光脈沖轉(zhuǎn)化為具有局部電磁能的原子激發(fā)，進(jìn)而將無線電信息存儲(chǔ)在原子氣室中，此時(shí)光電探測器無法讀取無線電信息；

20、s13：當(dāng)關(guān)閉第一耦合光后，探測光經(jīng)由第二二向色鏡反射后，入射至所述光電探測器的探頭上，利用光電探測器可以獲取里德堡電磁感應(yīng)透明信號(hào)，進(jìn)而讀取原子天線存儲(chǔ)的無線電信息。

21、在一些實(shí)施例中，利用所述第一半波片調(diào)控耦合光的線偏振方向，進(jìn)而調(diào)控所述第一、第二耦合光的光強(qiáng)比。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、(1)現(xiàn)有的里德堡原子天線不具備信息存儲(chǔ)功能，通過引入兩束相干耦合光疊加產(chǎn)生的矢量干涉場，可以在探測無線電信號(hào)的同時(shí)存儲(chǔ)無線電信息；

24、(2)基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置利用全光學(xué)手段探測和存儲(chǔ)無線電信息，可以實(shí)現(xiàn)信息的快速存取。

技術(shù)特征：

1.一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，其特征在于，包括：探測光激光器、第一二向色鏡、原子氣室、第二二向色鏡、光電探測器、計(jì)算機(jī)、耦合光激光器、第一半波片、第一偏振分束鏡、第一光處理光路、第二光處理光路，其中，所述探測光激光器產(chǎn)生一束探測光，依次經(jīng)過第一二向色鏡反射，然后穿過所述原子氣室，經(jīng)由第二二向色鏡反射，到達(dá)光電探測器；所述耦合光激光器產(chǎn)生一束耦合光，經(jīng)過所述第一半波片后，由所述第一偏振分束鏡分為第一耦合光和第二耦合光，所述第一耦合光通過第一光處理光路后產(chǎn)生徑向偏振的矢量光束，經(jīng)過第二二向色鏡透射后穿過原子氣室；所述第二耦合光通過第二光處理光路后產(chǎn)生角向偏振的矢量光束，經(jīng)過第一二向色鏡透射后，由與所述第一耦合光穿入方向?qū)?cè)穿過原子氣室；所述第一耦合光和第二耦合光在原子氣室內(nèi)與探測光重合，并且兩束耦合光疊加產(chǎn)生矢量干涉場，所述光電探測器與計(jì)算機(jī)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述第一光處理光路包括第二半波片、第一q板和第二偏振分束鏡，所述第一耦合光依次經(jīng)過第二半波片、第一q板，由第二偏振分束鏡反射后，經(jīng)過第二二向色鏡透射后穿過原子氣室。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述第二光處理光路包括第三半波片、反射鏡、第二q板和第三偏振分束鏡，所述第二耦合光通過第三半波片后，經(jīng)由反射鏡反射，然后經(jīng)過第二q板后，由第三偏振分束鏡反射，經(jīng)過第一二向色鏡透射后穿過原子氣室。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，其特征在于，所述原子氣室封裝銫原子蒸氣。

5.一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)方法，其特征在于，基于根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，利用所述第一半波片調(diào)控耦合光的線偏振方向，進(jìn)而調(diào)控所述第一、第二耦合光的光強(qiáng)比。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置和方法。通過兩束耦合光的疊加，在里德堡原子天線的原子氣室內(nèi)產(chǎn)生矢量干涉場，進(jìn)而基于非線性光學(xué)過程存儲(chǔ)探測光脈沖，在里德堡原子天線的量子精密測量功能基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)其信息存儲(chǔ)功能。相比于傳統(tǒng)的只具備探測功能的里德堡原子天線，通過引入矢量干涉場可以在探測無線電信號(hào)的同時(shí)存儲(chǔ)無線電信息；此外，基于里德堡原子天線的信息存儲(chǔ)裝置利用全光學(xué)手段探測和存儲(chǔ)無線電信息，可以實(shí)現(xiàn)信息的快速存取。

技術(shù)研發(fā)人員：呂子瑤,董濤,杜藝杰,金世超,劉志慧
受保護(hù)的技術(shù)使用者：航天恒星科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19