梁 敏，孟宪川，王 静，林丽丹，彭延东

(1.山东科技大学 电气与自动化工程学院，山东 青岛 266590；2.山东科技大学 电子信息工程学院，山东 青岛 266590；3.潍坊中电万潍热电有限公司，山东 潍坊 261000)

近年来，随着微波精密测量广泛应用于微波光通信、遥感、医疗和国防等领域，基于原子相干的微波电场感知与成像引起研究者的极大兴趣[1]。当前微波电场精密测量大多基于电磁诱导透明效应(electromagnetically induced transparency，EIT)，即待测微波电场强度与EIT透射峰频率分裂大小成正比，通过光谱探测可以测量微波电场强度。

图1 基于里德堡原子的微波电场测量能级图与实验装置图[3]

(1)

(2)

式中，λp、λc分别是探测光和控制光波长。实验上可以准确测量拉比频率Ωm，由此可得微波电场强度E。这种利用里德堡原子测量微波电场的方法，具有探测精度高、自校准、连续测量、无探头干扰和小型化等优点[4]。

当前，微波电场测量主要研究方向之一是提高测量精度。2015年，Fan等[5]研究发现，通过优化原子气室结构，可以大幅提高测量精度；2016年，NIST研究小组利用频率失谐的方法提高微波电场探测的灵敏度[6]；Facon等[7]用薛定谔猫态研究了量子极限测量精度等。

近年来，课题组在基于里德堡原子EIT的微波电场感知方面做了一些创新工作。主要包括：提出了腔内EIT效应增强的微波电场测量方案，提高了系统的探测灵敏度和鲁棒性；进一步提高探测灵敏度和测量精度，改进了基于双EIT效应的强度和频率感知微波电场的方案；分析了双EIT系统色散特性，设计了利用相位检测方法感知微波电场信号的方案，系统信噪比和探测灵敏度大大提高；……