原子微波测量理论与应用电子书

内容简介

前言

第1章 绪论

1.1 微波测量与接收

1.1.1 电磁场与微波技术的发展

1.1.2 微波电场测量与接收

1.1.3 微波接收机的技术参数

1.1.4 天线

1.2 原子微波测量

1.2.1 量子精密测量

1.2.2 里德堡原子微波电场测量原理

1.2.3 原子微波测量的优势

1.3 国内外发展概况

1.3.1 技术发展现状

1.3.2 相关研究规划

1.4 发展趋势

1.4.1 对原子微波测量的认识

1.4.2 需要突破的关键技术

第2章 量子力学基础

2.1 量子力学的建立和发展

2.1.1 黑体辐射与能量子假说

2.1.2 光电效应与光量子假说

2.1.3 玻尔的旧量子理论与原子结构和光谱

2.1.4 德布罗意波

2.2 波函数与薛定谔方程

2.2.1 波函数及其意义

2.2.2 薛定谔方程

2.2.3 定态波函数的性质

2.3 原子能级

2.3.1 氢原子能级

2.3.2 量子数的物理解释

2.3.3 碱金属原子能级

2.3.4 里德堡原子能级

2.4 原子与电磁场相互作用

2.4.1 原子磁矩

2.4.2 塞曼效应

2.4.3 斯塔克效应

第3章 里德堡原子微波测量原理

3.1 电磁诱导透明

3.1.1 二能级原子系统

3.1.2 三能级原子系统

3.1.3 林德布拉德（Lindblad）主方程与EIT光谱

3.2 微波电场测量原理

3.2.1 Autler-Townes分裂

3.2.2 四能级结构的哈密顿量和本征值

3.2.3 AT分裂光谱计算

3.3 微波共振场缀饰测量原理

3.3.1 幅度测量

3.3.2 相位测量

3.4 微波失谐场缀饰测量原理

3.4.1 失谐微波电场作用下的AC Stark效应

3.4.2 缀饰态频移的微波电场高灵敏测量

3.4.3 缀饰态分裂的电磁场高灵敏测量

3.5 极化测量

3.6 磁场调控的EIT

3.6.1 基态6S1/2的弱场线性塞曼效应

3.6.2 里德堡态nS1/2的强场Paschen-Back效应

3.6.3 中间态6P3/2的线性和二阶塞曼效应

3.6.4 磁场调控的里德堡原子EIT的理论计算

3.7 基于里德堡原子的微波频率梳谱仪

3.7.1 基于里德堡原子的微波频率梳谱仪实验方法

3.7.2 基于里德堡原子的微波频率梳谱仪测量结果讨论

3.8 微波强电场测量技术

第4章 原子微波测量系统

4.1 原子微波测量系统构成

4.2 光学器件

4.2.1 分束镜

4.2.2 波片（λ/2、λ/4）

4.2.3 梯度折射率透镜

4.2.4 光纤组件

4.3 激光光源及参数调控

4.3.1 探测光激光器

4.3.2 耦合光激光器

4.3.3 稳频方法

4.3.4 稳功率方法

4.4 碱金属原子气室

4.4.1 简介

4.4.2 原子气室制备

4.4.3 原子气室原子数检测方法

4.4.4 光纤耦合原子气室集成技术

4.5 光电转换及信息处理模块

4.5.1 光电探测器

4.5.2 模数转换器

4.5.3 信号处理模块

第5章 里德堡原子超外差接收链路性能

5.1 灵敏度

5.1.1 里德堡原子超外差接收链路模型

5.1.2 系统内部噪声特性分析

5.1.3 各级噪声的比较和对电场灵敏度的影响

5.2 动态范围

5.2.1 动态范围的理论分析方法

5.2.2 激光参数对1dB压缩点和原子响应能力的影响

5.2.3 动态范围和灵敏度

5.3 瞬时带宽

5.3.1 原子响应速度和瞬时带宽的关系

5.3.2 原子响应速度的影响因素以及物理机理

5.3.3 激光参数对瞬时带宽的影响

第6章 典型应用

6.1 原子雷达应用

6.1.1 原子雷达系统设计

6.1.2 信号波形测试

6.1.3 测速

6.1.4 测距

6.1.5 测角

6.1.6 MTD功能

6.1.7 高次谐波的影响

6.1.8 原子雷达方程

6.1.9 原子测量灵敏度分析

6.2 通信应用

6.2.1 通信系统设计

6.2.2 调制波形测试

6.2.3 通信功能验证

参考文献