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——以光子为“尺”(光学尺是什么)(光尺是什么单位)

时间:2023-10-14 作者:admin666ss 点击:

原子无线电技术下的原子状态,仅对某一频率的电磁波作出响应,表现出很强的专一性。因此,原子无线电技术不受其他电磁干扰信号的影响,在复杂电磁环境下仍可发挥出应有水平。 2012年,美国俄克拉荷马大学的研究团队,首次在室温下使用激光操控“里德堡原子”,实现了电场强度的测量,灵敏度比传统微波电场计高了近100倍。 这一巨大优势,彻底颠覆了以电子学为基础的传统电磁信息感知体制,标志着原子无线电技术的诞生。 自此,原子无线电技术步入了发展的“快车道”。近10年来,研究人员运用复杂的光谱技术,实现了原子无线电技术灵敏度大幅提升。他们通过改进实验系统,实现了对空间电磁场频率极化相位的测量。当前,科研人员初步展开了原子无线电技术在雷达通信成像计量等传统电子信息领域的应用研究。 精确感知让信息“尽收眼底” 传统电磁信息感知体制,以电子学为基础,噪声大,不够灵敏。原子无线电技术的出现,使这一体制实现了跨越式升级。该技术能通过测量原子的量子状态,从而获得空间电磁场信息。 ——以原子为“媒”。众所周知,原子是构成物质的最基本单元,由原子核和核外分层排布的电子组成,核外电子就像地球一样围绕原子核这个“太阳”进行“公转”。不同的是,电子的运动轨道不像地球那样一成不变,它可吸收能量“跳”到半径更大的轨道上,甚至在不同半径的轨道上“跳来跳去”。这一现象被称为“能级跃迁”,核外电子处于较大轨道半径上的原子,被称为上述的“里德堡原子”。 原子核外电子的“跳”变轨道具有多样性,轨道间隔所对应的频率覆盖范围很广,从几赫兹到几太赫兹不等。当外界电磁场频率与轨道间隔所对应频率相同时,就会产生“同频共振”,使“里德堡原子”的量子状态发生变化。通过测量“里德堡原子”的量子状态,即可获得空间电磁场的各种信息。 ——以光子为“尺”。光学频率的测量,是世界上公认的目前所能测量物理量中最为精确的测量方式。它就好比一把尺子,能像测量长度一样精确获取包括时间在内的各种物理量。 在原子无线电技术下,使用激光照射原子,原子吸收激光能量后,原子核外电子“跳”变到更大的轨道半径上,成为“里德堡原子”。当空间中存在电磁场时,“同频共振”会使“里德堡原子”的量子状态发生变化,从而改变原子对激光的吸收性质。通过测量激光穿过原子后透射激光的光谱信息,即可间接获取空间电磁场的各种信息。

在20世纪50年代, 原子钟彻底改变了精确的计时。现在,我们可能正处于所谓的 “原子无线电”的边缘,这要归功于一种新型天线的发展, 这种天线能够接收频率跨度为4个倍频范围的信号,从而高度抵抗电磁干扰。 天线是典型的金属棒的集合,它接收通过的无线电波并将其能量转换成电流,然后将其放大。有人可能会说,优良的老式无线电天线自20世纪初以来就能很好地为我们提供服务,为什么我们需要用别的东西来取代它呢 你可以设计在任何频率工作的接收机,也可以更容易地避免有意的电磁干扰 蒸气腔的全光学特性意味着,即使它们受到像太阳耀斑那样的强烈电磁辐射的冲击,也不会因为没有电路而永久受损。这是电网或某些防御系统和卫星的主要问题。这些电池是安全通信的理想选择。 随着科技的发展,无线电设备早已从最初军用时期笨重的“背包”变成了便携的设备,目前为止我们使用的无线电设备大小基本都是在可手持的范围,然而无线电设备最小的尺寸能都做到多小呢 据外媒报道,哈佛大学约翰·鲍尔森工程与应用科学学院的研究人员创造出了世界上最小的无线电接收器,这个小型无线电装置是建立在原子尺度上的。据雷锋网了解,该团队 的对于小型无线电装置的设计方式是将无线电接收器的装配件置于两个原子尺寸的构件中,并且该构件能够承受极端恶劣的环境。 据了解,这个团队通过用氮原子代替金刚石晶体中的一个碳原子,然后除去相邻的氮原子来创建一个氮空位中心而创造出一个系统,这个系统说白了是一个旁边有个洞的并且可以发射单个光电子或检测弱磁场的氮原子。NV中心也具有光致发光性质,这也就就意味着NV中心可以将信息转换为光,使其成为用于量子计算,光子学和传感的大和潜在系统。 一般来说,构建无线电接收器需要五个组件,包括电源,接收器,换能器,扬声器和调谐器,而该团队则使用绿色激光为NV中心的电子提供能量,当供电时,电子对包括FM波的电磁场敏感,当接收到该音频信号时,其作为红光发射,可以由光电二极管解释并转换为电流,接着通过扬声器或耳机将该电流转换为声音,然后可以使用电磁体来调谐无线电台,从而产生可在约660°F下工作的无线电接收器。 每天分享干货资料和最新活动 基于泰勒综合法的Python与HFSS联合仿真阵列天线设计 模块化射频测试测量系统白皮书下载 软波导的工作原理用途及使用方法 9KHz到67GHz高性能隔直器解决方案 射频微波芯片设计6:射频电路中的噪声概论

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