通过可扩展的斯塔克梳状里德伯蒸汽室阵列实现具有任意瞬时带宽的微波接收器
里德堡原子因其高灵敏度、宽载波带宽和可溯源性,在微波测量中展现出巨大潜力。然而,传统微波接收机的窄瞬时带宽限制了其应用场景,提升接收机瞬时带宽一直是重大挑战。该研究团队通过采用集成斯塔克频率梳的可扩展里德堡原子气室线性阵列,实现了具有任意瞬时带宽的微波接收机。该斯塔克梳由微波频率梳和空间依赖的斯塔克电场构成:在斯塔克电场作用下,里德堡态间共振微波跃迁频率呈现空间分布特性,使得每个微波频率梳线均可作为本振场与特定原子气室谐振耦合。基于原子外差探测原理,每个气室在其瞬时带宽内接收宽带微波信号片段,最终实现宽带信号的并行测量。在原理验证实验中,研究团队利用21线微波频率梳场实现了210 MHz瞬时带宽的微波接收机,并达成326.6 nVcm-1Hz-1/2的整体灵敏度。理论上,只要配备足够多的高功率频率梳线,该方法可实现任意瞬时带宽的接收机设计。该工作为雷达、通信和频谱监测等领域的可扩展微波接收机研发开辟了新路径。