Using frequency detuning to improve the sensitivity of electric field measurements via electromagnetically induced transparency and Autler-Townes splitting in Rydberg atoms

电磁感应透明 物理 电场 原子物理学 里德伯公式 斯塔克效应 无线电频率 里德堡原子 灵敏度(控制系统) 电离 离子 量子力学 电子工程 计算机科学 电信 工程类
作者
Matthew T. Simons,Joshua A. Gordon,Christopher L. Holloway,David Anderson,Stephanie Miller,Georg Raithel
出处
期刊:Applied Physics Letters [American Institute of Physics]
卷期号:108 (17) 被引量:123
标识
DOI:10.1063/1.4947231
摘要

In this work, we demonstrate an approach for improved sensitivity in weak radio frequency (RF) electric-field strength measurements using Rydberg electromagnetically induced transparency (EIT) in an atomic vapor. This is accomplished by varying the RF frequency around a resonant atomic transition and extrapolating the weak on-resonant field strength from the resulting off-resonant Autler-Townes (AT) splittings. This measurement remains directly traceable to SI compared to previous techniques, precluding any knowledge of experimental parameters such as optical beam powers as is the case when using the curvature of the EIT line shape to measure weak fields. We use this approach to measure weak RF fields at 182 GHz and 208 GHz demonstrating improvement greater than a factor of 2 in the measurement sensitivity compared to on-resonant AT splitting RF electric field measurements.

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