山西大学激光光谱研究所

本研究通过超冷铯里德堡原子的陷阱损失光谱，系统探究了微波场与多能级跃迁的相互作用机制。实验结合圆偏振光与微波场调控，揭示了以激光功率展宽（占比83%）为主的复合展宽效应，并观察到弱场下的功率平方根展宽规律与强场中的线性依赖双峰分裂。这些发现不仅深化了对里德堡原子-微波耦合动力学的理解，还发展了一种基于光谱分析的微波电场实时探测技术，为精密测量与量子操控提供了新工具。

本课题组提出并验证了一种基于里德堡原子的各向同性天线，突破了经典天线受毛球定理限制无法实现理想各向同性响应的瓶颈。理论分析，该天线的测量结果与射频场入射方向无关，并具备可溯源性和超宽带特性。实验在微波和太赫兹波段实现了全空间各向同性偏差小于5 dB、单平面最小0.28 dB，相比经典天线提升至少15 dB。该方法在射频电场计量和全空间覆盖通信等领域具有重要应用前景。