論文の概要: Optically-biased Rydberg microwave receiver enabled by hybrid nonlinear interferometry

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.05310v3
• Date: Thu, 14 Aug 2025 22:06:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-08-18 14:51:22.748603
• Title: Optically-biased Rydberg microwave receiver enabled by hybrid nonlinear interferometry
• Title（参考訳）: ハイブリッド非線形干渉法による光バイアスリングバーグマイクロ波受信機
• Authors: Sebastian Borówka, Mateusz Mazelanik, Wojciech Wasilewski, Michał Parniak,
• Abstract要約: そこで本研究では,光バイアス検出という代替手法を提案する。 この種の検出に現れるレーザー位相ノイズの問題に対処する。 我々は,176 MathrmnV/cm/sqrtHz$の感度と3.5 MathrmmV/cm$の信頼性操作を13.9 MathrmGHz$の電場に報告した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: The coupling of Rydberg vapour medium to both microwave and optical fields allows harnessing the merits of all-optical detection, e.g. weak disruption of the measured field and invulnerability to extremely strong fields, owing to the lack of a conventional antenna in the detector. However, the highest sensitivity in this approach is typically achieved by introducing an additional microwave field acting as a local oscillator, thereby compromising the all-optical nature of the measurement. Here we propose an alternative method, optical-bias detection, that allows truly all-optical operation, while retaining exceptional sensitivity. We tackle the issue of laser phase noise, emerging in this type of detection, via a simultaneous measurement of the laser phase noise in a nonlinear process and real-time data processing, which overall yields an improvement of $35\ \mathrm{dB}$ in terms of signal-to-noise ratio compared with the basic approach. We report the sensitivity of $176\ \mathrm{nV/cm/\sqrt{Hz}}$ and reliable operation up to $3.5\ \mathrm{mV/cm}$ of $13.9\ \mathrm{GHz}$ electric field. We also demonstrate a quadrature-amplitude modulated data transmission, underlining the capability of the system to detect quadratures of the microwave field. This approach is thus directly comparable to the state-of-the-art superheterodyne, while retaining the merits of all-optical detection.
• Abstract（参考訳）: Rydbergの蒸気媒質をマイクロ波と光学の両方に結合することにより、全光学検出の利点、例えば測定された磁場の弱い破壊と、検出器に従来のアンテナがないために非常に強い磁場への侵入性を利用することができる。 しかし、このアプローチにおける最も高い感度は、通常、局所振動子として作用するマイクロ波場を導入し、その結果、測定の全光学的性質を妥協させることによって達成される。 本稿では,光学バイアス検出という代替手法を提案する。 本稿では, 非線形プロセスにおけるレーザ位相雑音の同時測定とリアルタイムデータ処理により, レーザ位相雑音の問題に対処する。 我々は176\ \mathrm{nV/cm/\sqrt{Hz}}$の感度と3.5\ \mathrm{mV/cm}$の信頼性操作を13.9\ \mathrm{GHz}$の電場に報告する。 また、マイクロ波の4次波を検出するシステムの機能について、第1振幅変調データ伝送を実証する。 このアプローチは、全光学的検出の利点を維持しながら、最先端の超ヘテロダインと直接的に同等である。

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