論文の概要: Arbitrary Instantaneous Bandwidth Microwave Receiver via Scalable Rydberg Vapor Cell Array with Stark Comb
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2509.26026v1
- Date: Tue, 30 Sep 2025 09:58:12 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-10-01 14:45:00.092044
- Title: Arbitrary Instantaneous Bandwidth Microwave Receiver via Scalable Rydberg Vapor Cell Array with Stark Comb
- Title（参考訳）: スタークコムを用いたスケーラブルRydberg気相セルアレイを用いた任意瞬時バンド幅マイクロ波受信装置
- Authors: Yuechun Jiao, Yuwen Yin, Yunhui He, Jinlian Hu, Cheng Lu, Jingxu Bai, Zhengyang Bai, Weibin Li, Suotang Jia, Jianming Zhao,
- Abstract要約: ライドバーグ原子は高い感度、広いキャリア帯域、トレーサビリティのためにマイクロ波(MW)測定に大きな可能性を持っている。
本稿では,Stark comb を用いたスケーラブルな Rydberg 気相セルの線形アレイによる任意の瞬時帯域 MW 受信機の実現について報告する。
我々の研究は、レーダ、通信、スペクトルモニタリングに応用するためのスケーラブルなMW受信機の設計と開発方法である。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.749500492169219
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Rydberg atoms have great potential for microwave (MW) measurements due to their high sensitivity, broad carrier bandwidth, and traceability. However, the narrow instantaneous bandwidth of the MW receiver limits its applications. Improving the instantaneous bandwidth of the receiver is an ongoing challenge. Here, we report on the achievement of an arbitrary instantaneous bandwidth MW receiver via a linear array of scalable Rydberg vapor cells with Stark comb, where the Stark comb consists of an MW frequency comb (MFC) and a position-dependent Stark field. In the presence of the Stark field, the resonance MW transition frequency between two Rydberg states is position dependent, so that we can make each MFC line act as a local oscillator (LO) field to resonantly couple one Rydberg cell. Thus, each cell receives part of a broadband MW signal within its instantaneous bandwidth using atomic heterodyne detection, achieving the measurements of the broadband MW signal simultaneously. In our proof-of-principle experiment, we demonstrate the MW receiver with 210~MHz instantaneous bandwidth using an MFC field with 21 lines. Meanwhile, we achieve an overall sensitivity of 326.6~nVcm$^{-1}$Hz$^{-1/2}$. In principle, the method allows for achieving an arbitrary instantaneous bandwidth of the receiver, provided we have enough MFC lines with enough power. Our work paves the way to design and develop a scalable MW receiver for applications in radar, communication, and spectrum monitoring.
- Abstract（参考訳）: ライドバーグ原子は高い感度、広いキャリア帯域、トレーサビリティのためにマイクロ波(MW)測定に大きな可能性を持っている。
しかし、MWレシーバーの狭い瞬時帯域幅は、その応用を制限する。
受信機の瞬時帯域幅を改善することは、現在進行中の課題である。
本稿では,Stark comb と MW 周波数コム (MFC) と位置依存の Stark フィールドからなる,スケーラブルな Rydberg 蒸気セルの線形配列による任意の瞬時帯域幅 MW 受信機の実現について報告する。
スターク場の存在下では、2つのRydberg状態間の共振MW遷移周波数は位置に依存するので、各MFC線を1つのRydbergセルを共振する局所振動子(LO)場として振る舞わせることができる。
これにより、各セルは、原子ヘテロダイン検出を用いて、その瞬時帯域内でブロードバンドMW信号の一部を受信し、同時にブロードバンドMW信号の測定を行う。
本実験では,21行のMFCフィールドを用いて,210〜MHzの即時帯域幅を持つMW受信機を実演した。
一方、総合感度は326.6~nVcm$^{-1}$Hz$^{-1/2}$である。
原理的には、十分な電力を持つ十分なMFCラインがあれば、受信機の任意の瞬時帯域幅を達成することができる。
我々の研究は、レーダ、通信、スペクトルモニタリングに応用するためのスケーラブルなMW受信機の設計と開発方法である。
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