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Rydberg原子是主量子数n很大的高激发态原子,因其具有独特的性质而受到人们广泛的关注,例如Rydberg原子具有尺寸大(n2)、寿命长(n3)和相互作用强(n11)等特性。特别是极化率大(n7)的特性使Rydberg原子对外场非常敏感。Rydberg原子的电磁感应透明(EIT)可以用来实现Rydberg原子的全光非破坏性探测,在量子逻辑门,单光子源等方面的研究具有重要的意义。外场调控Rydberg原子EIT提供了一种自校准的精密测量外场的新方法,具有非常好的应用前景。本文以铯原子为研究对象,探测光作用于6S1/2(F=4)→6P3/2(F’=5)的跃迁,耦合光在Rydberg跃迁线6P3/2(F’=5)→n S/n D附近扫描,光电探测器探测Rydberg原子的EIT信号。主要研究内容包括了三个方面,首先,我们研究了基于Rydberg原子EIT的510nm激光频率的锁定;其次详细的研究了调制激光场中Rydberg原子的EIT及其特性;最后,研究了(40100MHz)射频场中Rydberg原子的EIT效应,提出了一种基于原子的自校准精密测量射频场的新方法。具体如下:第一,510nm激光频率的锁定:利用饱和吸收光谱将探测光频率锁定在6S1/2(F=4)→6P3/2(F’=5)的跃迁线,在Rydberg原子三能级系统中获得EIT信号,调制解调Rydberg原子EIT获得类鉴频曲线,由PID反馈回路实现510nm激光的频率锁定,其频率涨落为0.7MHz,阿伦方差的最小值为8.9×10-11。第二,调制探测激光场中的Rydberg原子EIT:在铯原子室温蒸气池中实现Rydberg原子EIT的基础上,当对探测光频率施加一个几k Hz的调制时,调制解调后的EIT信号分裂为两个峰,双峰间距与调制频率无关,而与调制幅度导致的失谐量大小(频率调制幅度)成正比,双峰间隔的一半等于探测光频率调制幅度的lp/cl(28)1.67倍。实验结果与理论计算相一致。这个研究结果可应用于激光线型和频率抖动的实时监测。第三,射频电场调制的Rydberg原子EIT:对铯Rydberg原子施加弱射频电场(40MHz100MHz),D态Rydberg原子的EIT光谱发生Stark频移和分裂,同时产生由射频场调制Rydberg能级的偶数级边带,测量结果与Floquet理论模拟的结果相吻合。在弱射频Stark谱中,mj=5/2的Stark谱与mj=1/2,3/2的二级边带形成多个能级交叉,这些能级交叉点提供了一种基于原子的精确校准射频电场的新方法。本文的创新点:1.通过对EIT信号进行调制解调获得类鉴频信号,实现了510nm激光频率的锁定。实验中我们获得两种类鉴频信号,一种来源于解调饱和吸收光谱,用来实现852nm激光频率锁定;另一种来源于解调Rydberg原子的EIT信号,用来实现510nm激光频率的锁定,频率涨落为0.7MHz。这种稳频方式实现了激光频率在两个激发态跃迁之间的锁定。2.双光子激发和相应的能级组成阶梯型Rydberg原子的EIT系统,当对探测光频率施加一个几k Hz的调制时,调制解调后的EIT信号分裂为两个峰,双峰间距与调制频率无关,而与频率调制幅度成正比,双峰间隔的一半等于探测光频率调制幅度的lp/cl(28)1.67倍。这个研究结果可应用于激光线型和频率抖动的实时监测。3.Rydberg原子具有很大的极化率,对外场非常敏感,我们用射频电场调制Rydberg能级,导致Rydberg能级产生AC Stark频移和射频边带。利用Rydberg原子的EIT研究了射频电场对Rydberg能级的影响。在弱射频Stark谱中,mj=5/2的Stark谱与mj=1/2,3/2的二级边带形成多个能级交叉,这些能级交叉点提供了一种基于原子的精确校准射频电场的新方法。