美開發可自校準電場測量新方法

對手機等無線設備形成的電場進行精確的可自校準測量一直是個難題，而如今美國研究人員找到了解決之道。美國國家標準與技術研究所（NIST）研究人員在最新一期《應用物理雜誌》上發表論文稱，他們開發出一種基於原子共振來測量電場的新方法，不僅能進行自校準，還可擴大測量範圍，改進空間解析度。

手機等無線設備已經成為生活中必不可少的工具。這些設備會輻射電磁波，在周圍形成電場。對這些電場和輻射功率進行精確、可追蹤測量，對於設備的設計和部署至關重要，但研究人員一直沒能開發出對此類電場進行獨立、精準測量的自校準探測裝置。

為了解決這個問題，NIST的克里斯多夫·霍洛威帶領團隊，以利用量子相干效應消除電磁波傳播過程中介質影響的電磁感應透明（EIT）技術為基礎，開發出一種新的電場測量方法：首先激發介質中的鹼性原子，使之處於高能狀態；然後利用射頻電場來激發原子躍遷狀態，進而導致EIT信號分裂成兩個。EIT信號頻譜的分裂很容易測量，與應用的射頻電場的振幅成正比。研究人員可以通過測量頻率，利用普朗克常數來計算電場的強度。由於這一手段基於原子共振，所以被認為是可以自校準的。

除可自校準外，新方法還有望擴大可測量的電場範圍。霍洛威在美國物理學會發布的新聞公告中指出，在此之前還沒有辦法對超過110千兆赫頻率的電場進行校準測量，而運用新的技術手段，可對頻率高達1兆兆赫茲的電場進行校準測量，這對於未來無線通信系統的發展十分重要。

此外，霍洛威稱，新方法還可在微波成像時提供非常高的空間解析度，理論上可達到與光波波長類似，這對生物醫學領域的電場測量很有幫助。

研究人員專門設計了運用新手段進行電場測量的自校準探測裝置，而探測裝置小型化將是他們下一階段的主要目標。

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