《里德堡原子作為光電陰極的太赫茲成像技術研究》是依託北京理工大學，由趙躍進擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：里德堡原子作為光電陰極的太赫茲成像技術研究
- 依託單位：北京理工大學
- 項目負責人：趙躍進
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目擬採用氣相里德堡鹼金屬原子製成太赫茲輻射探測器，研製新型二維太赫茲成像系統。成像系統的關鍵部件光電探測器以處於氣相的里德堡原子為核心，它可將光子轉化為可以監測的電荷。當里德堡態的主量子數很高時，電子具有較低的束縛能，典型的束縛能範圍為1-100meV(0.2-24THz),對於角量子數相同，主量子數不同的里德堡原子相鄰兩個態的能量間隔亦處於太赫茲波段，可以獲得100-500μm 波長範圍內太赫茲脈衝的實時特徵。另外，太赫茲脈衝的時間尺度與里德堡態的壽命相當，這為里德堡原子探測太赫茲輻射以及分析太赫茲場中里德堡原子的動力學特性提供了可能。里德堡原子太赫茲探測器不需要超短脈衝間的時域重疊，又不受太赫茲源相干輻射的限制，具有廣闊發展前景。該項目研製的成像系統具有成像速度快，波長具有選擇性，可以實現二維太赫茲成像。項目的順利實施可為太赫茲成像技術開闢新的研究領域。
結題摘要
本項目採用氣相里德堡鹼金屬原子製成太赫茲輻射探測器，研製新型太赫茲探測系統。探測系統的關鍵部件光電探測器以處於氣相的里德堡原子為核心，它可將光子轉化為可以監測的電荷。當里德堡態的主量子數很高時，電子具有較低的束縛能，典型的束縛能範圍為1-100meV(0.2-24THz)。對於角量子數相同，主量子數不同的里德堡原子相鄰兩個態的能量間隔亦處於太赫茲波段。另外，太赫茲脈衝的時間尺度與里德堡態的壽命相當，這為里德堡原子探測太赫茲輻射以及分析太赫茲場中里德堡原子的動力學特性提供了可能。里德堡原子太赫茲探測器不需要超短脈衝間的時域重疊，又不受太赫茲源相干輻射的限制，具有廣闊發展前景。 首先，項目組採用含時多態展開方法，研究了太赫茲場中里德堡原子布居數的相干遷移和光致電離規律,著重討論了半周期脈衝與里德堡原子的相互作用過程。研究結果為實驗上在太赫茲頻域實現里德堡原子的相干操控以及提高太赫茲場中里德堡原子的離化幾率提供了理論基礎。研究結果有助於理解太赫茲場中里德堡鹼原子選擇激發的動力學過程，電離過程以及太赫茲波的輻射過程，並對里德堡原子作為光電陰極的探測系統中的外場設計具有重要意義。 其次，項目組設計並搭建了基於里德堡原子的THz探測系統，並使用鋰金屬作為介質，製備了里德堡原子，完成了對THz波探測的初步實驗，驗證了里德堡原子作為光電陰極探測太赫茲波的可行性。 此外，項目組還系統地對飛秒雷射誘導空氣或鹼金屬蒸氣電漿太赫茲源進行了研究，為今後高能量、寬頻譜太赫茲輻射源，以及THz光譜探測等領域的研究和發展奠定了基礎。
