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Este artículo apareció en Microondas y RF. y fue publicado aquí con permiso.
Lo que vas a aprender:
- Se utilizó el principio subyacente de la física cuántica para crear una antena no metálica en el rango de los gigahercios.
- Cómo los investigadores utilizaron láseres y una celda de rubidio como núcleo del sistema.
- Detalles de toda la disposición de la antena y resultados de las pruebas de campo.
Contrariamente a lo que se suele creer, una antena receptora de microondas no tiene por qué estar hecha necesariamente de metal o incluso tener un material conductor. Utilizando una celda de vapor de rubidio con un reflector de prisma cúbico de esquina para formar un transductor de RF pasivo, un equipo de la prestigiosa Universidad de Otago, Nueva Zelanda, pudo detectar señales de microondas a una distancia modesta de los componentes activos.
Su transductor compacto no tiene componentes eléctricos y está conectado ópticamente a una estación base activa mediante un par de rayos láser de espacio libre que crean un escenario de transparencia inducido electromagnéticamente.
El estado de Rydberg
El principio físico subyacente que utilizaron comienza con átomos en un estado de Rydberg, donde uno de los electrones de un átomo o molécula ha sido excitado a una órbita con un número cuántico principal más alto.1 Las propiedades interesantes de estos estados incluyen una sensibilidad extrema a influencias externas como campos y colisiones, una reactividad extrema y una probabilidad muy alta de interacción con la radiación de microondas.
Aunque el estado de Rydberg se conoce desde los primeros días de la física cuántica, estas propiedades de sensibilidad fueron demostradas en 2012 por un equipo dirigido por Jonathan Sedlacek utilizando átomos de rubidio-87 excitados por Rydberg en una celda de vapor de vidrio como detector sensible de microondas. campos.2
Los sistemas anteriores para mediciones y aplicaciones de RF se limitaban a una mesa óptica en un laboratorio porque dos (o más) rayos láser tenían que estar alineados entre sí dentro de la celda de vapor atómico. Otros intentos utilizaron fibras ópticas conectadas a la celda de vidrio para superar esta limitación y separar la generación y detección del láser de la sonda de RF (nuevamente la celda de vapor), pero este enfoque también tuvo debilidades y pérdidas de alineación.
Rayos láser y un retrorreflector.
El equipo de Otago reemplazó la fibra utilizada por investigadores anteriores para acceder a la celda de vapor con dos rayos láser de espacio libre y un reflector de prisma de cubo de esquina (también llamado retrorreflector) que reflejaba el haz de la sonda hacia un fotodetector. (Figura 1). Su sonda atómica de RF portátil fue capaz de detectar campos a más de 30 metros de distancia.
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