Dergiler / EMO Bilimsel Dergi / 2019 / Cilt: 9 - Sayı: 1

Atomik Sensörlerde Güç Genişleme Etkisi İle Yüksek Seviyeli Mikrodalga Alan Şiddeti Ölçümü

High Level Microwave Field Strength Measurement At The Atomic Sensors With Power Broadening Effect

Sayfa
15–24
Yayın Tarihi
2022-10-12
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Bunun sonuncunda yüksek seviyeli mikrodalga alanların algılanmasında kullanılacak olan DROR rezonansının Zeeman geçişi için bant genişliği ölçümlerinin genlik ölçümlerine göre üstünlükleri tartışılmıştır.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada yüksek seviyeli mikrodalga alanların algılanması amacıyla lazer-atom-mikrodalga etkileşimine dayanan bir Cs atomik sensör sistemi önerilmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Çalışma kapsamında lazer ışınının frekansı, Cs atomik sensörünün D2 enerji geçişinde bulunan 6S1/2 (F=4) ↔ 6P3/2 (F=4) enerji geçişine kilitlenmiştir. 6S1/2 (F=3) ↔ 6S1/2 (F=4) enerji geçişine denk gelen 9,192 GHz frekansında yüksek seviyeli mikrodalga alan uygulanarak DROR (çift radyo optik rezonans) elde edilmiştir.
💡
Sonuç & Katkı:Bunun sonuncunda yüksek seviyeli mikrodalga alanların algılanmasında kullanılacak olan DROR rezonansının Zeeman geçişi için bant genişliği ölçümlerinin genlik ölçümlerine göre üstünlükleri tartışılmıştır.
🔬Tür:Araştırma Makalesi
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Elektromanyetik alanlar · Lazer-atom-mikrodalga etkileşimi · Electromagnetic fields

Özet

Bu çalışmada yüksek seviyeli mikrodalga alanların algılanması amacıyla lazer-atom-mikrodalga etkileşimine dayanan bir Cs atomik sensör sistemi önerilmiştir. Çalışma kapsamında lazer ışınının frekansı, Cs atomik sensörünün D2 enerji geçişinde bulunan 6S1/2 (F=4) ↔ 6P3/2 (F=4) enerji geçişine kilitlenmiştir. 6S1/2 (F=3) ↔ 6S1/2 (F=4) enerji geçişine denk gelen 9,192 GHz frekansında yüksek seviyeli mikrodalga alan uygulanarak DROR (çift radyo optik rezonans) elde edilmiştir. Bu rezonansın DC manyetik alan altında Zeeman alt seviyeleri gözlenmiş ve bunlardan 6S1/2 (F=3, mf=0) ↔ 6S1/2 (F=4, mf=0) π-geçişine odaklanılmıştır. Atomik sensörün farklı lazer güçlerinde ve 500 V/m ile 7.5 kV/m arasında değişen yüksek seviyeli mikrodalga alan şiddetlerinde ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Uygulanan yüksek seviyeli mikrodalga alan şiddetlerinde, 6S1/2 (F=3, mf=0) ↔ 6S1/2 (F=4, mf=0) π-geçişinin bant genişliği ve genlik ölçümlerinin değişimi araştırılmıştır. Bunun sonuncunda yüksek seviyeli mikrodalga alanların algılanmasında kullanılacak olan DROR rezonansının Zeeman geçişi için bant genişliği ölçümlerinin genlik ölçümlerine göre üstünlükleri tartışılmıştır.

Abstract

In this study, a Cs atomic sensor system is proposed to detect high-level microwave field based on laser-atom-microwave interaction. Within the scope of the study, the frequency of the laser is locked to the 6S1/2 (F=4) ↔ 6P3/2 (F=4) energy transition on the D2 line of Cs atomic transition. The DROR (double radio optical resonance) resonance was obtained by applying a high level microwave field at the frequency of 9,192 GHz corresponding to 6S1/2 (F=3) ↔ 6S1/2 (F=4) energy transition. Zeeman sub-levels of DROR resonance were observed under the DC magnetic field and resonance on the 6S1/2 (F=3, mf=0) ↔ 6S1/2 (F=4, mf= 0) π-transition were investigated. Measurements of the atomic sensor were performed at various laser powers and at high levels of microwave field strengths ranging from 500 V / m to 7.5 kV/m. The dependence of the bandwidth and amplitude of the Zeeman resonance at 6S1/2 (F=3, mf=0) ↔ 6S1/2 (F=4, mf=0) π-transition were investigated as a function of applied high-level microwave field strength. As a result of this, the superiority of bandwidth measurements to the amplitude measurements were discussed for the Zeeman transition of the DROR which will be used in the sensing of high level microwave fields.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

ÇETİNTAŞ, M., ASLAN, Ç. (2022). Atomik Sensörlerde Güç Genişleme Etkisi İle Yüksek Seviyeli Mikrodalga Alan Şiddeti Ölçümü. EMO Bilimsel Dergi, Cilt: 9 - Sayı: 1, 15–24. https://ajindex.com/articles/500668

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (16)

  1. https://www.bipm.org/en/measurement-units/rev-si/. [2] https://www.bipm.org/cc/CCEM/Allowed/ 30/CCEM-17-Report-NIST.pdf
  2. I. I. Rabi, “Space quantization in a gyrating magnetic field”, Phys. Rev., vol. 51, pp. 652-654, 1937
  3. A. Kastler, ”Production et detection optique d'une inegalite de population”,,J. Phys. Radium, vol. 11, pp. 255-265, 1950
  4. H. G. Dehmelt, “Modulation of a light beam by precessing absorbing atoms”, Phys. Rev., vol. 105, pp. 1924-1925, 1957
  5. W. E. Bell, A. Bloom, “Optical detection of magnetic resonance in alkali metal vapor”, Phys. Rev., vol. 107, pp. 1559-1565, 1957
  6. A. W. Ali and H. R. Griem, “Theory of Resonance Broadening of Spectral Lines by Atom-Atom Impacts”, Erratum Phys. Rev. 144, 366, 1966
  7. E. B. Aleksandrov, A. B. Mamyrin, A. P. Naumov, “Hfs-magnetometer for absolute measurement of magnetic induction of weak magnetic-fields”, Meas. Tech., vol. 20, pp. 1048-1051, 1977
  8. W. Happer, “Optical pumping”, Rev. Mod. Phys., vol. 44, pp. 169–249, 1972
  9. A. Osterwalder, F. Merkt, “Using high Rydberg states as electric field sensors”, Phys. Rev. Lett., vol. 82, pp. 1831-1834, 1999
  10. E. A. Donley, T. P. Crowley, T. P. Heavner, B. F. Riddle, “Quantum-based microwave power measurement performed with a miniature atomic fountain”, Proc. IEEE Int. Frequency Control Symp., pp. 135-137, 2003
  11. I. M. S. S. Savukov, M. V. Romalis, K. L. Sauer, “Tunable atomic magnetometer for detection of radio-frequency magnetic fields”, Phys. Rev. Lett., vol. 95, pp. 063004, 2005
  12. T. P. Crowley, E. A. Donley, T. P. Heavner, “Quantum-based microwave power measurements: Proof-of-concept experiment”, Rev. Sci. Instrum., vol. 75, pp. 2575-2580, 2004
  13. D. C. Paulusse, N. L. Rowell, A. Michaud, “Accuracy of an atomic microwave power standard”, IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 54, no. 2, pp. 692-695, 2005
  14. M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Traceable field strength measurements based on laser spectroscopy techniques”, 20th Int. Zurich Symp. Electromagn. Compat., 2009
  15. M. Çetintaş, R. Hamid, O. Şen, and S. Çakır, “Characterization of a far-field microwave magnetic field strength sensor based on double radiooptical resonance”, IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol.52, no.1, pp.21–31, 2010
  16. M. Çetintaş, S. Çakır, R. Hamid, O. Şen, “Toward absolute measurements of far-field microwave magnetic field by atomic sensor based on double radiooptical resonance”, IEEE Trans. on Electromagnetic Compat., v