[科普中国]-美开发可自校准电场测量新方法

对手机等无线设备形成的电场进行精确的可自校准测量一直是个难题，而如今美国研究人员找到了解决之道。美国国家标准与技术研究所（NIST）研究人员在最新一期《应用物理杂志》上发表论文称，他们开发出一种基于原子共振来测量电场的新方法，不仅能进行自校准，还可扩大测量范围，改进空间分辨率。

手机等无线设备已经成为生活中必不可少的工具。这些设备会辐射电磁波，在周围形成电场。对这些电场和辐射功率进行精确、可追踪测量，对于设备的设计和部署至关重要，但研究人员一直没能开发出对此类电场进行独立、精准测量的自校准探测装置。

为了解决这个问题，NIST的克里斯多夫·霍洛威带领团队，以利用量子相干效应消除电磁波传播过程中介质影响的电磁感应透明（EIT）技术为基础，开发出一种新的电场测量方法：首先激发介质中的碱性原子，使之处于高能状态；然后利用射频电场来激发原子跃迁状态，进而导致EIT信号分裂成两个。EIT信号频谱的分裂很容易测量，与应用的射频电场的振幅成正比。研究人员可以通过测量频率，利用普朗克常数来计算电场的强度。由于这一手段基于原子共振，所以被认为是可以自校准的。

除可自校准外，新方法还有望扩大可测量的电场范围。霍洛威在美国物理学会发布的新闻公告中指出，在此之前还没有办法对超过110千兆赫频率的电场进行校准测量，而运用新的技术手段，可对频率高达1兆兆赫兹的电场进行校准测量，这对于未来无线通信系统的发展十分重要。

此外，霍洛威称，新方法还可在微波成像时提供非常高的空间分辨率，理论上可达到与光波波长类似，这对生物医学领域的电场测量很有帮助。

研究人员专门设计了运用新手段进行电场测量的自校准探测装置，而探测装置小型化将是他们下一阶段的主要目标。（记者刘海英）

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