Design of omnidirectional Rydberg atomic sensors loaded with electric field enhancement structure using characteristic mode analysis
Abstract
تلقت تقنية التكامل بين هيكل تعزيز الحقول الكهربائية (EFES) ومستشعرات الذرات ريدبرج (RAS) اهتماما واسع الانتشار بسبب إمكانيتها في زيادة حساسية الكشف في نظام قياس الكميات. ومع ذلك، لا يزال البحث حاليا نادرا بشأن استجابة اتجاه EFES، وبقاء تحليل الاتجاه ثلاثي الأبعاد لـ RAS تحدٍّ كبير. يستخدم RAS بشكل رئيسي كجهاز استقبال ويمكن استخدامه في تقنيات القياس غير المدمرة للرد على الحقل الكهربائي. ومع ذلك، فإن تحليل خريطة الاستقبال هو مهمة معقدة تتطلب استخدام أساليب معقدة. لذلك، نحن نستخدم تحليل نمط السمات لشرح أداء الاتجاه الكلي لـ RAS. وبناءً على نظريات نمط السمات، يمكن حساب خريطة الاستقبال من خلال سلسلة من تيارات النمط ومعاملاتها المقابلة. وتمثل تحليل هذه المعاملات الفورية إزالة الحاجة إلى المحاكاة الرقمية الكاملة ذات المصروف الزمني، التي عادة ما تتطلب مسح مجموعة كبيرة من معلمات الزاوية لتوليد خريطة اتجاه EFES. يقلل هذا الأسلوب بشكل كبير من تعقيد حل خريطة اتجاه EFES ويوفر توجيهات معنوية لعملية التصميم. وللتحقق من فعالية الطريقة المقترحة، تم بناء 3 نماذج أولية. وأظهرت النتائج أن النموذج النهائي يحقق الانقسام في 1.96 جيجاهرتز، مع كسب حقل من 25 ديسيبل وعدم دقة بقيمة 2.4 ديسيبل. وتسلط هذه الاكتشافات الضوء بشكل كبير على فعالية الطريقة في تحليل خريطة اتجاه EFES، مما يظهر إمكانيتها في هذا المجال.
Keywords
Rydberg atomic sensor;Characteristic mode;Electric field enhancement structure