高激发里德堡原子与强电偶极跃迁相关，涉及频段覆盖微波和太赫兹，这使其成为测量毫米波范围的理想频率标准。此前里德堡原子的太赫兹成像法采用太赫兹辐射去电离原子。最近光学方法确定里德堡态的实验以室温下碱金属为研究对象，并采用电磁诱导透明(EIT)的方法。“里德堡EIT”从而应用于读取射频场，精确微波测电和亚波长成像等。

　　区别于EIT技术本研究直接利用太赫兹诱导荧光方法进行成像，实验原理图如1a所示，红外激光与连续太赫兹共轴穿过2mm长石英腔的铯蒸汽。在激光与太赫兹交叠区域内原子被激发至里德堡态并在可见光波段发出荧光。荧光由数字相机成像，如图1b所示曝光时间为0.5s。图1c为太赫兹跃迁频率和计算得到的偶极矩阵。

　　图1. 原子气体的太赫兹成像图

　　研究人员采用0.634THz的太赫兹源来匹配铯原子的21P3/2态到21S1/2态的跃迁。太赫兹光学转换原理为受激拉曼跃迁。为防止里德堡原子被激光单独激发，频率由上里德堡态改变了Δ。相反里德堡原子由拉曼跃迁产生，跃迁发生时原子由|u>态到里德堡态|f>，因此，位于激光和太赫兹交叠区域的原子会直接被激发到里德堡态。研究人员表示太赫兹并不会被原子吸收，因为它将驱动受激辐射。图1b可理解为激光和太赫兹场的几何布局所形成的，激光束和太赫兹都水平穿过成像区，而部分太赫兹将被反射并产生驻波干涉结构，其波节垂直于激光束。荧光所形成的线宽与激光束的宽度相匹配，而且其周期分布也和太赫兹驻波相符合。

　　本研究利用原子气体实时展现了太赫兹场图像，未来具有获得二维图像的潜力。其中铯蒸汽并不吸收太赫兹场，从而可对太赫兹所形成的驻波成像，这是其他方法所无法相比的。因为该太赫兹-光学转换介质处在气相，研究人员拟下一步测量处于铯蒸汽中波长尺度微结构。

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