CN115561518B - 基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置。所述方法包括：通过探测光和耦合光将原子气室激光路径内的原子从基态激发至第一激发态，再从第一激发态激发至里德堡态，将待测电磁波信号以及进行频率扫描的本振电磁波信号重合后对原子气室进行辐射，再利用光电探测器将探测光信号转化为电信号，最后利用功率计与频谱仪监测光电探测器输出信号，并根据其结果判断待测电磁波信号频率与本振电磁波信号频率是否一致，最后再通过矢量网络分析仪读出本振电磁波信号频率，实现待测电磁波信号的频率测量。采用本方法具有小型化、大带宽、大动态范围等优点。

Description

基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置

技术领域

本申请涉及电磁波频率测量技术领域，特别是涉及一种基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置。

背景技术

电磁波频率测量技术是电子侦察的关键技术之一，受到广泛的关注和研究，通过快速地获得目标的频率信息可以实现对目标的跟踪、预警、干扰等目的。

随着信息技术的高速发展，电磁波工作频率不断攀升，传统的电学电磁波频率测量技术受到“电子瓶颈”的制约，无法满足电子侦察的发展需求，因此亟需发展高灵敏、高精度、大带宽的电磁波频率测量技术。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够实现高灵敏、大带宽的基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置。

一种基于里德堡原子的电磁波频率测量方法，所述方法实施于一电磁波频率测量装置中，所述电磁波频率测量装置包括探测光激光器、耦合光激光器、半波片、反射镜、原子气室、二向色镜、射频信号源、矢量网络分析仪、光电探测器、频谱仪、功率计，所述电磁波频率测量方法包括：

通过所述探测光激光器发射探测光，所述探测光依次通过第一半波片以及反射镜后入射至所述原子气室内，将所述探测光路径内的原子从基态激发至第一激发态；

通过所述耦合光激光器发射耦合光，所述耦合光依次通过第二半波片以及二向色镜与从所述原子气室射出的所述探测光重合后入射至所述原子气室内，将所述探测光路径内的原子从第一激发态激发至里德堡态成为里德堡原子；

通过所述射频信号源产生待测电磁波信号，并通过第一射频天线使其垂直辐射所述原子气室，与所述里德堡原子耦合；

通过所述矢量网络分析仪产生进行频率扫描的本振电磁波信号，并通过第二射频天线使其与所述待测电磁波信号重合后辐射所述原子气室，与所述里德堡原子耦合；

在所述原子气室中，所述探测光路径内的里德堡原子感应所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使所述探测光被所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制；

所述探测光射出所述原子气室后通过所述二向色镜入射至所述光电探测器，并由所述光电探测器将所述探测光转化为探测电信号；

通过所述功率计或所述频谱仪对所述探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率或者实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。

在其中一实施例中，同时通过所述功率计以及频谱仪对探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率以及实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率以及实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。

在其中一实施例中，由所述探测光激光器发射的探测光的光子能量与原子从基态跃迁至第一激发态所需要的能量相等。

在其中一实施例中，由所述耦合光激光器发射的耦合光的光子能量与原子从第一激发态跃迁至里德堡态所需要的能量相等。

在其中一实施例中，所述本振电磁波信号从低频率到高频率进行频率扫描，并通过所述矢量网络分析仪设置频率扫描的起点、终点、精度与时间。

在其中一实施例中，根据所述探测电信号的实时功率判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率包括：

当所述探测电信号的实时功率由周期性变化变为保持恒定不变时，则所述待测电磁波信号的频率与所述本振电磁波信号的一致。

在其中一实施例中，根据所述探测电信号的实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率包括：

当所述探测电信号的频谱从有频谱变为无频谱时，则所述待测电磁波信号的频率与所述本振电磁波信号的一致。

一种基于里德堡原子的电磁波频率测量装置，所述电磁波频率测量装置包括探测光激光器、耦合光激光器、半波片、反射镜、原子气室、二向色镜、射频信号源、矢量网络分析仪、光电探测器、频谱仪、功率计；

所述探测光激光器用于发射探测光；

第一半波片以及所述反射镜用于依次改变所述探测光的偏振和传输路径后，使得所述探测光入射至所述原子气室内；

在所述原子气室内，所述探测光路径内的原子从基态被激发至第一激发态；

所述耦合光激光器用于发射耦合光；

第二半波片以及所述二向色镜用于依次改变所述耦合光的偏振和传输路径后，与从所述原子气室射出的所述探测光重合后入射至所述原子气室内；

在所述原子气室内，所述探测光路径内的原子从第一激发态被激发至里德堡态成为里德堡原子；

所述射频信号源用于通过第一射频天线辐射待测电磁波信号，使其垂直辐射所述原子气室，使其与所述里德堡原子耦合；

所述矢量网络分析仪用于通过第二射频天线辐射进行频率扫描的本振电磁波信号，使其与所述待测电磁波信号重合辐射所述原子气室，并与所述里德堡原子耦合；

在所述原子气室中，所述探测光路径内的里德堡原子感应所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使所述探测光被所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制；

所述二向色镜使得射出所述原子气室后的探测光入射至所述光电探测器；所述光电探测器用于将所述探测光转化为探测电信号；

所述功率计或所述频谱仪用于对所述探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率或者实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。

上述基于里德堡原子的电磁波频率测量方法及装置，首先利用探测光激光器发射探测光经半波片、反射镜等光学元件后入射原子气室，将激光路径内的原子从基态激发至第一激发态；利用耦合光激光器发射耦合光经过半波片、二向色镜等光学元件后，与探测光重合对向入射原子气室，将原子从第一激发态激发至里德堡态；利用射频信号源产生待测电磁波信号，并通过射频天线辐射至原子气室；利用矢量网络分析仪产生本振电磁波信号并进行频率扫描，通过射频天线辐射本振信号，与待测信号平行重叠辐射原子气室；利用光电探测器用于光电转换，将探测光信号转化为电信号；利用功率计与频谱仪监测平衡探测器输出信号，当功率计显示探测光功率由周期性振荡变为保持恒定不变，同时频谱仪显示光电探测器输出信号的频谱的谱线消失时，此时待测电磁波信号的频率与矢量网络分析仪输出频率一致，再通过矢量网络分析仪读出本振电磁波信号频率，实现待测电磁波信号的频率测量。本方法采用光学方式的读出，相比于传统频率测量技术具有抗干扰、大带宽、高灵敏的优势，在电子侦查领域具有重要的应用价值。

附图说明

图1为一个实施例中基于里德堡原子的电磁波频率测量装置的示意图；

图2为一个实施例中本振电磁波信号频率扫描时的探测光功率变化仿真结果示意图；

图3为一个实施例中待测信号频率与本振信号频率差为5MHz时的探测光功率信号频谱示意图；

附图编号说明：

1、探测光激光器，2、第一半波片，3、反射镜，4、原子气室，5、第二射频天线；6、矢量网络分析仪；7、射频信号源，8、第一射频天线；9、二向色镜；10、光电探测器，11、功率计，12、频谱仪，13、第二半波片，14、耦合光激光器。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本实施例中，提供了一种基于里德堡原子的电磁波频率测量方法，该方法实施于一电磁波频率测量装置中，如图1所示，电磁波频率测量装置包括探测光激光器、耦合光激光器、半波片、反射镜、原子气室、二向色镜、射频信号源、矢量网络分析仪、光电探测器、频谱仪、功率计，包括以下步骤：

通过探测光激光器发射探测光，探测光依次通过第一半波片以及反射镜后入射至原子气室内，将探测光路径内的原子从基态激发至第一激发态；

通过耦合光激光器发射耦合光，耦合光依次通过第二半波片以及二向色镜与从原子气室射出的探测光重合后入射至原子气室内，将探测光路径内的原子从第一激发态激发至里德堡态成为里德堡原子；

通过射频信号源产生待测电磁波信号，并通过第一射频天线使其垂直辐射原子气室，与里德堡原子耦合；

通过矢量网络分析仪产生进行频率扫描的本振电磁波信号，并通过第二射频天线使其与待测电磁波信号重合后辐射原子气室，与里德堡原子耦合；

在原子气室中，探测光路径内的里德堡原子感应待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使探测光被待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制；

探测光射出原子气室后通过二向色镜入射至光电探测器，并由光电探测器将探测光转化为探测电信号；

通过功率计或频谱仪对探测电信号进行实时监测得到探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据探测电信号的实时功率或者实时频谱判断待测电磁波信号的频率是否与本振电磁波信号的一致，以测量得到待测电磁波信号的频率。

在本实施例中，通过利用里德堡原子在微波、太赫兹等频段有巨大的极化率、极易与电磁波耦合，且能对宽频段电磁波进行响应，里德堡原子量子干涉效应将电磁波的频率、强度以及相位等信息反映在激光光谱中的特点进行电磁波频率的测量，并使本方法具有小型化、大带宽、大动态范围等优点。

具体的，通过将探测光射入至原子气室内，使激光光路内的原子在激光光子的作用下发生能级跃迁，从基态跃迁到第一激发态，然后再使一耦合光与探测光重合，在耦合光光子的作用下使得跃迁到第一激发态的原子跃迁到里德堡态，这样在探测光光路内的原子跃迁为里德堡原子。再将待测电磁波信号和进行频率扫描的本振电磁波信号重合后垂直辐射原子气室，使两者均与原子气室中的里德堡原子耦合，此时，探测光光路内的德堡原子可以感应待测电磁波信号和本振电磁波信号的电磁波场强，从而可实现待测电磁波信号和本振电磁波信号对探测光的调制，最后再通过光电探测器将调制过的探测光转换为电信号，再由功率计以及频谱仪对其进行检测，根据检测结果判断待测电磁波信号和本振电磁波信号是否相等，以测量得到待测电磁波信号的频率。这样本方法采用光学方式的读出，相比于传统电磁波频率测量技术具有抗干扰、大带宽、高灵敏的优势。

在本实施例中，可以只通过功率计或者频谱仪对探测电信号的实时功率或者实时频谱进行判断以得到待测电磁波信号的频率。也可以结合探测电信号实时功率以及实时频谱进行判断，更为准确的得到待测电磁波信号的频率。

在本实施例中，如图1所示，还提供了一种实施本方法的基于里德堡原子的电磁波频率测量装置，接下来结合该装置对本方法进行阐述。该装置包括：探测光激光器1、耦合光激光器14、半波片、反射镜3、原子气室4、二向色镜9、射频信号源7、矢量网络分析仪6、光电探测器10、频谱仪12、功率计11。

探测光激光器用于发射探测光，第一半波片2以及反射镜3用于依次改变探测光的偏振和传输路径后，使得探测光入射至所述原子气室4内，在原子气室4内，探测光路径内的原子从基态激发至第一激发态。耦合光激光器14用于发射耦合光，第二半波片13以及二向色镜9用于依次改变耦合光的偏振和传输路径后，与从原子气室4射出的探测光重合后入射至原子气室4内，在原子气室4内，探测光路径内的原子从第一激发态激发至里德堡态跃迁为里德堡原子。

射频信号源7用于通过第一射频天线8辐射待测电磁波信号，使其垂直辐射原子气室4，使其与里德堡原子耦合。矢量网络分析仪6用于通过第二射频天线辐射进行频率扫描的本振电磁波信号，使其与待测电磁波信号重合辐射原子气室4，并与里德堡原子耦合。

在原子气室4中，探测光路径内的里德堡原子感应待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使探测光被待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制。

二向色镜9使得射出原子气室4后的探测光入射至所述光电探测器10，光电探测器10用于将所述探测光转化为探测电信号。

功率计11或频谱仪12用于对探测电信号进行实时监测得到探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据探测电信号的实时功率或者实时频谱判断待测电磁波信号的频率是否与本振电磁波信号的一致，以测量得到待测电磁波信号的频率。

关于基于里德堡原子的电磁波频率测量装置的具体限定可以参见文中对于基于里德堡原子的电磁波频率测量方法的限定，在此不再赘述。

从图1中可以看出，探测光由探测光激光器1发射后，先经过第一半波片2以调节探测光的偏振，再经过一反射镜3使其光路发生变化以从原子气室4一侧入射原子气室4。而耦合光由耦合光激光器14发射后，经过第二半波片13调节其偏振后，再经过二向色镜9使与探测光在同一光路上而方向相向的从原子气室4另一侧射入。在原子气室4中，在探测光光路内的原子先后被探测光、耦合光激发从基态跃迁至第一激发态，再从第一激发态跃迁至里德堡态，最后得到里德堡原子。

进一步的，由探测光激光器发射的探测光的光子能量与原子从基态跃迁至第一激发态所需要的能量相等。

具体的，探测光激光器1输出线偏振激光，原子气室4内充满铯原子蒸汽，探测光波长为852nm，与铯原子基态6S_1/2到第一激发态6P_3/2跃迁形成共振。利用半波片对探测光的偏振片进行调节，经过反射镜3入射原子气室4将探测光路径中的原子从基态激发到第一激发态。

进一步的，由耦合光激光器14发射的耦合光的光子能量与原子从第一激发态跃迁至里德堡态所需要的能量相等。

具体的，耦合光激光器14输出线偏振光，耦合光波长为509nm。利用半波片对耦合光偏振方向进行调节，经过二向色镜9将耦合光反射进入原子气室4，并探测光重合，将重合路径上的原子从第一激发态6P_3/2激发至里德堡态nD_5/2,同时诱导里德堡原子电磁感应透明（EIT）效应。

在本实施例中，利用射频信号源7产生待测电磁波信号，并通过射频天线垂直辐射至原子气室4与里德堡原子耦合。同时，利用矢量网络分析仪6产生本振电磁波信号并进行频率扫描，通过射频天线辐射本振信号，与待测信号平行重合辐射原子气室4。利用里德堡原子感应待测信号与本振信号的电磁波场强，并对探测光透射率产生调制。

具体的，待测电磁波的表达式为：

（1）

在公式（1）中，表示待测电磁场的场强，/>表示待测电磁场的角频率，/>表示待测电磁场的相位。

本振电磁场表示为：

（2）

在公式（2）中，表示本振电磁场的场强，/>表示本振电磁场的角频率，/>表示本振电磁场的相位。

当待测电磁波场强远小于本振电磁波场强且待测电磁波频率于本振电磁波频率接近时，里德堡原子感应的电磁波场强为：

（3）

在公式（3）中，表示待测电磁场与本振电磁场的角频率差，表示待测电磁场与本振电磁场的相位差。

而里德堡原子感应待测电磁波信号与本振电磁波信号的电磁波场强，并对探测光透射率产生调制。探测光的透射率表示为：

（4）

在公式（4）中，L表示原子气室4长度，表示探测光波长，/>表示原子气体极化率。

因此，探测光透射率正比于里德堡原子感应电磁波场强，且呈余弦周期函数变化，振荡频率为待测电磁波信号与本振电磁波信号的频率差，根据探测光功率振荡频率即可得到待测电磁波信号频率。

在本实施例中，本振电磁波信号从低频率到高频率进行频率扫描，并通过所述矢量网络分析仪6设置频率扫描的起点、终点、精度与时间。

具体的，利用射频信号源7可在0.1到40G频率范围内产生随机频率的电磁波信号（射频信号源的输出频率范围为0-40G赫兹）。而在实际应用中，可以对频率为40G以上的微波、太赫兹波进行测量。并通过射频天线垂直辐射原子气室4。同时利用矢量网络分析仪6产生本振电磁波信号，并从0到40G进行频率扫描，通过射频天线与待测电磁场平行重合辐射原子气室4。利用里德堡原子感应待测信号与本振信号电场强度，并对探测光透过率进行调制。

这样，通过对从原子气室4射出的探测光的功率及频谱进行分析，即可测量得到待测电磁波信号的频率。从图1中可以看出，原子气室4在探测光射出一侧设置有二向色镜9，且二向色镜9在探测光的光路上，二向色镜9对探测光具有高透过率，对耦合光具有高反射率，这样对于耦合光而言二向色镜9为反射镜用于改变耦合光的传输路径使其射入原子气室4内，而对于探测光，从原子气室4射出后直接透过二向色镜9射入光电探测器10。

在光电探测器中将探测光转换为探测电信号，再分别输入功率计11与频谱仪12。

在本实施例中，根据探测电信号的实时功率判断待测电磁波信号的频率是否与本振电磁波信号的一致，以测量得到待测电磁波信号的频率包括：当探测电信号的实时功率由周期性变化变为保持恒定不变时，则待测电磁波信号的频率与本振电磁波信号的一致。

在本实施例中，根据探测电信号的实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与本振电磁波信号的一致，以测量得到待测电磁波信号的频率包括：当探测电信号的频谱从有频谱变为无频谱时，则待测电磁波信号的频率与本振电磁波信号的一致。

具体的，根据探测光透射率与电磁波频率差的关系，当功率计11检测到探测光功率振荡且频谱仪12显示单频谱线时，此时待测电磁波信号与本振电磁波信号的频率差为频谱仪12所示频率。随着频率扫描，当监测到探测光功率保持不变，且频谱仪12显示无频率谱线时，此时待测电磁波信号频率等于本振电磁波信号频率，通过读取矢量网络分析仪6本振信号频率即可得到待测电磁波信号频率，实现待测电磁波信号的频率测量。

在其中一个实施例中，待测电磁波信号频率为3.6GHz，矢量网络分析仪6扫描起点为0.1GHz，扫描精度为1MHz，每个频率点持续时间为10ms，当本振电磁波信号扫描频率接近待测信号频率时，功率计11结果随频率扫描变化结果如图2所示。当扫描频率接近3.6GHz时，待测电磁波信号与本振电磁波频率差逐渐减小，探测光功率振荡频率也逐渐减小。当扫描频率与待测信号频率相同时，探测光功率保持不变。

在其中一个实施例中，当本振电磁波信号频率与待测电磁波信号频率差为5MHz时，探测光功率信号的频谱结果如图3所示。随着本振电磁波信号频率接近待测电磁波频率时，探测光功率信号频谱峰逐渐向频率更低的方向移动，当本振电磁波信号频率等于待测电磁波信号频率时，探测光功率信号频谱消失。

上述基于里德堡原子的电磁波频率测量方法中，首先利用探测光激光器发射探测光经半波片、反射镜等光学元件入射原子气室，将激光路径内的原子从基态激发至第一激发态；利用耦合光激光器发射耦合光经过半波片、二向色镜等光学元件后，探测光重合对向入射原子气室，将原子从第一激发态激发至里德堡态；利用射频信号源产生待测电磁波信号，并通过射频天线垂直辐射至原子气室与里德堡原子耦合。利用矢量网络分析仪产生本振电磁波信号并进行频率扫描，通过射频天线辐射本振电磁场，与待测信号平行重叠辐射原子气室。

利用里德堡原子感应待测信号与本振信号的电磁波场强，并对探测光透射率产生调制；利用光电探测器接收探测光信号，并利用功率计与频谱仪分别监测探测光功率与光电探测器输出电信号频率。最后根据探测光功率与探测光信号频谱变化判断待测电磁波频率与本振电磁波频率的关系，得到待测电磁波频率。本申请利用里德堡原子作为电场传感器实现了电磁波频率的测量，理论测量范围可覆盖微波、太赫兹频段，具有大带宽、抗毁伤的优势。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.基于里德堡原子的电磁波频率测量方法，其特征在于，所述方法实施于一电磁波频率测量装置中，所述电磁波频率测量装置包括探测光激光器、耦合光激光器、半波片、反射镜、原子气室、二向色镜、射频信号源、矢量网络分析仪、光电探测器、频谱仪、功率计，所述电磁波频率测量方法包括：

通过所述探测光激光器发射探测光，所述探测光依次通过第一半波片以及反射镜后入射至所述原子气室内，将所述探测光路径内的原子从基态激发至第一激发态；

通过所述耦合光激光器发射耦合光，所述耦合光依次通过第二半波片以及二向色镜与从所述原子气室射出的所述探测光重合后入射至所述原子气室内，将所述探测光路径内的原子从第一激发态激发至里德堡态成为里德堡原子，诱导里德堡原子电磁感应透明（EIT）效应；

通过所述射频信号源产生待测电磁波信号，并通过第一射频天线使其垂直辐射所述原子气室，与所述里德堡原子耦合；

通过所述矢量网络分析仪产生进行频率扫描的本振电磁波信号，并通过第二射频天线使其与所述待测电磁波信号平行重合后辐射所述原子气室，与所述里德堡原子耦合；

在所述原子气室中，所述探测光路径内的里德堡原子感应所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使所述探测光透射率被所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制，而所述探测光透射率正比于里德堡原子感应电磁波场强，且呈余弦周期函数变化，其振荡频率为待测电磁波信号与本振电磁波信号的频率差；

所述探测光射出所述原子气室后通过所述二向色镜入射至所述光电探测器，并由所述光电探测器将所述探测光转化为探测电信号；

通过所述功率计或所述频谱仪对所述探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率或者实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。

2.根据权利要求1所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，同时通过所述功率计以及频谱仪对探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率以及实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率以及实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。

3.根据权利要求1所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，由所述探测光激光器发射的探测光的光子能量与原子从基态跃迁至第一激发态所需要的能量相等。

4.根据权利要求3所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，由所述耦合光激光器发射的耦合光的光子能量与原子从第一激发态跃迁至里德堡态所需要的能量相等。

5.根据权利要求1所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，所述本振电磁波信号从低频率到高频率进行频率扫描，并通过所述矢量网络分析仪设置频率扫描的起点、终点、精度与时间。

6.根据权利要求1-5任一项所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，根据所述探测电信号的实时功率判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率包括：

当所述探测电信号的实时功率由周期性变化变为保持恒定不变时，则所述待测电磁波信号的频率与所述本振电磁波信号的一致。

7.根据权利要求6所述的电磁波频率测量方法，其特征在于，根据所述探测电信号的实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率包括：

当所述探测电信号的频谱从有频谱变为无频谱时，则所述待测电磁波信号的频率与所述本振电磁波信号的一致。

8.基于里德堡原子的电磁波频率测量装置，其特征在于，所述电磁波频率测量装置包括探测光激光器、耦合光激光器、半波片、反射镜、原子气室、二向色镜、射频信号源、矢量网络分析仪、光电探测器、频谱仪、功率计；

所述探测光激光器用于发射探测光；

第一半波片以及所述反射镜用于依次改变所述探测光的偏振和传输路径后，使得所述探测光入射至所述原子气室内；

在所述原子气室内，所述探测光路径内的原子从基态激发至第一激发态；

所述耦合光激光器用于发射耦合光；

第二半波片以及所述二向色镜用于依次改变所述耦合光的偏振和传输路径后，与从所述原子气室射出的所述探测光重合后入射至所述原子气室内；

在所述原子气室内，所述探测光路径内的原子从第一激发态激发至里德堡态成为里德堡原子，诱导里德堡原子电磁感应透明（EIT）效应；

所述射频信号源用于通过第一射频天线辐射待测电磁波信号，使其垂直辐射所述原子气室，使其与所述里德堡原子耦合；

所述矢量网络分析仪用于通过第二射频天线辐射进行频率扫描的本振电磁波信号，使其与所述待测电磁波信号平行重合辐射所述原子气室，并与所述里德堡原子耦合；

在所述原子气室中，所述探测光路径内的里德堡原子感应所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号的电磁波场强，使所述探测光透射率被所述待测电磁波信号以及本振电磁波信号调制，而所述探测光透射率正比于里德堡原子感应电磁波场强，且呈余弦周期函数变化，其振荡频率为待测电磁波信号与本振电磁波信号的频率差；

所述二向色镜使得射出所述原子气室后的探测光入射至所述光电探测器；所述光电探测器用于将所述探测光转化为探测电信号；

所述功率计或所述频谱仪用于对所述探测电信号进行实时监测得到所述探测电信号的实时功率或者实时频谱，根据所述探测电信号的实时功率或者实时频谱判断所述待测电磁波信号的频率是否与所述本振电磁波信号的一致，以测量得到所述待测电磁波信号的频率。