里德堡原子具有很大的极化率和跃迁偶极矩, 因此它对外界电磁场非常敏感, 结合量子干涉效应可实现太赫兹场的高灵敏度探测。采用外加电场的方式来调谐太赫兹里德堡激发态能级至Förster共振，转变了原子间相互作用的方式，进而改变了阻塞区域的大小。通过对比范德瓦耳斯和偶极–偶极2种作用方式下的主量子数以及共振激光拉比频率的变化对阻塞区域的影响，发现Förster共振电场调谐下的偶极–偶极相互作用导致的阻塞效应更强，造成的阻塞区域半径可以是范德瓦耳斯相互作用下的2～3倍。根据这一特点，可利用外电场调控里德堡原子间相互作用来增强阻塞效应，这对太赫兹里德堡跃迁中高质量单光子的制备以及原子检测准确度的提高具有参考意义。

研究了基于里德堡原子电磁诱导透明效应的耦合光一维驻波场增强的微波电场传感。利用模式匹配反射光场，在高增透镀膜的铯原子气室中形成了里德堡原子三能级体系中耦合光的一维驻波场，并在此基础上进行了幅度调制微波电场测量。实验结果表明，在不额外增加耦合光激光器输出功率的情况下，一维耦合光驻波场导致了耦合光功率的相干增强，电磁诱导透明光谱强度和线宽都显著增加。详细比较了一维驻波场增强与直接增加耦合光功率在测量不同功率微波时的表现，结果表明在较低微波功率下一维驻波场增强测量微波频率信噪比提升约4 dB，瞬时带宽增加1.38倍，同时频率响应曲线更为平坦；在较高微波功率条件下，无驻波场存在的微波响应曲线呈现出明显的双峰形态，而一维驻波场的形成可有效消除双峰特征，表现为平坦响应特征。研究结果对实现低功耗、频率响应曲线平坦、自校准微波电场测量传感器具有重要的参考价值。

里德堡原子是一种高激发态的原子，具有较大电偶极矩，相邻能级差可覆盖DC~THz的超宽频谱范围，因而可以实现电磁场高灵敏、超宽带的传感接收。基于里德堡原子的无线电光学测量是通过碱金属原子在探测光和控制光等两束激光的精确调控下转变为里德堡原子，并使探测光透射光谱产生电磁诱导透明效应，进而在输入的无线电信号的作用下，使其透明光谱发生Autler-Townes (AT)劈裂，完成无线电信号到光学信号的转化，从而实现无线电信号频率、幅度、相位等信息的提取，具有直接解调、无需校准、抗电磁毁伤等特点。近年来，该技术在电场计量、电磁频谱侦测、通信、雷达等电子信息技术领域引起人们的强烈关注。该技术的关键在于如何从原子系统输出光谱中快速准确地提取出无线电信号的信息。针对静态无线电信号、动态无线电信号、单频无线电信号、多频无线电信号等不同类型的无线电信号，对应的信息提取和光谱处理方式也不同。依据不同类型的无线电信号，对基于里德堡原子的无线电光学测量及其光谱处理技术进行分类，并综述其原理、技术特点及国内外研究进展，最后结合该技术特点及其应用前景，对未来发展趋势作了展望。

现有量子微波测量系统中，碱金属原子气室是其核心物理组件。目前，原子气室的检测性能参数主要包括气室玻壳折射率、透光率及内部原子配比、密度等，不能直接体现出气室内被激发的里德堡原子数目，不利于装置整体性能的表征和优化。根据理想气体状态方程，综合里德堡阻塞效应、气体原子分布等因素，建立了双光子共振激发的里德堡原子数目理论计算模型，提出了基于最优化电磁诱导透明光谱的里德堡原子数目估计方法，并采用两种不同形状铯原子气室进行实验估算，其结果与理论计算结果基本一致。

为了更深入地探索基于铯里德堡原子的太赫兹新探测技术，通过仿真模拟研究了在四能级里德堡原子模型下，其原子跃迁后的辐射寿命以及不同跃迁模式下（S_1/2→P_3/2、D_5/2→P_1/2、D_5/2→P_3/2）的系统散粒噪声限制灵敏度。仿真结果表明，原子跃迁后的辐射寿命会随着其能级主量子数的增大而增加；且在模型3种跃迁模式中，S_1/2→P_3/2的原子辐射寿命较其他两种跃迁模式短。对于散粒噪声限制灵敏度方面，探究发现D_5/2→P_1/2的跃迁模式下灵敏度数值最小，即该跃迁模式下系统的探测灵敏度最高。该结论为基于里德堡原子太赫兹探测技术提供了参考，使其对生物、材料领域的微弱信号的探测奠定了基础。

基于原子的时间/频率、 长度以及磁场、 微波电场等方面的量子精密测量近年来引起广泛关注。 里德堡原子作为微波精密测量工具, 具有可溯源性好、 空间分辨率高以及探测灵敏度高等优势。 通过室温铯里德堡原子的电磁诱导透明光谱特征分析实现了微波电场矢量空间高分辨测量。 利用铯原子蒸气池中共线的耦合光和探测光形成了6S_1/2-6P_3/2-51D_5/2的阶梯型三能级系统, 5.365 GHz微波电场将诱导相邻里德堡态51D_5/2-52P_3/2的共振跃迁, 导致阶梯型三能级系统的电磁诱导透明光谱发生Autler-Townes分裂。 通过计算光谱的分裂间隔可得到可溯源至普朗克常数的微波电场强度, 微波电场测量的空间分辨率达到1/31被测微波波长。 特别是提出一种新的微波电场极化方向测量方法, 解决了基于里德堡原子进行微波电场极化方向测量时无法分辨互补角的问题。 通过对射频识别标签的近场散射场进行矢量测量, 实现了标签角度的有效识别, 角度分辨率达到1.64°, 测量结果与有限元分析方法仿真结果吻合地很好。 该研究对于微波电场空间高分辨成像、 射频识别标签的设计和识别以及电磁兼容测试等方面具有重要价值。