JPH0964735A - ルビジウム原子発振器 - Google Patents
ルビジウム原子発振器Info
- Publication number
- JPH0964735A JPH0964735A JP21473195A JP21473195A JPH0964735A JP H0964735 A JPH0964735 A JP H0964735A JP 21473195 A JP21473195 A JP 21473195A JP 21473195 A JP21473195 A JP 21473195A JP H0964735 A JPH0964735 A JP H0964735A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- atomic oscillator
- gas cell
- rubidium atomic
- rubidium
- light
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は軽量・安価に構成することができるル
ビジウム原子発振器を提供することを目的とする。 【解決手段】光ポンピングを原理に用いたガスセル共鳴
型のルビジウム原子発振器を、光ポンピングによる光が
入射及び出射する光通過孔８ａ，８ｂ以外のガスセル３
の表面に導体金属７を蒸着させ、また、光通過孔８ａ，
８ｂには透明導電膜を形成し、更に、ガスセル３の表面
に導体金属８ａ，８ｂを蒸着させる際に、蒸着パターン
によってマイクロ波励振用のアンテナ９を形成して構成
する。
ビジウム原子発振器を提供することを目的とする。 【解決手段】光ポンピングを原理に用いたガスセル共鳴
型のルビジウム原子発振器を、光ポンピングによる光が
入射及び出射する光通過孔８ａ，８ｂ以外のガスセル３
の表面に導体金属７を蒸着させ、また、光通過孔８ａ，
８ｂには透明導電膜を形成し、更に、ガスセル３の表面
に導体金属８ａ，８ｂを蒸着させる際に、蒸着パターン
によってマイクロ波励振用のアンテナ９を形成して構成
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は光−マイクロ波共鳴
装置に用いられ、光ポンピングを原理とするガスセル共
鳴型のルビジウム原子発振器に関する。
装置に用いられ、光ポンピングを原理とするガスセル共
鳴型のルビジウム原子発振器に関する。
【０００２】近年、情報のディジタルネットワーク化が
進み、これに伴い高精度・高安定度なクロックの供給が
必要不可欠となっている。そのクロック源としてルビジ
ウム原子発振器が用いられており、小型・軽量・低価格
化が要望されている。
進み、これに伴い高精度・高安定度なクロックの供給が
必要不可欠となっている。そのクロック源としてルビジ
ウム原子発振器が用いられており、小型・軽量・低価格
化が要望されている。
【０００３】
【従来の技術】図６に従来の光ポンピングを利用したル
ビジウム原子発振器の構成を示し、その説明を行う。
ビジウム原子発振器の構成を示し、その説明を行う。
【０００４】図６において、１はポンピング光源であ
る。２はマイクロ波空洞共振器であり、ポンピング光源
１から出力されるポンピング光を入射させる光通過孔２
ａおよび通過した光を出射する光通過孔２ｂの２つの孔
を有するものである。但し、マイクロ波空洞共振器２
は、円筒形状を成すが図にはそれを半円筒形状に切断し
た様子を示す。
る。２はマイクロ波空洞共振器であり、ポンピング光源
１から出力されるポンピング光を入射させる光通過孔２
ａおよび通過した光を出射する光通過孔２ｂの２つの孔
を有するものである。但し、マイクロ波空洞共振器２
は、円筒形状を成すが図にはそれを半円筒形状に切断し
た様子を示す。
【０００５】３はマイクロ波空洞共振器２の内部に挿入
されたガラス製のガスセルであり、セル内部にルビジウ
ム原子が封入されている。４は空洞共振器２にマイクロ
波を励振するためのアンテナであり、マイクロ波が伝搬
する信号線が孔４ａを通して接続されている。
されたガラス製のガスセルであり、セル内部にルビジウ
ム原子が封入されている。４は空洞共振器２にマイクロ
波を励振するためのアンテナであり、マイクロ波が伝搬
する信号線が孔４ａを通して接続されている。
【０００６】５はガスセル３を通過した光を検出する光
検出器である。６は光検出器５で検出された光出力を検
出して一定の周波数出力を得る為の制御回路である。上
述したように、ガスセル３を共鳴させる共振器には、一
般に空洞共振器２が用いられている。これはＱの高い共
振器が簡単に得られること、ガスセル３の設置、光通過
孔２ａ，２ｂの設置が容易なこと等が主な理由である。
検出器である。６は光検出器５で検出された光出力を検
出して一定の周波数出力を得る為の制御回路である。上
述したように、ガスセル３を共鳴させる共振器には、一
般に空洞共振器２が用いられている。これはＱの高い共
振器が簡単に得られること、ガスセル３の設置、光通過
孔２ａ，２ｂの設置が容易なこと等が主な理由である。
【０００７】この空洞共振器２も小型化への工夫が成さ
れており、共振モードを基本モード（円柱空洞共振器で
はTE111 モード) を用いたり, 空洞共振器２の内部に誘
電物質を充填する等の手法で小型化が進んでいる。
れており、共振モードを基本モード（円柱空洞共振器で
はTE111 モード) を用いたり, 空洞共振器２の内部に誘
電物質を充填する等の手法で小型化が進んでいる。
【０００８】また、ガスセル３内のルビジウム原子を共
鳴させるためには、周波数制御回路６から6.8GHz帯のマ
イクロ波を出力させてアンテナ４を介して空洞共振器２
を励振する。6.8346…GHz のマイクロ波が入力された時
に、ルビジウム原子が原子共鳴を起こし、入射された光
を吸収する。この吸収によって通過光量が減少する。こ
の通過光量の変化を光検出器５で検出し、透過光量が最
も少なくなるように周波数制御回路６でマイクロ波の入
力周波数を僅かに前後させて制御することによって一定
の周波数信号を出力することが可能となる。
鳴させるためには、周波数制御回路６から6.8GHz帯のマ
イクロ波を出力させてアンテナ４を介して空洞共振器２
を励振する。6.8346…GHz のマイクロ波が入力された時
に、ルビジウム原子が原子共鳴を起こし、入射された光
を吸収する。この吸収によって通過光量が減少する。こ
の通過光量の変化を光検出器５で検出し、透過光量が最
も少なくなるように周波数制御回路６でマイクロ波の入
力周波数を僅かに前後させて制御することによって一定
の周波数信号を出力することが可能となる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のルビジウム原子発振器においては、空洞共振器２の
内部にガスセル３を設置し、また、空洞共振器２に金属
製のものを用いる為、軽量化が難しく、ガスセル３、ア
ンテナ４の設置、光通過孔２ａ，２ｂを設ける等の構造
が複雑となり、加工費も高額になる問題があった。
来のルビジウム原子発振器においては、空洞共振器２の
内部にガスセル３を設置し、また、空洞共振器２に金属
製のものを用いる為、軽量化が難しく、ガスセル３、ア
ンテナ４の設置、光通過孔２ａ，２ｂを設ける等の構造
が複雑となり、加工費も高額になる問題があった。
【００１０】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、軽量・安価に構成することができるルビジ
ウム原子発振器を提供することを目的としている。
ものであり、軽量・安価に構成することができるルビジ
ウム原子発振器を提供することを目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】図１に本発明の原理図を
示す。この図１に示すルビジウム原子発振器は、光ポン
ピングを原理に用いたガスセル共鳴型のものであり、光
ポンピングによる光が入射及び出射する光通過孔８ａ，
８ｂ以外のガスセル３の表面に導体金属７を蒸着させて
構成したものである。また、光通過孔８ａ，８ｂには透
明導電膜を形成するのが好ましく、更に、ガスセル３の
表面に導体金属７を蒸着させる際に、蒸着パターンによ
ってマイクロ波励振用のアンテナ９を形成するのが好ま
しい。
示す。この図１に示すルビジウム原子発振器は、光ポン
ピングを原理に用いたガスセル共鳴型のものであり、光
ポンピングによる光が入射及び出射する光通過孔８ａ，
８ｂ以外のガスセル３の表面に導体金属７を蒸着させて
構成したものである。また、光通過孔８ａ，８ｂには透
明導電膜を形成するのが好ましく、更に、ガスセル３の
表面に導体金属７を蒸着させる際に、蒸着パターンによ
ってマイクロ波励振用のアンテナ９を形成するのが好ま
しい。
【００１２】
【実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一実施例
について説明する。図２は本発明の一実施例によるルビ
ジウム原子発振器の構成を示す図である。この図２に示
す実施例において図６に示した従来例の各部に対応する
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
について説明する。図２は本発明の一実施例によるルビ
ジウム原子発振器の構成を示す図である。この図２に示
す実施例において図６に示した従来例の各部に対応する
部分には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００１３】図２に示すルビジウム原子発振器は、ガス
セル３の表面を導体金属を蒸着させたものである。図２
において、７はルビジウムを封入したガスセル３の表面
に導体金属を蒸着させることにより形成した金属導体で
ある。この金属導体７で囲まれた空間がルビジウムの共
鳴周波数 6834.682MHz で共振するようにガスセル寸
法、セル３のガラス厚を設定しておく。
セル３の表面を導体金属を蒸着させたものである。図２
において、７はルビジウムを封入したガスセル３の表面
に導体金属を蒸着させることにより形成した金属導体で
ある。この金属導体７で囲まれた空間がルビジウムの共
鳴周波数 6834.682MHz で共振するようにガスセル寸
法、セル３のガラス厚を設定しておく。
【００１４】蒸着する金属は共振器のＱを高くするため
導電率の高いＡｇ（銀）が望ましい。また、流れる電流
は6834.682MHz の高周波電流であるので表皮効果で表面
近傍にしか流れないため、数〜数十ミクロン程度の蒸着
厚で十分である。
導電率の高いＡｇ（銀）が望ましい。また、流れる電流
は6834.682MHz の高周波電流であるので表皮効果で表面
近傍にしか流れないため、数〜数十ミクロン程度の蒸着
厚で十分である。
【００１５】８ａはポンピング光源１からの光を入射す
る光通過孔、８ｂはセル３内部を通過した光を出射させ
る光通過孔であり、その光通過孔８ａ，８ｂは金属蒸着
を施さないようにして形成される。
る光通過孔、８ｂはセル３内部を通過した光を出射させ
る光通過孔であり、その光通過孔８ａ，８ｂは金属蒸着
を施さないようにして形成される。
【００１６】光通過孔８ａ，８ｂによる電磁波の漏れが
共振器のＱを劣化させるが、本実施例では、この光通過
孔にITO(Indium-tin-oxide) 薄膜等の透明導電膜を形成
することによってＱの劣化を防いでいる。
共振器のＱを劣化させるが、本実施例では、この光通過
孔にITO(Indium-tin-oxide) 薄膜等の透明導電膜を形成
することによってＱの劣化を防いでいる。
【００１７】９はルビジウムを励振する為のアンテナで
あり、金属蒸着パターンにて形成されている。このよう
な構成において、ルビジウムを共鳴させるためには、ル
ビジウムの最外郭電子の歳差運動の周波数6834.682MHz
の電磁波で励振しなければならないが、ガスセル３の外
側を導体金属を蒸着させた金属導体７で囲まれた空間が
空洞共振器となり得る。
あり、金属蒸着パターンにて形成されている。このよう
な構成において、ルビジウムを共鳴させるためには、ル
ビジウムの最外郭電子の歳差運動の周波数6834.682MHz
の電磁波で励振しなければならないが、ガスセル３の外
側を導体金属を蒸着させた金属導体７で囲まれた空間が
空洞共振器となり得る。
【００１８】よって、この共振器が6834.682MHz で共振
する様な寸法のガスセル３に導体金属を蒸着させればル
ビジウムを共鳴させることが可能である。図２に示す構
成では光通過孔８ａ，８ｂに透明導電膜を形成したが、
この他、図３に符号１０で示すように、光通過孔８ａ，
８ｂからの電磁波の漏れによる共振器のＱの劣化を防ぐ
為に、共振器の共振周波数6834.682MHz において十分に
遮断域となる寸法の網目パターンを金属蒸着によって形
成してもよい。
する様な寸法のガスセル３に導体金属を蒸着させればル
ビジウムを共鳴させることが可能である。図２に示す構
成では光通過孔８ａ，８ｂに透明導電膜を形成したが、
この他、図３に符号１０で示すように、光通過孔８ａ，
８ｂからの電磁波の漏れによる共振器のＱの劣化を防ぐ
為に、共振器の共振周波数6834.682MHz において十分に
遮断域となる寸法の網目パターンを金属蒸着によって形
成してもよい。
【００１９】また、図２では省略してあるが、実際のル
ビジウム原子発振器では、ルビジウムを気化させるため
のヒーター線、およびルビジウムの共鳴周波数を変化さ
せ、周波数制御回路６の出力周波数を可変するための静
磁界を印加するコイルが巻かれている。
ビジウム原子発振器では、ルビジウムを気化させるため
のヒーター線、およびルビジウムの共鳴周波数を変化さ
せ、周波数制御回路６の出力周波数を可変するための静
磁界を印加するコイルが巻かれている。
【００２０】そのコイルは金属蒸着時のパターン形成に
よって簡単に実現でき、またヒーター線も発熱体をパタ
ーン形成によって蒸着することによって簡単に実現でき
る。そのパターン形成によって形成されたコイルを図４
及び図５に符号１２で示し、ヒーター線を符号１３で示
す。コイル１２は、導電金属で共振器側面を回る様に形
成され、ヒーター線１３は、発熱体で共振器側面を回る
様に形成されたものである。
よって簡単に実現でき、またヒーター線も発熱体をパタ
ーン形成によって蒸着することによって簡単に実現でき
る。そのパターン形成によって形成されたコイルを図４
及び図５に符号１２で示し、ヒーター線を符号１３で示
す。コイル１２は、導電金属で共振器側面を回る様に形
成され、ヒーター線１３は、発熱体で共振器側面を回る
様に形成されたものである。
【００２１】また、図４に符号１６で示す電源はコイル
１２用、１７で示す電源はヒーター線１７用のものであ
る。図５に符号１１で示す絶縁体は、コイル１２及びヒ
ーター線１３を、共振器を構成している金属導体７と絶
縁するためのものである。
１２用、１７で示す電源はヒーター線１７用のものであ
る。図５に符号１１で示す絶縁体は、コイル１２及びヒ
ーター線１３を、共振器を構成している金属導体７と絶
縁するためのものである。
【００２２】以上説明したルビジウム原子発振器によれ
ば、機構部品を用いずに、金属蒸着等の化学処理のみで
光−マイクロ波共鳴装置が実現できる。よって部品数の
大幅削減が可能となり、軽量化、低コスト化に大きく寄
与する。
ば、機構部品を用いずに、金属蒸着等の化学処理のみで
光−マイクロ波共鳴装置が実現できる。よって部品数の
大幅削減が可能となり、軽量化、低コスト化に大きく寄
与する。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ルビジウム原子発振器を軽量・安価に構成することがで
きる効果がある。
ルビジウム原子発振器を軽量・安価に構成することがで
きる効果がある。
【図１】本発明の原理図である。
【図２】本発明の一実施例によるルビジウム原子発振器
の構成を示す図である。
の構成を示す図である。
【図３】ルビジウム原子発振器の光通過孔に蒸着金属に
よる網目パターンを形成した様子を示す図である。
よる網目パターンを形成した様子を示す図である。
【図４】蒸着金属パターンにより形成されたコイル及び
ヒーター線を示す図である。
ヒーター線を示す図である。
【図５】図４のＡ−Ａ′断面図である。
【図６】従来のルビジウム原子発振器の構成を示す図で
ある。
ある。
３ ガスセル ７ 蒸着金属 ８ａ，８ｂ 光通過孔 ９ アンテナ
Claims (6)
- 【請求項１】 光ポンピングを原理に用いたガスセル共
鳴型のルビジウム原子発振器において、 光ポンピングによる光が入射及び出射する光通過孔以外
のガスセルの表面に導体金属を蒸着したことを特徴とす
るルビジウム原子発振器。 - 【請求項２】 前記光通過孔に透明導電膜を形成したこ
とを特徴とする請求項１記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項３】 前記光通過孔に導体金属による網状パタ
ーンを形成したことを特徴とする請求項１記載のルビジ
ウム原子発振器。 - 【請求項４】 前記ガスセルの表面に導体金属を蒸着す
る際に、蒸着パターンによってマイクロ波励振用のアン
テナを形成したことを特徴とする請求項１〜３の何れか
に記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項５】 前記ガスセルの表面に導体金属を蒸着す
る際に、蒸着パターンによって外周にコイルを形成した
ことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のルビジ
ウム原子発振器。 - 【請求項６】 前記ガスセル外周に発熱体を蒸着してヒ
ーター線を形成したことを特徴とする請求項１〜５の何
れかに記載のルビジウム原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21473195A JPH0964735A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | ルビジウム原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21473195A JPH0964735A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | ルビジウム原子発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0964735A true JPH0964735A (ja) | 1997-03-07 |
Family
ID=16660682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21473195A Withdrawn JPH0964735A (ja) | 1995-08-23 | 1995-08-23 | ルビジウム原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0964735A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010263593A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-11-18 | Seiko Epson Corp | 原子発振器の光学系及び原子発振器 |
| JP2014053841A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Seiko Epson Corp | 原子セルモジュール、量子干渉装置、電子機器及び原子セルの磁界制御方法 |
| KR101403323B1 (ko) * | 2013-01-04 | 2014-06-05 | 한국과학기술원 | 발진기 및 발진기의 제조 방법 |
| US9112518B2 (en) | 2013-08-20 | 2015-08-18 | Ricoh Company, Ltd. | Heater substrate, alkali metal cell unit and atomic oscillator |
| JP2018067906A (ja) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 株式会社リコー | 原子発振器及びその製造方法 |
-
1995
- 1995-08-23 JP JP21473195A patent/JPH0964735A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010263593A (ja) * | 2008-07-03 | 2010-11-18 | Seiko Epson Corp | 原子発振器の光学系及び原子発振器 |
| JP2014053841A (ja) * | 2012-09-10 | 2014-03-20 | Seiko Epson Corp | 原子セルモジュール、量子干渉装置、電子機器及び原子セルの磁界制御方法 |
| KR101403323B1 (ko) * | 2013-01-04 | 2014-06-05 | 한국과학기술원 | 발진기 및 발진기의 제조 방법 |
| US9112518B2 (en) | 2013-08-20 | 2015-08-18 | Ricoh Company, Ltd. | Heater substrate, alkali metal cell unit and atomic oscillator |
| JP2018067906A (ja) * | 2016-10-19 | 2018-04-26 | 株式会社リコー | 原子発振器及びその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021105 |