JPS5833883A - ガスセル型原子発振器 - Google Patents
ガスセル型原子発振器Info
- Publication number
- JPS5833883A JPS5833883A JP13303981A JP13303981A JPS5833883A JP S5833883 A JPS5833883 A JP S5833883A JP 13303981 A JP13303981 A JP 13303981A JP 13303981 A JP13303981 A JP 13303981A JP S5833883 A JPS5833883 A JP S5833883A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- resonator
- cavity resonator
- conductor
- atomic oscillator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S1/00—Masers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the microwave range
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、同軸形空胴共振器を用いたガスセル型原子発
振器に関する。
振器に関する。
第４図及び第５図は従来のガスセル！ｌ！原子発振器を
示す概略図である。
示す概略図である。
従来、ガスセル型原子発振器１は、第４図に示すように
、光マイクロ波部２、電圧制御部水晶発振器３及び周波
数合成器５等からなシ、光マイクロ波部２は、ルビジウ
ム（ａｂ）の同位元素であるＲｂ ｏ封入されたラン
プセル６、ランプ励振コイル７１反射鏡９、ランプ励振
器１０ａ ｂ８５が封入されたフィルタセル１１、円筒
形空胴共振器１２、Ｒｈ の封入され九共鳴セル１３、
光検出器１５、増幅器１６、周波数逓倍器１１尋を有し
ている。各セル６．１１．１３の周囲には温度制御！ｉ
置２２．２３．２５に接続された加熱ヒータ１！Ｉ、２
Ｇ、２１が巻設されており、各セル６．１１．１３はヒ
ータ１９．２ Ｇ。
、光マイクロ波部２、電圧制御部水晶発振器３及び周波
数合成器５等からなシ、光マイクロ波部２は、ルビジウ
ム（ａｂ）の同位元素であるＲｂ ｏ封入されたラン
プセル６、ランプ励振コイル７１反射鏡９、ランプ励振
器１０ａ ｂ８５が封入されたフィルタセル１１、円筒
形空胴共振器１２、Ｒｈ の封入され九共鳴セル１３、
光検出器１５、増幅器１６、周波数逓倍器１１尋を有し
ている。各セル６．１１．１３の周囲には温度制御！ｉ
置２２．２３．２５に接続された加熱ヒータ１！Ｉ、２
Ｇ、２１が巻設されており、各セル６．１１．１３はヒ
ータ１９．２ Ｇ。
２１により最適温度に温度制御されている。
運転時、ランプ励振器１０によってランプセル６は、高
周波放電発光し、その発生した光のうち、不要な波長の
光はフィルタセル１１に吸収され、所望の波長の光のみ
が共鳴セル１３に入射する。又、水晶発振器３の出力は
、周波数合成器５及び周波数逓倍器１７［より、凡ｂ８
７の共鳴周波数であるｆ Ｈｂ＝ ６８３４．６８−＝
−（ＭＨｚ ）付近Ｋｔで上げられ、空胴共振器１２
にマイクロ波ＭＷとして加えられる。空胴共振器１２に
加見られたマイクロ波ＭＷが共鳴セル１３内のｅ〒 ａｂ の共鳴周波数ｆ８．と一致すると、光マイクロ
波二重共鳴により、共鳴セル１ｓを通る光が吸収され、
それによって光検出器１５の検出出力Ｓ１が減少する。
周波放電発光し、その発生した光のうち、不要な波長の
光はフィルタセル１１に吸収され、所望の波長の光のみ
が共鳴セル１３に入射する。又、水晶発振器３の出力は
、周波数合成器５及び周波数逓倍器１７［より、凡ｂ８
７の共鳴周波数であるｆ Ｈｂ＝ ６８３４．６８−＝
−（ＭＨｚ ）付近Ｋｔで上げられ、空胴共振器１２
にマイクロ波ＭＷとして加えられる。空胴共振器１２に
加見られたマイクロ波ＭＷが共鳴セル１３内のｅ〒 ａｂ の共鳴周波数ｆ８．と一致すると、光マイクロ
波二重共鳴により、共鳴セル１ｓを通る光が吸収され、
それによって光検出器１５の検出出力Ｓ１が減少する。
この検出出力！３１をサーボ増幅器１Ｂを介して水晶発
振器３に加え、発振１ｉ１３の発振周波数ｆ を、共鳴
周波数ｆ１．をＺ 基塩に安定化制御する０通常、共鳴周波数’Ｒｈは極め
て安定なので、発振周波数ｆＱＺは高安定なものとなる
。
振器３に加え、発振１ｉ１３の発振周波数ｆ を、共鳴
周波数ｆ１．をＺ 基塩に安定化制御する０通常、共鳴周波数’Ｒｈは極め
て安定なので、発振周波数ｆＱＺは高安定なものとなる
。
ところで、こうした、原子発振器１は、高安定な反面、
装置全体が大塵化してしまう不都合があったので、第５
図に示すように、共鳴セル１３中にＲｂ とＲｂ８５
と共に封入し、セル１３８γ 中のＲｂ“によってランプセル６からの光のうち不要な
波長成分を吸収し、フィルタセル１１を省略して光マイ
クロ波部２を小型化する方法も採られている。しかし、
発振器１中で大きな割合を占める円筒形空胴共振器１２
はそのまま残ることになる。円筒形空胴共振器１２は最
奄一般的な”Ｏｌｌの励振モードで、円筒の内径が７９
［ｍｍ］程度となり、これが光マイクロ波部２の小型
化を図る上で最大の障害となっていた。
装置全体が大塵化してしまう不都合があったので、第５
図に示すように、共鳴セル１３中にＲｂ とＲｂ８５
と共に封入し、セル１３８γ 中のＲｂ“によってランプセル６からの光のうち不要な
波長成分を吸収し、フィルタセル１１を省略して光マイ
クロ波部２を小型化する方法も採られている。しかし、
発振器１中で大きな割合を占める円筒形空胴共振器１２
はそのまま残ることになる。円筒形空胴共振器１２は最
奄一般的な”Ｏｌｌの励振モードで、円筒の内径が７９
［ｍｍ］程度となり、これが光マイクロ波部２の小型
化を図る上で最大の障害となっていた。
そこで、円筒形空胴共振器１２の代りに自由度の大きい
同軸形空胴共振器を用い、小型化を図ろうとする提案が
なされているが、この場合の空胴の励振モードはＴＥＭ
モードとなり、磁界は空胴共ｍ器の円周方向に分布する
。そのために、Ｃ−磁界（靜磁界）は、これと平行にな
るように、空胴共振器の中心軸付近に配設された中心導
体に通電することによって発生させるが、これでは共振
器内におけるＣ−磁界の強度が中心導体から離れるに従
って小となる形で不均一となり、原子共鳴線の半値幅が
拡大し、原子発振器１の安定度が悪化する不都合が生じ
る。
同軸形空胴共振器を用い、小型化を図ろうとする提案が
なされているが、この場合の空胴の励振モードはＴＥＭ
モードとなり、磁界は空胴共ｍ器の円周方向に分布する
。そのために、Ｃ−磁界（靜磁界）は、これと平行にな
るように、空胴共振器の中心軸付近に配設された中心導
体に通電することによって発生させるが、これでは共振
器内におけるＣ−磁界の強度が中心導体から離れるに従
って小となる形で不均一となり、原子共鳴線の半値幅が
拡大し、原子発振器１の安定度が悪化する不都合が生じ
る。
そこで、本発明は、空胴共振器として中心導体の設けら
れた同軸形空胴共振器を設けると共に、該共振器外に、
１本以上の補助導体を中心導体と平行に設置し、それ等
中心導体及び補助導体により共振器中のＣ−磁界を均一
化し得るよう和して構成し、もって前述の欠膚を解消し
たガスセル曹原子発振器を提供することを目的とするも
のである。
れた同軸形空胴共振器を設けると共に、該共振器外に、
１本以上の補助導体を中心導体と平行に設置し、それ等
中心導体及び補助導体により共振器中のＣ−磁界を均一
化し得るよう和して構成し、もって前述の欠膚を解消し
たガスセル曹原子発振器を提供することを目的とするも
のである。
以下、図面に示す実施例に基き、本発明を具体的に説明
する。
する。
菖１図は本発明によるガスセル型原子発振器の一実施例
を示す概略図、第２図は第１図における発振器の同軸形
空胴共振器中の磁界の形成状況を示す図、ｔｓ３図は同
軸形空胴共振器の中心導体からの距離と磁界強度の関係
を示すグラフである。
を示す概略図、第２図は第１図における発振器の同軸形
空胴共振器中の磁界の形成状況を示す図、ｔｓ３図は同
軸形空胴共振器の中心導体からの距離と磁界強度の関係
を示すグラフである。
ガスセル型原子発振器１は、第１図に示すように１光マ
イクロ波部２、電圧制御型水晶発振器３等を有するが、
既ＫＫ４図及び第５図において説明した部分と同一の部
分は同一の符号を付してその部分の説明を省略する。光
マイクロ波部２には同軸形空胴共振器２６が設けられて
お秒、共振器２６の中央部分には共振器２６の軸心方向
に沿った形で中心導体２＠為が設けられ、更に共振器２
６の周囲には２本の補助導体２７．２７’が中心導体２
６８に平行に設けられている。
イクロ波部２、電圧制御型水晶発振器３等を有するが、
既ＫＫ４図及び第５図において説明した部分と同一の部
分は同一の符号を付してその部分の説明を省略する。光
マイクロ波部２には同軸形空胴共振器２６が設けられて
お秒、共振器２６の中央部分には共振器２６の軸心方向
に沿った形で中心導体２＠為が設けられ、更に共振器２
６の周囲には２本の補助導体２７．２７’が中心導体２
６８に平行に設けられている。
本発明は、以上のような構成を有するので、ガスセル型
原子発振器１を動作させる際に、同軸形空胴共振器２Ｂ
のマイクロ波ＭＷにょる励振モードはＴＲＭモードとな
シ、磁界は共振器２６０円周方向に分布する。従って、
中心導体２６ ａＫ電流ＩＣを図中矢印方向に流すこと
によプ、共振器２６内には、ｗＸ２図に示すように、中
心導体２６皇中心とし之同心円状の磁界２１１が、周波
数逓倍器１Ｔからのマイクロ波ＭＷ［よって発生する磁
界と平行に形成される。この磁界２９０強度Ｈｃは、第
３図に示すように、中心導体２８ｍからの距離ｒに反比
例し、導体２Ｂａから離れる程小さくなる。そこで、補
助導体２７．２Ｔ’に電流工ｓを流し、補助導体２７，
２７’を中心とした補助磁界３０．３０’を同心円状に
発生させるが、補助磁界３０．３Ｇ’の強さＨ８は、第
３図に示すように１中心導体２８麗からの距離ｒに応じ
て増大する。従って、それ等が合成された合成磁界即ち
、共振器２６中のＣ−磁界の強度ＨＴは、磁界２９，３
Ｇ、３０′よりもはるかに均一化された状態になり、最
も均一度の高い均−磁界帯３１付近にＲｂ８７、Ｒｂ８
ｅ＄が共ｗｃＭ人された共鳴セルを設置すると半値幅の
小さな１高いＱを有する原子共鳴線を得ることができる
。
原子発振器１を動作させる際に、同軸形空胴共振器２Ｂ
のマイクロ波ＭＷにょる励振モードはＴＲＭモードとな
シ、磁界は共振器２６０円周方向に分布する。従って、
中心導体２６ ａＫ電流ＩＣを図中矢印方向に流すこと
によプ、共振器２６内には、ｗＸ２図に示すように、中
心導体２６皇中心とし之同心円状の磁界２１１が、周波
数逓倍器１Ｔからのマイクロ波ＭＷ［よって発生する磁
界と平行に形成される。この磁界２９０強度Ｈｃは、第
３図に示すように、中心導体２８ｍからの距離ｒに反比
例し、導体２Ｂａから離れる程小さくなる。そこで、補
助導体２７．２Ｔ’に電流工ｓを流し、補助導体２７，
２７’を中心とした補助磁界３０．３０’を同心円状に
発生させるが、補助磁界３０．３Ｇ’の強さＨ８は、第
３図に示すように１中心導体２８麗からの距離ｒに応じ
て増大する。従って、それ等が合成された合成磁界即ち
、共振器２６中のＣ−磁界の強度ＨＴは、磁界２９，３
Ｇ、３０′よりもはるかに均一化された状態になり、最
も均一度の高い均−磁界帯３１付近にＲｂ８７、Ｒｂ８
ｅ＄が共ｗｃＭ人された共鳴セルを設置すると半値幅の
小さな１高いＱを有する原子共鳴線を得ることができる
。
なお、上述の実施例は、補助導体２７，２７’を２本設
けた場合について述べたが、補助導体２７．２７’は共
鳴セルの設置場所に応じて１本以上何本設けてもよいこ
とは勿論である。ｔｘ、上述の実施例は、補助磁界３０
，３Ｇ’の向きを、共振４１２＠内で磁界２９を強める
方向に作用させたが、補助磁界３Ｇ、３０’の向暑を磁
界２９を弱める方向に作用させ、特殊な強さのＣ−磁界
を合成するようにすることも可能である。
けた場合について述べたが、補助導体２７．２７’は共
鳴セルの設置場所に応じて１本以上何本設けてもよいこ
とは勿論である。ｔｘ、上述の実施例は、補助磁界３０
，３Ｇ’の向きを、共振４１２＠内で磁界２９を強める
方向に作用させたが、補助磁界３Ｇ、３０’の向暑を磁
界２９を弱める方向に作用させ、特殊な強さのＣ−磁界
を合成するようにすることも可能である。
以上説明し次ように、本発明によれば、同軸形９！川共
振器２εの外部に中心導体２６＆と平行＃ｃ１本以上の
補助導体２７．２７’を設け、補助導体２７，２７’に
よる補助磁界３０．３０′により中心導体２６ａＫよる
磁界２９を均一化し得るようＫしたので、共振器２６に
おける原子共鳴線を半値幅の小さなものとすることがで
き、原子発振器１０安定度をより向上させることが可能
になる。
振器２εの外部に中心導体２６＆と平行＃ｃ１本以上の
補助導体２７．２７’を設け、補助導体２７，２７’に
よる補助磁界３０．３０′により中心導体２６ａＫよる
磁界２９を均一化し得るようＫしたので、共振器２６に
おける原子共鳴線を半値幅の小さなものとすることがで
き、原子発振器１０安定度をより向上させることが可能
になる。
第１図は本発明によるガスセル型原子発振器の一実施例
を示す概略図、第２図は第１図における発振器の、同軸
形空胴共振器中の磁界の形成状況を示す図、第３図は同
軸形空胴共振器の中心導体からの距離と磁界強度の関係
を示すグラフ、第４図及び第５図は従来のガスセル型原
子発振器を示す概略図である。 １・・・・・・ガスセル型原子発振器 ２・・・・・・光マイクロ波部 ２６・・・・・・同軸形空胴共振器 ２６ａ・・・・・・中心導体 ２７．２７’・・・・・・補助導体 ＨＴ・・・・・・Ｃ−磁界の強度 第３図 卓 第４図 １ 第５図
を示す概略図、第２図は第１図における発振器の、同軸
形空胴共振器中の磁界の形成状況を示す図、第３図は同
軸形空胴共振器の中心導体からの距離と磁界強度の関係
を示すグラフ、第４図及び第５図は従来のガスセル型原
子発振器を示す概略図である。 １・・・・・・ガスセル型原子発振器 ２・・・・・・光マイクロ波部 ２６・・・・・・同軸形空胴共振器 ２６ａ・・・・・・中心導体 ２７．２７’・・・・・・補助導体 ＨＴ・・・・・・Ｃ−磁界の強度 第３図 卓 第４図 １ 第５図
Claims (1)
- 空胴共振器の設けられた光マイクロ波部を有するガスセ
ル型原子発振器において、前記空胴共振器として中心導
体の設けられた同軸形空胴共振器を設けると共に、該共
振器外に、１本以上の補助導体を、中心導体和平性に設
置し、それ等中心導体及び補助導体により共振器中のＣ
−磁界を均一化し得るようにして構成したガスセル型原
子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303981A JPS5833883A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | ガスセル型原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13303981A JPS5833883A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | ガスセル型原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5833883A true JPS5833883A (ja) | 1983-02-28 |
| JPS6334638B2 JPS6334638B2 (ja) | 1988-07-11 |
Family
ID=15095376
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13303981A Granted JPS5833883A (ja) | 1981-08-25 | 1981-08-25 | ガスセル型原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833883A (ja) |
-
1981
- 1981-08-25 JP JP13303981A patent/JPS5833883A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6334638B2 (ja) | 1988-07-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5517157A (en) | Evanescent-field interrogator for atomic frequency standards | |
| JP3963998B2 (ja) | 原子発振器 | |
| JPS61263128A (ja) | ガス柱の中のプラズマを超高周波により励磁する装置 | |
| Pedrozzi et al. | Electron beam instabilities in gyrotron beam tunnels | |
| US3428914A (en) | Gas lasers with plasma tube having variable cross-section and discharge current | |
| US3537027A (en) | Frequency-stabilized single mode ring lasers | |
| US3509490A (en) | Inductive excitation system for plasma | |
| Zotova et al. | Terahertz-range high-order cyclotron harmonic planar gyrotrons with transverse energy extraction | |
| JPS6334638B2 (ja) | ||
| US2245669A (en) | Oscillation generator | |
| US3644841A (en) | Frequency-stabilized single mode ring lasers | |
| US3614657A (en) | Cylindrical plasma laser | |
| US3210673A (en) | Hydrogen maser for generating, amplifying and/or frequency modulating microwave energy | |
| US3387207A (en) | Optically transparent cavity resonator and gaseous atomic resonance apparatus using same | |
| US3609570A (en) | Light excited maser | |
| US2641734A (en) | Microwave device | |
| Bandurkin et al. | High-harmonic large-orbit terahertz gyrotrons for physical applications | |
| JP2867111B2 (ja) | マグネトロンの高インピーダンス陽極回路 | |
| JP4206814B2 (ja) | レーザ発振器 | |
| US3176247A (en) | Fajans maser | |
| CN1034375C (zh) | 1.3μm氦氖激光器 | |
| Grenishin et al. | Repetitively pulsed iodine laser with passive Q-switch and controlled spectrum radiation | |
| JP2659800B2 (ja) | レーザー装置 | |
| US2809352A (en) | Device for producing frequency-modulated ultra short waves | |
| CN116345106A (zh) | 一种双模式高品质因子微波介质谐振腔装置 |