JPS6334638B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6334638B2 JPS6334638B2 JP13303981A JP13303981A JPS6334638B2 JP S6334638 B2 JPS6334638 B2 JP S6334638B2 JP 13303981 A JP13303981 A JP 13303981A JP 13303981 A JP13303981 A JP 13303981A JP S6334638 B2 JPS6334638 B2 JP S6334638B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetic field
- resonator
- cavity resonator
- center conductor
- auxiliary
- 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.)
- Expired
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)
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。
型原子発振器に関する。
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。
器を示す概略図である。
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、電圧制御型水晶発
振器３及び周波数合成器５等からなり、光マイク
ロ波部２は、ルビジウム（Rb）の同位元素であ
るRb87の封入されたランプセル６、ランプ励振
コイル７、反射鏡９、ランプ励振器１０、Rb85
が封入されたフイルタセル１１、円筒形空胴共振
器１２、Rb87の封入された共鳴セル１３、光検
出器１５、増幅器１６、周波数逓倍器１７等を有
している。各セル６，１１，１３の周囲には温度
制御装置２２，２３，２５に接続された加熱ヒー
タ１９，２０，２１が巻設されており、各セル
６，１１，１３はヒータ１９，２０，２１により
最適温度に温度制御されている。
すように、光マイクロ波部２、電圧制御型水晶発
振器３及び周波数合成器５等からなり、光マイク
ロ波部２は、ルビジウム（Rb）の同位元素であ
るRb87の封入されたランプセル６、ランプ励振
コイル７、反射鏡９、ランプ励振器１０、Rb85
が封入されたフイルタセル１１、円筒形空胴共振
器１２、Rb87の封入された共鳴セル１３、光検
出器１５、増幅器１６、周波数逓倍器１７等を有
している。各セル６，１１，１３の周囲には温度
制御装置２２，２３，２５に接続された加熱ヒー
タ１９，２０，２１が巻設されており、各セル
６，１１，１３はヒータ１９，２０，２１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によつてランプセル
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イルタセル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により、Rb87の共鳴周波
数であるfRb＝6834.68…〔ＭHz〕付近まで上げら
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に加えられたマイクロ波
MWが共鳴セル１３内のRb87の共鳴周波数fRbと
一致すると、光マイクロ波二重共鳴により、共鳴
セル１３を通る光が吸収され、それによつて光検
出器１５の検出出力Ｓ１が減少する。この検出出
力Ｓ１をサーボ増幅器１６を介して水晶発振器３
に加え、発振器３の発振周波数fQZを、共鳴周波
数fRbを基準に安定化制御する。通常、共鳴周波
数fRb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。
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イルタセル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により、Rb87の共鳴周波
数であるfRb＝6834.68…〔ＭHz〕付近まで上げら
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に加えられたマイクロ波
MWが共鳴セル１３内のRb87の共鳴周波数fRbと
一致すると、光マイクロ波二重共鳴により、共鳴
セル１３を通る光が吸収され、それによつて光検
出器１５の検出出力Ｓ１が減少する。この検出出
力Ｓ１をサーボ増幅器１６を介して水晶発振器３
に加え、発振器３の発振周波数fQZを、共鳴周波
数fRbを基準に安定化制御する。通常、共鳴周波
数fRb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、装置全体が大型化してしまう不都合があ
つたので、第５図に示すように、共鳴セル１３中
にRb87とRb85と共に封入し、セル１３中のRb85
によつてランプセル６からの光のうち不要な波長
成分を吸収し、フイルタセル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は最も一般的なTE011の励振モ
ードで、円筒の内径が70〔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
害となつていた。
な反面、装置全体が大型化してしまう不都合があ
つたので、第５図に示すように、共鳴セル１３中
にRb87とRb85と共に封入し、セル１３中のRb85
によつてランプセル６からの光のうち不要な波長
成分を吸収し、フイルタセル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は最も一般的なTE011の励振モ
ードで、円筒の内径が70〔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
害となつていた。
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
共振器の円周方向に分布する。そのために、Ｃ−
磁界（静磁界）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
電することによつて発生させるが、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
るに従つ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の安定度が亜
化する不都合が生じる。
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
共振器の円周方向に分布する。そのために、Ｃ−
磁界（静磁界）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
電することによつて発生させるが、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
るに従つ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の安定度が亜
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にして
構成し、もつて前述の欠点を解消したガスセル型
原子発振器を提供することを目的とするものであ
る。
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にして
構成し、もつて前述の欠点を解消したガスセル型
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。
的に説明する。
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である。
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である。
ガスセル型原子発振器１は、第１図に示すよう
に、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、既に第４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が設けられており、共振器
２６の中央部分には共振器２６の軸心方向に沿つ
た形で中心導体２６ａ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２６ａに平行に設けられている。
に、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、既に第４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が設けられており、共振器
２６の中央部分には共振器２６の軸心方向に沿つ
た形で中心導体２６ａ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２６ａ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２６のマイクロ波MWによる励振モー
ドはTEMモードとなり、磁界は共振器２６の円
周方向に分布する。従つて、中心導体２６ａに電
流ICを図中矢印方向に流すことにより、共振器２
６内には、第２図に示すように、中心導体２６ａ
中心とした同心円状の磁界２９が、周波数逓倍器
１７からのマイクロ波MWによつて発生する磁界
と平行に形成される。この磁界２９の強度HCは、
第３図に示すように、中心導体２６ａからの距離
ｒに反比例し、導体２６ａから離れる程小さくな
る。そこで、補助導体２７，２７′に電流IS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３０，３０′の強さHSは、第３図に示すよう
に、中心導体２６ａからの距離ｒに応じて増大す
る。従つて、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，
３０，３０′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一磁界帯３１付近に
Rb87、Rb85が共に封入された共鳴セルを設置す
ると半値幅の小さな、高いＱを有する原子共鳴線
を得ることができる。
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２６のマイクロ波MWによる励振モー
ドはTEMモードとなり、磁界は共振器２６の円
周方向に分布する。従つて、中心導体２６ａに電
流ICを図中矢印方向に流すことにより、共振器２
６内には、第２図に示すように、中心導体２６ａ
中心とした同心円状の磁界２９が、周波数逓倍器
１７からのマイクロ波MWによつて発生する磁界
と平行に形成される。この磁界２９の強度HCは、
第３図に示すように、中心導体２６ａからの距離
ｒに反比例し、導体２６ａから離れる程小さくな
る。そこで、補助導体２７，２７′に電流IS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３０，３０′の強さHSは、第３図に示すよう
に、中心導体２６ａからの距離ｒに応じて増大す
る。従つて、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，
３０，３０′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一磁界帯３１付近に
Rb87、Rb85が共に封入された共鳴セルを設置す
ると半値幅の小さな、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２
７，２７′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。また、上
述の実施例は、補助磁界３０，３０′の向きを、
共振器２６内で磁界２９を強める方向に作用させ
たが、補助磁界３０，３０′の向きを磁界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。
を２本設けた場合について述べたが、補助導体２
７，２７′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。また、上
述の実施例は、補助磁界３０，３０′の向きを、
共振器２６内で磁界２９を強める方向に作用させ
たが、補助磁界３０，３０′の向きを磁界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。
以上説明したように、本発明によれば、同軸形
空胴共振器２６の外部に中心導体２６ａと平行に
１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２６ａによる磁界２９を均一化し得るよ
うにしたので、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１の安定度をより向上させることが可能にな
る。
空胴共振器２６の外部に中心導体２６ａと平行に
１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２６ａによる磁界２９を均一化し得るよ
うにしたので、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１の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。
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。
Claims (1)
- 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、中心導体に平行に設置し、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 JPS5833883A (ja) | 1983-02-28 |
| JPS6334638B2 true 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 |
|---|---|
| JPS5833883A (ja) | 1983-02-28 |
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