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JPS646549B2 - - Google Patents
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JPS646549B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS646549B2
JPS646549B2 JP17712281A JP17712281A JPS646549B2 JP S646549 B2 JPS646549 B2 JP S646549B2 JP 17712281 A JP17712281 A JP 17712281A JP 17712281 A JP17712281 A JP 17712281A JP S646549 B2 JPS646549 B2 JP S646549B2
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JP
Japan
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section
rubidium
lamp
gas cell
temperature
Prior art date
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Expired
Application number
JP17712281A
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Japanese (ja)
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JPS5879781A (en
Inventor
Hitoshi Oyamada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G04HOROLOGY
    • G04FTIME-INTERVAL MEASURING
    • G04F5/00Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
    • G04F5/14Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using atomic clocks

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、光ポンピングを用いたガスセル形ル
ビジウム原子発振器に関し、特にルビジウムラン
プ部の温度制御構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas cell type rubidium atomic oscillator using optical pumping, and particularly to a temperature control structure of a rubidium lamp section.

従来のガスセル形ルビジウム原子発振器は、光
―マイクロ波共鳴部のルビジウムランプ部とルビ
ジウムガスセル部とを独立した別々の温度制御器
およびヒータによつて別々に温度制御している。
そして、ルビジウムランプ部は、充分なスペクト
ル強度を必要とするため約100℃に保たれ、ルビ
ジウムガスセル部は充分な吸収レベルを必要とす
るため約70℃に制御されている。ルビジウムラン
プは、そのスペクトル強度の温度安定化を図るた
め、金属類(Al,Cu等)で作られた収容箱すな
わちランプハウスに収容され、上記ランプハウス
を加熱するために比較的大きな発熱体(ワイヤー
ヒーター,薄膜の板状ヒーター等)が使用されて
いる。しかし、ランプ部の熱容量が、セル部に比
較して小さいため、外気の温度変化に影響され易
く、外気温度変化によりルビジウム原子発振器の
性能を劣化させる欠点がある。又、ランプ部とセ
ル部とを独立した収容箱に収容し、別々に温度制
御しているため、熱効率が悪いという欠点があ
る。また、小型化に不利である。
In a conventional gas cell type rubidium atomic oscillator, the temperatures of the rubidium lamp section and the rubidium gas cell section of the optical-microwave resonance section are controlled separately by independent temperature controllers and heaters.
The rubidium lamp part is kept at about 100°C because it requires sufficient spectral intensity, and the rubidium gas cell part is kept at about 70°C because it requires a sufficient absorption level. Rubidium lamps are housed in a housing box or lamp house made of metal (Al, Cu, etc.) in order to stabilize the temperature of their spectral intensity, and a relatively large heating element ( Wire heaters, thin film plate heaters, etc.) are used. However, since the heat capacity of the lamp section is smaller than that of the cell section, it is easily affected by changes in the temperature of the outside air, and has the disadvantage that the performance of the rubidium atomic oscillator deteriorates due to changes in the outside air temperature. Furthermore, since the lamp section and the cell section are housed in independent storage boxes and their temperatures are controlled separately, there is a drawback that thermal efficiency is poor. Moreover, it is disadvantageous for downsizing.

本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
熱安定が良く、小消費電力で小型化に適するルビ
ジウム原子発振器を提供することにある。
The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned conventional drawbacks and
The object of the present invention is to provide a rubidium atomic oscillator that has good thermal stability, consumes little power, and is suitable for miniaturization.

本発明の発振器は、ルビジウムランプ部、ルビ
ジウムガスセル部、該ガスセル部を内包する空洞
共振器を含む光―マイクロ波共鳴部と、前記ルビ
ジウムランプ部を所定温度に保つ第1の温度制御
部と、前記ルビジウムガスセル部を上記とは別の
所定温度に保つ第2の温度制御部と、上記光―マ
イクロ波共鳴部の光検出出力によりマイクロ波を
発生させて該マイクロ波出力によつて前記ルビジ
ウムガスセル部にマイクロ波エネルギーを供給す
る回路構成部とを備え、前記空洞共振器又はその
外壁に前記ルビジウムランプ部を収容できるラン
プ光導入管を突設し、前記ルビジウムランプ部を
上記ランプ光導入管の内部に配設したルビジウ原
子発振器において、 前記第1の温度制御部は温度制御器とトランジ
スタヒータから構成され、該トランジスタヒータ
は前記ルビジウムランプ部と一体に固着されたこ
とを特徴とする。
The oscillator of the present invention includes a rubidium lamp section, a rubidium gas cell section, a light-microwave resonance section including a cavity resonator containing the gas cell section, and a first temperature control section that maintains the rubidium lamp section at a predetermined temperature. a second temperature control section that maintains the rubidium gas cell section at a predetermined temperature different from the above; and a second temperature control section that generates microwaves based on the photodetection output of the light-microwave resonance section, and uses the microwave output to control the rubidium gas cell. a lamp light introduction tube capable of accommodating the rubidium lamp section is provided protruding from the cavity resonator or its outer wall, and the rubidium lamp section is connected to the lamp light introduction tube. In the internally disposed rubidium atomic oscillator, the first temperature control section includes a temperature controller and a transistor heater, and the transistor heater is fixed integrally with the rubidium lamp section.

なお、ここで、トランジスタヒータは、トラン
ジスタの発熱現象を利用するもので、ベース電流
でコレクタ電流量を制御することによりその発熱
量を制御できる。
Note that the transistor heater utilizes the heat generation phenomenon of a transistor, and the amount of heat generated can be controlled by controlling the amount of collector current using the base current.

次に、本発明について、図面を参照して詳細に
説明する。
Next, the present invention will be explained in detail with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例を示す概念図であ
る。すなわち、光―マイクロ波共鳴部13は、ル
ビジウムランプ1、トランジスタヒータ2、フイ
ルターセル3、ルビジウムガスセル4、空洞共振
器5、ヒータ6、励振コイル7、励振器8、第1
の温度制御器9、第2の温度制御器10、太陽電
池11、ランプ取付台12、ランプ光導入管14
等を内蔵し、太陽電池11の出力を回路構成部1
5に入力させ、回路構成部15の出力するマイク
ロ波によつてガスセル4にマイクロ波エネルギー
を供給している。回路構成部15は、従来のもの
と全く同一であり、ランプ部1、ガスセル4、等
から成る光―マイクロ波共鳴部13と回路構成部
15の発振動作および発振機構は従来と全く同一
であり、説明は省略する。しかし、本実施例で
は、ルビジウムランプ1は、励振コイル7が埋設
されたランプ取付台12に取付けて、光導入管1
4内に収容されている。光導入管14は、ガスセ
ル4を内包する空洞共振器5から円筒状に突設
し、該導入管内のランプ1とガスセル4との中間
にはフイルターセル3が介装されている。空洞共
振器5は、ヒータ6で巻回され、ヒータ6は第2
の温度制御器10によつて電流が制御され、ガス
セル部を含み空洞共振器5およびランプ光導入管
14の内部は約70℃に制御されている。従つて、
ランプ1の周囲温度は、外気温度にかかわらず常
に約70℃である。上記ヒータ6おおよび温度制御
器10で第2の温度制御部を構成している。そし
て、ランプ1の後部にトランジスタヒータ2を固
着し、トランジスタヒータ2は第1の温度制御器
9によつて電流が制御され、約100℃に保持され
る。従つて、ランプ1も約100℃に保たれる。ラ
ンプ1の周囲温度は、前述したように約70℃であ
るから、100℃に保つためのトランジスタ2の発
熱量は僅少で足りる。また、ランプ1の温度が、
外気温度の変化によつて不安定になることがな
い。すなわち、小消費電力で安定した温度制御が
できるという効果がある。又、ランプ1とトラン
ジスタ発熱体2とは一体にされてランプ光導入管
14内に収容されているから、全体として小型化
に有利である。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention. That is, the light-microwave resonator 13 includes a rubidium lamp 1, a transistor heater 2, a filter cell 3, a rubidium gas cell 4, a cavity resonator 5, a heater 6, an excitation coil 7, an exciter 8, a first
temperature controller 9, second temperature controller 10, solar cell 11, lamp mount 12, lamp light introduction tube 14
etc., and the output of the solar cell 11 is connected to the circuit component 1.
5 and output from the circuit component 15 to supply microwave energy to the gas cell 4. The circuit component 15 is completely the same as the conventional one, and the oscillation operation and oscillation mechanism of the light-microwave resonance part 13 consisting of the lamp part 1, the gas cell 4, etc. and the circuit component 15 are exactly the same as the conventional one. , the explanation is omitted. However, in this embodiment, the rubidium lamp 1 is mounted on a lamp mount 12 in which the excitation coil 7 is buried, and the light introduction tube 1 is
It is housed within 4. The light introduction tube 14 projects in a cylindrical shape from the cavity resonator 5 containing the gas cell 4, and the filter cell 3 is interposed between the lamp 1 and the gas cell 4 within the introduction tube. The cavity resonator 5 is wound with a heater 6, and the heater 6 is a second
The current is controlled by a temperature controller 10, and the inside of the cavity resonator 5 including the gas cell section and the lamp light introduction tube 14 is controlled at about 70°C. Therefore,
The ambient temperature of the lamp 1 is always about 70° C. regardless of the outside temperature. The heater 6 and the temperature controller 10 constitute a second temperature control section. A transistor heater 2 is fixed to the rear of the lamp 1, and the current of the transistor heater 2 is controlled by a first temperature controller 9 to be maintained at about 100°C. Therefore, lamp 1 is also maintained at about 100°C. Since the ambient temperature of the lamp 1 is approximately 70°C as described above, the amount of heat generated by the transistor 2 to maintain the temperature at 100°C is small. Also, the temperature of lamp 1 is
It does not become unstable due to changes in outside temperature. That is, there is an effect that stable temperature control can be performed with low power consumption. In addition, since the lamp 1 and the transistor heating element 2 are integrated and housed within the lamp light introduction tube 14, it is advantageous for miniaturization as a whole.

第2図は、上記実施例に使用したトランジスタ
発熱器2おおよびルビジウムランプ1を示す斜視
図、第3図は空洞共振器5等を示す斜視図であ
る。第2図において、ルビジウムランプ1は、ト
ランジスタ発熱体2が埋設されたヒートシンク1
6に密着固定されており、発熱体2とヒートシン
ク16はランプ1の取付金具として共用されてい
る。又、第3図から理解されるように、ルビジウ
ムランプ1は、ランプ光導入管14内に実装され
ている。また、空洞共振器5の周囲には加熱用ヒ
ータ6が巻回されて第2の温度制御器10によつ
て約70℃に制御されている。従つて、ランプ1の
周囲温度は前述のように約70℃で安定している。
FIG. 2 is a perspective view showing the transistor heat generator 2 and rubidium lamp 1 used in the above embodiment, and FIG. 3 is a perspective view showing the cavity resonator 5 and the like. In FIG. 2, a rubidium lamp 1 has a heat sink 1 in which a transistor heating element 2 is embedded.
The heating element 2 and the heat sink 16 are also used as a mounting bracket for the lamp 1. Further, as understood from FIG. 3, the rubidium lamp 1 is mounted within the lamp light introduction tube 14. Further, a heater 6 is wound around the cavity resonator 5, and is controlled at about 70° C. by a second temperature controller 10. Therefore, the ambient temperature of the lamp 1 is stable at about 70° C. as described above.

以上のように、本発明においては、ガスセル部
を内包する空洞共振器又はその外壁から筒状のラ
ンプ光導入管を突設し、その内部にルビジウムラ
ンプ部を設けた構造において、そのルビジウムラ
ンプの後部にトランジスタ発熱体を密接固定し
て、ルビジウムランプの温度を制御するように構
成したため、ルビジウムランプの温度制御機構が
小型化かつ簡易になりしかも全体として小消費電
力で安定した温度制御を行うことができる。
As described above, in the present invention, in a structure in which a cylindrical lamp light introduction tube is provided protruding from a cavity resonator containing a gas cell part or its outer wall, and a rubidium lamp part is provided inside the hollow resonator, the rubidium lamp is Since the temperature of the rubidium lamp is controlled by closely fixing the transistor heating element to the rear part, the temperature control mechanism of the rubidium lamp can be made smaller and simpler, and the temperature can be controlled stably with low power consumption overall. I can do it.

このため、ルビジウムランプのスペクトル強度
が安定し、発振器の特性が向上し、また、ルビジ
ウム原子発振器の構造を簡単で小型化にすること
ができる。
Therefore, the spectral intensity of the rubidium lamp is stabilized, the characteristics of the oscillator are improved, and the structure of the rubidium atomic oscillator can be made simple and compact.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す概念図、第2
図は上記実施例のルビジウムランプおよびトラン
ジスタ発熱体を示す斜視図、第3図は上記実施例
の空洞共振器、光導入管およびランプ等の位置関
係を示す斜視図である。 図において、1……ルビジウムランプ、2……
トランジスタ発熱体、3……フイルターセル、4
……ガスセル、5……空洞共振器、6……加熱用
ヒータ、7……励振コイル、8……励振器、9…
…第1の温度制御器、10……第2の温度制御
器、11……太陽電池、12……ランプ取付台、
13……光―マイクロ波共鳴部、14……ランプ
光導入管、15……回路構成部、16……ヒート
シンク。
Figure 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention, Figure 2 is a conceptual diagram showing an embodiment of the present invention.
The figure is a perspective view showing the rubidium lamp and the transistor heating element of the above embodiment, and FIG. 3 is a perspective view showing the positional relationship of the cavity resonator, light introduction tube, lamp, etc. of the above embodiment. In the figure, 1... rubidium lamp, 2...
Transistor heating element, 3...Filter cell, 4
... Gas cell, 5 ... Cavity resonator, 6 ... Heater, 7 ... Excitation coil, 8 ... Exciter, 9 ...
...first temperature controller, 10...second temperature controller, 11...solar cell, 12...lamp mount,
13...Light-microwave resonance section, 14...Lamp light introduction tube, 15...Circuit component, 16...Heat sink.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ルビジウムランプ部、ルビジウムガスセル
部、該ガスセル部を内包する空洞共振器を含む光
―マイクロ波共鳴部と、 前記ルビジウムランプ部を所定温度に保つ第1
の温度制御部と、 前記ルビジウムガスセル部を上記とは別の所定
温度に保つ第2の温度制御部と、 上記光―マイクロ波共鳴部の光検出出力により
マイクロ波を発生させて該マイクロ波出力によつ
て前記ルビジウムガスセル部にマイクロ波エネル
ギーを供給する回路構成部と を備え、 前記空洞共振器又はその外壁に前記ルビジウム
ランプ部を収容できるランプ光導入管を突設し、 前記ルビジウムランプ部を上記ランプ光導入管
の内部に配設した ルビジウム原子発振器において、 前記第1の温度制御部は温度制御器とトランジ
スタヒータから構成され、該トランジスタヒータ
は前記ルビジウムランプ部と一体に固着されたこ
とを特徴とするルビジウム原子発振器。
[Claims] 1. A rubidium lamp section, a rubidium gas cell section, a light-microwave resonance section including a cavity resonator containing the gas cell section, and a first section for maintaining the rubidium lamp section at a predetermined temperature.
a second temperature control section that maintains the rubidium gas cell section at a predetermined temperature different from the above; and a second temperature control section that generates microwaves based on the photodetection output of the light-microwave resonance section and outputs the microwaves. a circuit component for supplying microwave energy to the rubidium gas cell section, a lamp light introduction tube capable of accommodating the rubidium lamp section protruding from the cavity resonator or its outer wall; In the rubidium atomic oscillator disposed inside the lamp light introduction tube, the first temperature control section includes a temperature controller and a transistor heater, and the transistor heater is fixed integrally with the rubidium lamp section. Features a rubidium atomic oscillator.
JP17712281A 1981-11-06 1981-11-06 Rubidium atomic oscillator Granted JPS5879781A (en)

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JPS4857592A (en) * 1971-11-20 1973-08-13
JPS5843938B2 (en) * 1975-08-05 1983-09-30 日本電気株式会社 rubidium genshihatsushinki
JPS5449097A (en) * 1977-09-27 1979-04-18 Fujitsu Ltd Atomic oscillator

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