JPH0454996B2 - - Google Patents
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- JPH0454996B2 JPH0454996B2 JP683A JP683A JPH0454996B2 JP H0454996 B2 JPH0454996 B2 JP H0454996B2 JP 683 A JP683 A JP 683A JP 683 A JP683 A JP 683A JP H0454996 B2 JPH0454996 B2 JP H0454996B2
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- Japan
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- rubidium
- cavity resonator
- lamp
- section
- cell
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-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
- H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (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する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas cell type rubidium atomic oscillator using optical pumping.
ガスセル形ルビジウム原子発振器は、ルビジウ
ムランプによつてルビジウムセルを照射し、該ル
ビジウムセルを通過した光を太陽電池で電気信号
に変換して発振回路構成部に入力させ、該発振回
路構成部の出力によつて励振される空胴共振器内
に前記ルビジウムセルを収容して構成される。従
来のこの種発振器は、上記空胴共振器として
TE011円形空胴共振器を使用している。TE011円
形空胴共振器は、該共振器内に２つの分布を持つ
電磁界を発生させ、内包したルビジウムセルにル
ビジウムランプより発せられた光によつて原子共
鳴作用を起こす。上述の空胴共振器は、例えば直
径65mm、長さ40mm程度であり、寸法が大である。
このため、発振器の小形化が困難であり、さらに
熱容量が大きいため消費電力も大となる。また、
上記共振器は、共振器の円形中心部に光を入射さ
せるための比較的大きな孔を穿設する必要があ
る。このため共振器の共振特性が劣化する。 A gas cell type rubidium atomic oscillator irradiates a rubidium cell with a rubidium lamp, converts the light passing through the rubidium cell into an electrical signal using a solar cell, inputs it to an oscillation circuit component, and outputs the oscillation circuit component. The rubidium cell is housed in a cavity resonator that is excited by Conventional oscillators of this type use the above-mentioned cavity resonator.
It uses a TE 011 circular cavity resonator. The TE 011 circular cavity resonator generates an electromagnetic field with two distributions within the resonator, and causes an atomic resonance effect in the enclosed rubidium cell by the light emitted from the rubidium lamp. The above-mentioned cavity resonator has large dimensions, for example, about 65 mm in diameter and 40 mm in length.
For this reason, it is difficult to downsize the oscillator, and furthermore, the heat capacity is large, resulting in large power consumption. Also,
The resonator needs to have a relatively large hole to allow light to enter the circular center of the resonator. This deteriorates the resonance characteristics of the resonator.
本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
小形、低消費電力の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 small, low power consumption rubidium atomic oscillator.
本発明の発振器は、ルビジウムランプ部と、該
ルビジウムランプ部により照射されるルビジウム
セル部と、該ルビジウムセル部を内包する空胴共
振器と、前記ルビジウムセル部を通過した光に対
応した電気信号を入力し出力によつて前記空胴共
振器を励振する発振回路構成部とを備えたルビジ
ウム原子発振器において、前記空胴共振器を
TE101方形空胴共振器で構成したことを特徴とす
る。 The oscillator of the present invention includes a rubidium lamp section, a rubidium cell section irradiated by the rubidium lamp section, a cavity resonator containing the rubidium cell section, and an electric signal corresponding to light passing through the rubidium cell section. a rubidium atomic oscillator comprising: an oscillation circuit component that inputs and excites the cavity resonator with an output;
It is characterized by being constructed with a TE 101 square cavity resonator.
なお、上記空胴共振器の光入射面に、管壁電流
に平行な方向の複数スリツトまたは複数のだ円形
の孔を配列して穿設すれば、管壁全面から光を入
射させることができ、かつ共振特性の劣化は小さ
い。さらに、ルビジウムランプ部に、円筒形のル
ビジウムランプと、開口面が長方形で断面が凹形
の反射鏡を備えることにより、ルビジウムランプ
の発光を効率よくルビジウムセルに照射させるこ
とが可能であり、より一層の小形化、小消費電力
化が達成される。 Note that if a plurality of slits or a plurality of elliptical holes are arranged and bored in the light entrance surface of the cavity resonator in a direction parallel to the tube wall current, light can be made to enter from the entire surface of the tube wall. , and the deterioration of resonance characteristics is small. Furthermore, by equipping the rubidium lamp section with a cylindrical rubidium lamp and a reflecting mirror with a rectangular aperture and a concave cross section, it is possible to efficiently irradiate the rubidium cell with the light emitted from the rubidium lamp. Further miniaturization and lower power consumption are achieved.
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、ルビジウムランプ１は、円筒形で
あり軸に直角な方向に一様に照射する。該照射光
の一部は、ランプハウス２の内側に設けられた開
口面が長方形で断面が凹形の反射鏡によつて反射
され、ほぼ平行光となつて空胴共振器７の管壁を
照射する。ランプハウス２にはまた、加熱用トラ
ンジスタ３が固着されており、温度制御器５の制
御によつて、一定温度例えば95℃に保持されてい
る。ルビジウムランプ１は、ランプ励振器４によ
つて励振されて一定波長の光を発光する。 FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention. That is, the rubidium lamp 1 has a cylindrical shape and emits light uniformly in a direction perpendicular to its axis. A part of the irradiated light is reflected by a reflecting mirror with a rectangular opening and a concave cross section provided inside the lamp house 2, and becomes almost parallel light that hits the tube wall of the cavity resonator 7. irradiate. A heating transistor 3 is also fixed to the lamp house 2, and is maintained at a constant temperature, for example, 95° C., under the control of a temperature controller 5. The rubidium lamp 1 is excited by a lamp exciter 4 and emits light of a certain wavelength.
空胴共振器７は、低次共振モードのTE101方形
空胴共振器で構成し、その寸法は、例えば約15×
38×27mm程度であり、従来のTE011円形空胴共振
器に比して約1/8である。空胴共振器７のルビジ
ウムランプによつて照射される面には、管壁電流
に平行な方向を長軸とするだ円孔が多数配列して
穿設されている。これは、光を通過させる光入射
孔であつて、その孔は約6.8GHzのカツトオフ周
波数以下の大きさであつて、ほぼ管壁全面に穿設
されている。上記光入射孔は、電流に平行なスリ
ツトを多数穿設してもよい。空胴共振器７の図中
下面には凹部が形成されていて、該凹部にルビジ
ウムセル６が固着される。また、図中上面の管壁
には円板形ねじ１１が挿通され、共振周波数の微
調整が可能である。さらに、空胴共振器７の周囲
には加熱用ヒータ８が巻回され、温度制御器９に
よつて、一定温度例えば70℃に保持される。これ
によつて、ルビジウムセル６の温度が上記一定温
度に保持され、特定の波長光を吸収する。ルビジ
ウムセルを通過した光は、太陽電池１０によつて
電気信号に変換されて発振回路構成部１４に供給
される。以上で光−マイクロ波共鳴部１３を構成
している。一方、発振回路構成部１４は、従来と
同様な構成であり、水晶発振器、低周波発振器、
周波数逓倍器、周波数合成器等を内蔵し、発振出
力によつて前記空胴共振器７を励振する。 The cavity resonator 7 is composed of a TE 101 rectangular cavity resonator in a low-order resonance mode, and its dimensions are, for example, approximately 15×
The size is approximately 38 x 27 mm, which is approximately 1/8 the size of the conventional TE 011 circular cavity resonator. On the surface of the cavity resonator 7 that is irradiated by the rubidium lamp, a large number of elliptical holes whose long axes are parallel to the tube wall current are arranged and bored. This is a light entrance hole through which light passes, and the hole has a size less than the cutoff frequency of about 6.8 GHz, and is bored almost over the entire tube wall. The light entrance hole may have a large number of slits parallel to the current. A recess is formed in the lower surface of the cavity resonator 7 in the figure, and the rubidium cell 6 is fixed to the recess. Further, a disk-shaped screw 11 is inserted through the tube wall on the upper surface in the figure, allowing fine adjustment of the resonance frequency. Furthermore, a heater 8 is wound around the cavity resonator 7, and is maintained at a constant temperature, for example, 70° C., by a temperature controller 9. As a result, the temperature of the rubidium cell 6 is maintained at the above-mentioned constant temperature, and the rubidium cell 6 absorbs light of a specific wavelength. The light that has passed through the rubidium cell is converted into an electrical signal by the solar cell 10 and supplied to the oscillation circuit component 14 . The light-microwave resonator 13 is configured as described above. On the other hand, the oscillation circuit configuration section 14 has the same configuration as the conventional one, including a crystal oscillator, a low frequency oscillator,
It incorporates a frequency multiplier, a frequency synthesizer, etc., and excites the cavity resonator 7 with an oscillation output.
前記空胴共振器７内にルビジウムセル６を固定
する方法は、例えば第２図に示すように、周波数
調整用円板１５にルビジウムセル６を固着しても
よい。周波数調整用円板１５は、周波数調整と、
ルビジウムセルの固定の役割を持つ。勿論円板形
ねじ１１によつても周波数調整可能である。 As a method of fixing the rubidium cell 6 within the cavity resonator 7, for example, as shown in FIG. 2, the rubidium cell 6 may be fixed to the frequency adjustment disk 15. The frequency adjustment disk 15 performs frequency adjustment,
It plays the role of fixing rubidium cells. Of course, the frequency can also be adjusted using the disc-shaped screw 11.
第３図は、本実施例のルビジウムランプ部を示
す斜視図であり、ルビジウムランプ１は円筒形で
あり、励振コイル１８が巻回され、ランプ固定板
１６に支持されて、ランプハウス２に収容され
る。ルビジウムランプ１の後方には、断面が凹形
の反射鏡１７が配設されている。この反射鏡１７
の開口部は長方形となることは勿論である。ルビ
ジウムランプ１の発光は、この長方形の開口部か
らほぼ平行な光束として投射される。 FIG. 3 is a perspective view showing the rubidium lamp section of this embodiment. The rubidium lamp 1 has a cylindrical shape, has an excitation coil 18 wound around it, is supported by a lamp fixing plate 16, and is housed in the lamp house 2. be done. A reflecting mirror 17 having a concave cross section is disposed behind the rubidium lamp 1. This reflecting mirror 17
Of course, the opening is rectangular. The light emitted from the rubidium lamp 1 is projected as a substantially parallel light beam from this rectangular opening.
第４図は、本実施例の空胴共振器７を示す斜視
図であり、多数のだ円形の光入射孔１２が管壁電
流に平行な方向が長軸になるように穿設されてい
る。該光入射孔による管壁電流に対する抵抗増加
は小であり、共振特性の劣化は小である。 FIG. 4 is a perspective view showing the cavity resonator 7 of this embodiment, in which a large number of oval light entrance holes 12 are bored so that the long axis is parallel to the tube wall current. . The increase in resistance to tube wall current due to the light entrance hole is small, and the deterioration of resonance characteristics is small.
第５図は、本実施例の空胴共振器の一部はさい
斜視図であり、空胴共振器内にはセル固定用凹部
１９が設けられ、ルビジウムセル６はこの凹部１
９に固定されている。 FIG. 5 is a perspective view of a part of the cavity resonator of this embodiment. A cell fixing recess 19 is provided in the cavity resonator, and the rubidium cell 6 is attached to this recess 1.
It is fixed at 9.
第６図は、ルビジウムセル６の他の固定方法を
示す一部はさい斜視図であり、周波数調整用円板
１５に直接固定されている。 FIG. 6 is a partial perspective view showing another method of fixing the rubidium cell 6, in which the rubidium cell 6 is directly fixed to the frequency adjustment disk 15.
以上のように、本発明においては、ルビジウム
原子発振器の空胴共振器を低次共振モードの
TE101方形空胴共振器で構成するとともに、空胴
共振器のルビジウムランプによつて照射される面
に、管壁電流に平行な方向の複数のスリツトまた
は多数のだ円孔を穿設して光入射孔を形成し、ル
ビジウムランプを円筒形状として開口面が長方形
の凹面鏡によつて上記ランプから後方に発射され
る光を反射させるように構成することによつて、
空胴共振器の寸法を小さくして全体として小型
化、低消費電力化するとともに、共振特性の劣化
が生ずることなく、ランプの発光を効率よく使用
できる効果がある。 As described above, in the present invention, the cavity resonator of the rubidium atomic oscillator is
It consists of a TE 101 rectangular cavity resonator, with multiple slits or numerous elliptical holes drilled in the direction parallel to the tube wall current on the surface of the cavity resonator that is irradiated by the rubidium lamp. By forming a light entrance hole and configuring the rubidium lamp to have a cylindrical shape and a concave mirror with a rectangular opening surface to reflect the light emitted backward from the lamp,
By reducing the dimensions of the cavity resonator, the overall size and power consumption can be reduced, and the light emitted from the lamp can be used efficiently without deterioration of the resonance characteristics.
第１図は本発明の一実施例を示す概念図、第２
図はルビジウムセルの他の固定方法を示す断面
図、第３図は上記実施例のルビジウムランプ部を
示す斜視図、第４図は、上記実施例の空胴共振器
を示す斜視図、第５図は上記実施例のルビジウム
セル固定方法を示す一部はさい斜視図、第６図は
ルビジウムセルの他の固定方法を示す一部はさい
斜視図である。
図において、１……ルビジウムランプ、２……
ランプハウス、３……加熱用トランジスタ、４…
…ランプ励振器、５，９……温度制御器、６……
ルビジウムセル、７……空胴共振器、８……加熱
用ヒータ、１０……太陽電池、１１……円板形ね
じ、１２……光入射孔、１３……光マイクロ波共
鳴部、１４……発振回路構成部、１５……周波数
調整用円板、１６……ランプ固定板、１７……反
射鏡、１８……励振コイル、１９……セル固定用
凹部。
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.
3 is a perspective view showing the rubidium lamp section of the above embodiment, FIG. 4 is a perspective view showing the cavity resonator of the above embodiment, and 5. The figure is a partially truncated perspective view showing the rubidium cell fixing method of the above embodiment, and FIG. 6 is a partially dicing perspective view showing another rubidium cell fixing method. In the figure, 1... rubidium lamp, 2...
Lamp house, 3... Heating transistor, 4...
...Lamp exciter, 5, 9...Temperature controller, 6...
Rubidium cell, 7...Cavity resonator, 8...Heating heater, 10...Solar cell, 11...Disc-shaped screw, 12...Light entrance hole, 13...Optical microwave resonance part, 14... ... Oscillator circuit component, 15 ... Frequency adjustment disk, 16 ... Lamp fixing plate, 17 ... Reflector, 18 ... Excitation coil, 19 ... Cell fixing recess.
Claims (1)
部により照射されるルビジウムセル部と、該ルビ
ジウムセル部を内包する空胴共振器と、前記ルビ
ジウムセル部を通過した光に対応した電気信号を
入力し出力によつて前記空胴共振器を励振する発
振回路構成部とを備えたルビジウム原子発振器に
おいて、 前記空胴共振器はTE101方形空胴共振器で構成
され、 前記TE101方形空胴共振器は、前記ルビジウム
ランプ部により照射される面に複数の平行なスリ
ツトまたは複数のだ円孔を配列した光入射孔が穿
設され、 前記ルビジウムランプ部は、円筒形のルビジウ
ムランプと、開口面が長方形で断面が凹形の反射
鏡を備えた ことを特徴とするルビジウム原子発振器。[Scope of Claims] 1. A rubidium lamp section, a rubidium cell section irradiated by the rubidium lamp section, a cavity resonator containing the rubidium cell section, and an electric field corresponding to the light passing through the rubidium cell section. an oscillation circuit component that inputs a signal and excites the cavity resonator with an output , wherein the cavity resonator is composed of a TE 101 square cavity resonator; The cavity resonator has a light entrance hole in which a plurality of parallel slits or a plurality of elliptical holes are arranged on a surface irradiated by the rubidium lamp part, and the rubidium lamp part has a cylindrical rubidium lamp. , a rubidium atomic oscillator characterized by having a reflecting mirror with a rectangular aperture and a concave cross section.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP683A JPS59124783A (en) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Rubidium atom oscillator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP683A JPS59124783A (en) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Rubidium atom oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59124783A JPS59124783A (en) | 1984-07-18 |
| JPH0454996B2 true JPH0454996B2 (en) | 1992-09-01 |
Family
ID=11462379
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP683A Granted JPS59124783A (en) | 1983-01-04 | 1983-01-04 | Rubidium atom oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59124783A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04139776A (en) * | 1990-10-01 | 1992-05-13 | Nec Corp | Atomic oscillator |
| JP4294969B2 (en) * | 2002-03-08 | 2009-07-15 | ヤマハ モーター マニュファクチャリング コーポレーション オブ アメリカ | Small vehicle |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS578205U (en) * | 1980-06-16 | 1982-01-16 |
-
1983
- 1983-01-04 JP JP683A patent/JPS59124783A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59124783A (en) | 1984-07-18 |
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