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JPH0582090B2 - - Google Patents
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JPH0582090B2 - - Google Patents

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Publication number
JPH0582090B2
JPH0582090B2 JP58000005A JP583A JPH0582090B2 JP H0582090 B2 JPH0582090 B2 JP H0582090B2 JP 58000005 A JP58000005 A JP 58000005A JP 583 A JP583 A JP 583A JP H0582090 B2 JPH0582090 B2 JP H0582090B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
section
cavity
rubidium
temperature
heat transfer
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP58000005A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS59124782A (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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Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
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Publication of JPS59124782A publication Critical patent/JPS59124782A/en
Publication of JPH0582090B2 publication Critical patent/JPH0582090B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/26Automatic 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)
  • Lasers (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、特に主要各部の温度
制御の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a gas cell type rubidium atomic oscillator using optical pumping, and particularly to improvements in temperature control of each main part.

ルビジウム発振器は、ルビジウムランプ部を約
95℃の一定温度に保ち、ガスセル部は約70℃の一
定温度に保つ必要がある。また、発振回路構成部
中の水晶発振器は、ある一定温度に保持される。
このため、従来のルビジウム発振器は、上記ルビ
ジウムランプ部と、ガスセル部と、水晶発振部と
をそれぞれ異なる一定温度に制御するために、そ
れぞれに対して加熱用のヒータおよび温度制御器
を別個に備えている。従つて、部品数が多く小形
化が困難であるという欠点がある。また、それぞ
れの温度制御が独立してなされるので温度安定性
に限界があり、発振周波数安定化のためには、温
度補償等種々の工夫が必要とされる。
The rubidium oscillator uses the rubidium lamp section approximately
It is necessary to maintain a constant temperature of 95℃ and the gas cell part at a constant temperature of about 70℃. Further, the crystal oscillator in the oscillation circuit component is maintained at a certain constant temperature.
For this reason, conventional rubidium oscillators are equipped with separate heaters and temperature controllers for the rubidium lamp section, gas cell section, and crystal oscillation section in order to control them to different constant temperatures. ing. Therefore, there are disadvantages in that the number of parts is large and miniaturization is difficult. Furthermore, since each temperature control is performed independently, there is a limit to temperature stability, and various measures such as temperature compensation are required to stabilize the oscillation frequency.

本発明の目的は、上述の従来の欠点を解決し、
温度制御のための部品点数を減少し、しかも各部
を安定に温度制御可能で、安定した発振周波数を
得ることができ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
It is an object of the present invention to provide a rubidium atomic oscillator that can reduce the number of parts for temperature control, stably control the temperature of each part, and obtain a stable oscillation frequency.

本発明の発振器は、ガスセル部を内包するキヤ
ビテイと、前記ガスセル部を照射するルビジウム
ランプと、水晶発振部を含む発振回路構成部とを
備えたガスセル形ルビジウム原子発振器におい
て、前記水晶発振部を前記キヤビテイに伝熱材を
介して結合し、前記キヤビテイは前記ルビジウム
ランプ部に伝熱材を介して結合し、前記ルビジウ
ムランプ部と前記キヤビテイと前記水晶発振部と
を一体として外装ケースに収容し、前記ルビジウ
ムランプ部を加熱するヒータによつて前記ルビジ
ウムランプ部を一定温度に加熱制御することを特
徴とする。
The oscillator of the present invention is a gas cell type rubidium atomic oscillator comprising a cavity containing a gas cell section, a rubidium lamp that irradiates the gas cell section, and an oscillation circuit component including a crystal oscillation section. coupled to a cavity via a heat transfer material, the cavity is coupled to the rubidium lamp section via a heat transfer material, and the rubidium lamp section, the cavity, and the crystal oscillation section are housed integrally in an exterior case; It is characterized in that the rubidium lamp section is heated and controlled to a constant temperature by a heater that heats the rubidium lamp section.

なお、前記外装ケースを一定温度に加熱制御す
る第2のヒータを備えればより一層安定な発振を
得ることが可能である。
Furthermore, if a second heater is provided to control heating of the outer case to a constant temperature, it is possible to obtain even more stable oscillation.

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にてガスセル
部3を照射し、ガスセル部3を内包するキヤビテ
イ2の内壁に設けた太陽電池12の出力を発振回
路構成部14に入力させ、該発振回路構成部14
の出力をキヤビテイ2内に結合させることによつ
て一定周波数のマイクロ波を発振させることは従
来と同様であるが、本実施例においては、従来は
発振回路構成部14内に含まれる水晶発振部4を
抜き出してキヤビテイ2の外壁に伝熱材(銅、ア
ルミ、セラミツク等)5を介して結合している。
発振回路構成部14は上記以外の部分については
従来と同様であり、サーボ増幅器、低周波発振
器、周波数逓倍器、周波数合成器等を備えてい
る。そして、上記サーボ増幅器の出力が前記水晶
発振部4に導入され、水晶発振部4の出力は、上
記周波数逓倍器および周波数合成器に入力され
る。
FIG. 1 is a conceptual diagram showing one embodiment of the present invention. That is, the gas cell section 3 is irradiated with the rubidium lamp 1, and the output of the solar cell 12 provided on the inner wall of the cavity 2 containing the gas cell section 3 is inputted to the oscillation circuit section 14.
It is the same as the conventional method to oscillate microwaves of a constant frequency by coupling the output of the 4 is extracted and connected to the outer wall of the cavity 2 via a heat transfer material 5 (copper, aluminum, ceramic, etc.).
The oscillation circuit configuration section 14 is the same as the conventional one except for the above, and includes a servo amplifier, a low frequency oscillator, a frequency multiplier, a frequency synthesizer, and the like. Then, the output of the servo amplifier is introduced into the crystal oscillation section 4, and the output of the crystal oscillation section 4 is input into the frequency multiplier and frequency synthesizer.

キヤビテイ2は、伝熱材5′を介してランプハ
ウス6に結合される。ランプハウス6はルビジウ
ムランプ1を収容し、ルビジウムランプ1の発光
はランプハウス6の開口部およびキヤビテイ2の
外壁の孔を通してガスセル3を照射し、ガスセル
3で特定の波長の光が吸収されて太陽電池12に
入力される。ルビジウムランプ1とランプハウス
6でルビジウムランプ部を構成し、該ルビジウム
ランプ部は、ランプハウス6に固着されたトラン
ジスタヒータ7によつて一定温度に加熱される。
トランジスタヒータ7への通電は、温度制御器8
によつて制御される。勿論温度制御のために必要
な温度検出素子はルビジウムランプ部内に配設さ
れている。
Cavity 2 is coupled to lamp house 6 via heat transfer material 5'. The lamp house 6 accommodates the rubidium lamp 1, and the light emitted from the rubidium lamp 1 irradiates the gas cell 3 through the opening of the lamp house 6 and the hole in the outer wall of the cavity 2, and the gas cell 3 absorbs light of a specific wavelength and emits light from the sun. It is input to the battery 12. The rubidium lamp 1 and the lamp house 6 constitute a rubidium lamp section, and the rubidium lamp section is heated to a constant temperature by a transistor heater 7 fixed to the lamp house 6.
The transistor heater 7 is energized by the temperature controller 8.
controlled by. Of course, the temperature detection element necessary for temperature control is disposed within the rubidium lamp section.

ルビジウムランプ部を一定温度例えば95℃に制
御することにより、伝熱材5′を介してキヤビテ
イ2も加熱される。キヤビテイ2の温度は、伝熱
材5′による伝熱と、キヤビテイ2からの放熱と
の平衡によつてある一定温度例えば70℃に保たれ
る。これによりガスセル3の温度も上記一定温度
(70℃)に保持される。キヤビテイ2の温度は、
さらに伝熱材5を介して水晶発振部4に伝熱さ
れ、水晶発振部4の放熱との平衡によつて、水晶
発振部4はある温度例えば60℃に保持される。前
記ルビジウムランプ部とキヤビテイ2と、水晶発
振部4とは伝熱材5,5′によつて一体に結合さ
れて外装ケース9に収容されていて、外気流等か
ら遮断され、上述の伝熱と放熱の平衡は安定して
いる。これにより小形、低消費電力の発振器を提
供できる。しかし、外気温の変動によつて放熱量
が変動することを防止するために、外装ケース9
をさらに第2のトランジスタヒータ10によつて
一定温度に加熱保持することが望ましい。本実施
例では、上記第2のトランジスタヒータ10およ
び該ヒータへの通電を制御して外装ケース9を一
定温度に制御する温度制御器11を設けている。
しかし、これは、本発明の必須の構成要件ではな
い。例えば一定温度に調節された室内で使用する
ような場合は、第2のトランジスタヒータ10等
は必要とされない。
By controlling the rubidium lamp section to a constant temperature, for example, 95.degree. C., the cavity 2 is also heated via the heat transfer material 5'. The temperature of the cavity 2 is maintained at a certain constant temperature, for example 70° C., by the balance between heat transfer by the heat transfer material 5' and heat radiation from the cavity 2. As a result, the temperature of the gas cell 3 is also maintained at the constant temperature (70° C.). The temperature of cavity 2 is
Further, the heat is transferred to the crystal oscillating section 4 via the heat transfer material 5, and the crystal oscillating section 4 is maintained at a certain temperature, for example, 60.degree. C. by balance with the heat radiation of the crystal oscillating section 4. The rubidium lamp section, the cavity 2, and the crystal oscillator section 4 are integrally connected by heat transfer materials 5, 5' and housed in an exterior case 9, and are shielded from outside airflow, etc., to facilitate the above-mentioned heat transfer. and the heat dissipation equilibrium is stable. This makes it possible to provide a small oscillator with low power consumption. However, in order to prevent the amount of heat dissipation from changing due to changes in outside temperature, the outer case 9
It is desirable to further heat and maintain the temperature at a constant temperature by the second transistor heater 10. In this embodiment, a temperature controller 11 is provided that controls the second transistor heater 10 and the energization of the heater to control the temperature of the exterior case 9 to a constant temperature.
However, this is not an essential component of the invention. For example, if the device is used indoors where the temperature is controlled to be constant, the second transistor heater 10 and the like are not required.

第2図は、本実施例の主要部を示す一部破さい
斜視図である。すなわち、水晶発振部4とキヤビ
テイ2とが伝熱材5を介して結合され、キヤビテ
イ2とランプハウス6とが伝熱材5′によつて結
合され、ランプハウス6の外壁にはトランジスタ
ヒータ7が固着されている。また外装ケース9に
は第2のトランジスタヒータ10が固着されてい
る。トランジスタヒータ7,10は、通常の抵抗
線によるヒータであつても良いがトランジスタヒ
ータの方が電流制御が容易でありかつ細かい制御
が可能となる。
FIG. 2 is a partially cutaway perspective view showing the main parts of this embodiment. That is, the crystal oscillator 4 and the cavity 2 are coupled via the heat transfer material 5, the cavity 2 and the lamp house 6 are coupled via the heat transfer material 5', and the outer wall of the lamp house 6 is provided with a transistor heater 7. is fixed. Further, a second transistor heater 10 is fixed to the exterior case 9. The transistor heaters 7 and 10 may be heaters using ordinary resistance wires, but transistor heaters allow easier current control and finer control.

以上のように、本発明においては、ルビジウム
ランプ部と、ガスセル部を内包するキヤビテイ
と、水晶発振部とをそれぞれ伝熱材を介して一体
に結合し、前記ルビジウムランプ部をヒータによ
つて加熱し一定温度になるように制御する構成と
したから、該ルビジウムランプ部からの伝熱によ
つて前記ガスセル部および水晶発振部がそれぞれ
所定の温度に保持される。すなわち、1つの温度
制御器によつて、所要各部をそれぞれ一定温度に
制御することが可能であり、少ない部品により、
小形、低消費電力で安定した発振出力を得ること
ができる効果がある。
As described above, in the present invention, the rubidium lamp section, the cavity containing the gas cell section, and the crystal oscillation section are each integrally coupled via a heat transfer material, and the rubidium lamp section is heated by a heater. Since the temperature is controlled to be constant, the gas cell section and the crystal oscillation section are each maintained at a predetermined temperature by heat transfer from the rubidium lamp section. In other words, it is possible to control each required part to a constant temperature with one temperature controller, and with fewer parts,
It has the advantage of being small in size, low power consumption, and providing stable oscillation output.

上記各部を外装ケースに収容し、該外装ケース
を一定温度に加熱する第2のヒータを設けること
により、外界温度の影響を軽減し、さらに安定な
発振を得ることも可能である。
By housing the above-mentioned parts in an outer case and providing a second heater that heats the outer case to a constant temperature, it is possible to reduce the influence of external temperature and obtain more stable oscillation.

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

第1図は本発明の一実施例を示す概念図、第2
図は上記実施例の主要部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……
キヤビテイ、3……ガスセル部、4……水晶発振
部、5,5′……伝熱材、6……ランプハウス、
7……トランジスタヒータ、8,11……温度制
御器、9……外装ケース、10……第2のトラン
ジスタヒータ、12……太陽電池、14……発振
回路構成部。
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.
The figure is a partially perspective view showing the main parts of the above embodiment. In the figure, 1... rubidium lamp, 2...
Cavity, 3... Gas cell section, 4... Crystal oscillation section, 5, 5'... Heat transfer material, 6... Lamp house,
7...Transistor heater, 8, 11...Temperature controller, 9...Exterior case, 10...Second transistor heater, 12...Solar cell, 14...Oscillation circuit component.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 ガスセル部3を内包するキヤビテイ2と、 前記ガスセル部を照射するルビジウムランプ1
と、 水晶発振部4に結合された発振回路構成部14
と を備え、 前記ルビジウムランプ部と前記キヤビテイと前
記水晶発振部とは一体として外装ケース9に収容
された ガスセル形ルビジウム原子発振器において、 前記水晶発振部は前記キヤビテイに第1伝熱材
5を介して結合され、 前記キヤビテイは前記ルビジウムランプ部に第
2伝熱材5′を介して結合され、 前記ルビジウムランプ部を一定温度に加熱する
ヒータ7を備え、 前記ヒータからの熱を前記ルビジウムランプ
部、前記キヤビテイ、前記水晶発振部の順に伝え
ることにより、伝熱と放熱とのバランスで該熱の
伝わる順に設定温度が低くなることを特徴とする
ルビジウム原子発振器。 2 特許請求の範囲第1項記載のルビジウム原子
発振器において、前記外装ケースを一定温度に加
熱するヒータ10を備えたことを特徴とするも
の。
[Claims] 1. A cavity 2 containing a gas cell section 3, and a rubidium lamp 1 that irradiates the gas cell section.
and an oscillation circuit component 14 coupled to the crystal oscillator 4
In the gas cell type rubidium atomic oscillator, the rubidium lamp section, the cavity, and the crystal oscillation section are housed as one body in an exterior case 9, wherein the crystal oscillation section is connected to the cavity through a first heat transfer material 5. The cavity is connected to the rubidium lamp section through a second heat transfer material 5', and includes a heater 7 that heats the rubidium lamp section to a constant temperature, and the cavity is connected to the rubidium lamp section by heating the rubidium lamp section. , the cavity, and the crystal oscillator in this order, so that the set temperature is lowered in the order in which the heat is transmitted, with a balance between heat transfer and heat radiation. 2. The rubidium atomic oscillator according to claim 1, further comprising a heater 10 that heats the outer case to a constant temperature.
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JPS6016134B2 (en) * 1979-02-08 1985-04-24 セイコーエプソン株式会社 Atomic frequency standard device
JPS5845215B2 (en) * 1979-08-31 1983-10-07 富士通株式会社 Gas cell type atomic oscillator

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