DE1117665B - Maser amplifier - Google Patents
Maser amplifierInfo
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Classifications
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- H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
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-
- H—ELECTRICITY
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Description
Bekanntlich beruht die Verstärkerwirkung eines 3-Niveau-Maser-Verstärkers darauf, daß ein auf einer sehr niedrigen Temperatur, etwa durch flüssiges Helium, gehaltener kristalliner Körper, beispielsweise paramagnetisches Salz, durch eine sogenannte Pumpfrequenz von seinem niederen, dem thermischen Gleichgewicht entsprechenden Energieniveau auf ein hohes Niveau angehoben und die beim Übergang zum mittleren Niveau frei werdende Energie zur Verstärkung einer Signalfrequenz verwendet wird. Dabei muß sowohl die Energie zuführende Pumpfrequenz als auch die Energie entnehmende Signalfrequenz mit den sich aus der hyperfeinen Struktur des kristallinen Körpers ergebenden Energieübergängen übereinstimmen. As is well known, the amplifier effect of a 3-level maser amplifier is based on the fact that one on one Crystalline bodies held at a very low temperature, for example by liquid helium, for example paramagnetic salt, by a so-called pumping frequency of its lower, the thermal one Equilibrium corresponding energy level is raised to a high level and the transition Energy released at the middle level is used to amplify a signal frequency. Included must include both the energy-supplying pump frequency and the energy-extracting signal frequency the energy transitions resulting from the hyperfine structure of the crystalline body match.
Ferner werden bekanntlich zur Herstellung eines Körpers mit molekularen Eigenfrequenzen, wie er für derartige Maseranordnungen benötigt wird, dreiwertige Chromionen CR+++ in Kalium-Kobaltzyanid-Kristalle K3Co(CN)6 oder in Alu- soFurthermore, it is known to produce a body with molecular natural frequencies, as is required for such pattern arrangements, trivalent chromium ions CR +++ in potassium cobalt cyanide crystals K 3 Co (CN) 6 or in aluminum
minium-Oxyd-Kristalle Al2O3 oder dreiwertige GadoHniumionen Gd+++ in Lanthan-Äthylsulf ad La (C2 H5 SO 4)3 9H2O eingeführt. Jedem in dieser Weise zusammengesetzten paramagnetischen Salz liegt nun ein ganz bestimmtes Verhältnis von Pump- zu Signalfrequenz zugrunde, das nicht nur für den konstruktiven Aufbau des betreffenden Hohlraumresonators, sondern auch für die optimale Feldstärke des äußeren statischen Magnetfeldes und dessen Richtung zu der Achsrichtung der Kristalle bestimmend ist. Aus der Zusammensetzung des verwendeten paramagnetischen Salzes und der Stärke des Magnetfeldes ergeben sich dann die Größen für die Pump- und Signalfrequenz, wobei der Winkel zwischen der Achsrichtung der Kristalle und dem statischen Magnetfeld als Parameter mitbestimmend ist.Minium oxide crystals Al 2 O 3 or trivalent GadoHnium ions Gd + ++ in lanthanum ethyl sulf ad La (C 2 H 5 SO 4 ) 3 9H 2 O introduced. Every paramagnetic salt composed in this way is based on a very specific ratio of pump to signal frequency, which not only determines the structural design of the cavity resonator in question, but also the optimal field strength of the external static magnetic field and its direction to the axial direction of the crystals is. The parameters for the pump and signal frequency then result from the composition of the paramagnetic salt used and the strength of the magnetic field, whereby the angle between the axial direction of the crystals and the static magnetic field is one of the parameters.
Beispielsweise erhält man für Kalium-Kobaltzyanid-Kristalle mit Chromionen folgende Werte: Bei einem atomaren Übergang vom Energieniveau V2 zu s/a und einem solchen von */s zu. xk und einem Magnetfeld H von 4600 Oersted beträgt die Pumpfrequenz 22000MHz und die Signalfrequenz 9 000 MHz. Durch Änderung der Stärke des Magnetfeldes einerseits und der Neigung der Kristallachsen zu diesem andererseits läßt sich die optimale Verstärkung ermitteln. Bisher wurde dabei jeweils nur eine Kristallart verwendet, so daß die resultierende Bandbreite der Signalfrequenz derartiger Anordnungen sehr klein war.For example, the following values are obtained for potassium cobalt cyanide crystals with chromium ions: With an atomic transition from energy level V2 to s / a and from * / s to. x k and a magnetic field H of 4600 Oersteds, the pump frequency is 22000 MHz and the signal frequency is 9000 MHz. By changing the strength of the magnetic field on the one hand and the inclination of the crystal axes to this on the other hand, the optimum gain can be determined. So far, only one type of crystal has been used, so that the resulting bandwidth of the signal frequency of such arrangements was very small.
Mit der Erfindung werden diese Nachteile der bisher bekannten Maser beseitigt, indem zwei oder mehr Kristalle mit jeweils verschiedenen Achsrichtungen in Anmelder:With the invention these disadvantages of the previously known burls are eliminated by adding two or more Crystals each with different axial directions in applicant:
International Standard Electric Corporation, New York, N. Y. (V. St A.)International Standard Electric Corporation, New York, N.Y. (V. St A.)
Vertreter: DipL-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42Representative: DipL-Ing. H. Ciaessen, patent attorney,
Stuttgart-Zuffenhausen, Helhnuth-Hirth-Str. 42
Beanspruchte Priorität:
Japan vom 4. November 1959 (Nr. 34 738/59)Claimed priority:
Japan of November 4, 1959 (No. 34 738/59)
Hikaru Shioya und Yoshihito Miyako, Tokio,
sind als Erfinder genannt wordenHikaru Shioya and Yoshihito Miyako, Tokyo,
have been named as inventors
dem von dem statischen Magnetfeld durchsetzten Hohlraumresonator angeordnet werden.the cavity resonator penetrated by the static magnetic field.
Gemäß der Fig. 1 werden das Magnetfeld H und der Neigungswinkel der Kristallachse in bezüglich zu den daraus resultierenden Werten für die Pumpfrequenz sinnvollen Grenzen verändert. Beispielsweise wird der Wert für H um δΗ verändert, so daß sich eine entsprechende Winkeländerung δ Θ ergibt. Wird nun das gleiche für die Signalfrequenz durchgeführt, so ist aus der Fig. 1 ersichtlich, daß bei unveränderter Feldstärke H und alleiniger Änderung des Winkels Θ die Pumpfrequenz (Kurve ä) konstant bleibt, während sich die Signalfrequenz von der Kurve c zu der Kurve d verschiebt. Wenn nun zwei oder mehr Kristalle, deren Achsen zur Richtung des Magnetfeldes verschiedene Neigungswinkel aufweisen, in einem Hohlraumresonator angeordnet sind, so wird, wie eine exaktere Darstellung des Diagramms noch deutlicher zeigen würde, die Bandbreite der Signalfrequenz bei gleichem Verstärkungsfaktor wesentlich erweitert.According to FIG. 1, the magnetic field H and the angle of inclination of the crystal axis are changed within reasonable limits with respect to the resulting values for the pump frequency. For example, the value for H is changed by δΗ , so that there is a corresponding change in angle δ Θ . If the same is now carried out for the signal frequency, it can be seen from FIG. 1 that with unchanged field strength H and only change in angle Θ, the pump frequency (curve a) remains constant, while the signal frequency changes from curve c to curve d shifts. If two or more crystals, whose axes have different angles of inclination to the direction of the magnetic field, are arranged in a cavity resonator, the bandwidth of the signal frequency is significantly expanded with the same gain factor, as a more precise representation of the diagram would show even more clearly.
Bei der Verwendung nur eines Kristalls, also nurWhen using only one crystal, so only
eines Winkels der Kristallachse zum Magnerfeld, ergibt sich die Verstärkung aus dem Schnittpunkt der der Pumpfrequenz entsprechenden Kurve α und der der Signalfrequenz entsprechenden Kurve c, und das Verstärkungs-Bandbreitenprodukt wäre hiernach konstant, so daß eine Vergrößerung der Bandbreite eine Verringerung der Verstärkung zur Folge hätte. Im Gegensatz dazu kann mit der Erfindung die Bandbreite erhöht werden, ohne daß damit eine Verringerung der Verstärkung verbunden ist.an angle of the crystal axis to the Magner field, the gain results from the intersection of the curve α corresponding to the pump frequency and the curve c corresponding to the signal frequency, and the gain-bandwidth product would then be constant, so that an increase in the bandwidth would result in a decrease in the gain . In contrast, the invention can increase the bandwidth without reducing the gain.
103 740/372103 740/372
Ih der Fig. 2 ist der erfindungsgemäße Lösungsweg / schematisch, dargestellt. Die verschiedenen Kri- / stalle Cr1, Cr2, Cr3, deren Kristallachsen 1, 2 und 3 mit dem von den Magnetpolen S und N erzeugten statischen Magnetfeld die Winkel 01,. 02 und 03 bilden, sind in dem Hohlraumresonator CA angeordnet.The approach according to the invention is shown schematically in FIG. 2. The various crystals Cr 1 , Cr 2 , Cr 3 , their crystal axes 1, 2 and 3 with the static magnetic field generated by the magnetic poles S and N the angles 01,. 02 and 03 are arranged in the cavity resonator C A.
Claims (1)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3473859 | 1959-11-04 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1117665B true DE1117665B (en) | 1961-11-23 |
Family
ID=8742154
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1960J0018965 Pending DE1117665B (en) | 1959-11-04 | 1960-11-04 | Maser amplifier |
| DEJ18964A Pending DE1117664B (en) | 1959-11-04 | 1960-11-04 | Maser amplifier |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEJ18964A Pending DE1117664B (en) | 1959-11-04 | 1960-11-04 | Maser amplifier |
Country Status (3)
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| BE (1) | BE596745A (en) |
| DE (2) | DE1117665B (en) |
| FR (2) | FR79132E (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3296541A (en) * | 1967-01-03 | Broadband traveling-wave maser with both maser and isolator crystals cut at different angles to the optic axis thereof | ||
| DE1279244B (en) * | 1964-02-27 | 1968-10-03 | Siemens Ag | Broadband molecular amplifier |
| DE1283979B (en) * | 1963-08-10 | 1968-11-28 | Int Standard Electric Corp | Maser amplifier for electromagnetic waves |
-
1960
- 1960-11-04 DE DE1960J0018965 patent/DE1117665B/en active Pending
- 1960-11-04 FR FR843134A patent/FR79132E/en not_active Expired
- 1960-11-04 BE BE596745A patent/BE596745A/en unknown
- 1960-11-04 DE DEJ18964A patent/DE1117664B/en active Pending
-
1965
- 1965-03-19 FR FR9892A patent/FR88181E/en not_active Expired
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3296541A (en) * | 1967-01-03 | Broadband traveling-wave maser with both maser and isolator crystals cut at different angles to the optic axis thereof | ||
| DE1283979B (en) * | 1963-08-10 | 1968-11-28 | Int Standard Electric Corp | Maser amplifier for electromagnetic waves |
| DE1279244B (en) * | 1964-02-27 | 1968-10-03 | Siemens Ag | Broadband molecular amplifier |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BE596745A (en) | 1961-05-04 |
| DE1117664B (en) | 1961-11-23 |
| FR88181E (en) | 1966-06-03 |
| FR79132E (en) | 1962-10-26 |
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