DE4306754A1 - Atomfrequenznormal - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Atomfrequenznormal mit einer
innerhalb eines Hohlraumresonators angeordneten Resonanz
zelle, wie es für die verschiedenartigsten Zwecke in
der Technik als hochstabiles Frequenznormal benutzt wird.
Atomfrequenznormale dieser Art sind bekannt
(M. Arditi, T.R. Carver, Phys. Rev. 124, 800-809, 1961).
Eine Hauptursache für die Ungenauigkeit von passiven
Atomfrequenznormalen, beispielsweise Rubidium-Frequenz
normalen, ist der sogenannte Lightshift-Effekt. Dieser
Effekt tritt auf, wenn die spektrale Verteilung des
Pumplichtes nicht völlig symmetrisch zu der zu pumpenden
Spektrallinie ist. In diesem Falle entsteht eine Fre
quenzabweichung der Hyperfeinstrukturlinie, welche als
Referenz für das Atomfrequenznormal dient. Die Frequenz
verschiebung ist der Intensität des Pumplichtes propor
tional. Durch den Lightshift-Effekt wirken sich Schwan
kungen in der Lichtintensität des Pumplichtes auf die
Frequenz des Frequenznormales aus.
Bei Atomfrequenznormalen, die mit Spektrallampen gepumpt
werden, kann durch Wahl spezieller Puffergase sowie der
Temperaturen in der Spektrallampe oder durch zusätzliche
Filterzellen eine angenäherte symmetrische Verteilung
des Pumplichtes erreicht und damit der Lightshifteffekt
minimiert werden, dies ist bei Frequenznormalen, die
mit Laserlicht gepumpt werden, nicht möglich, da der
Lightshifteffekt bei lasergepumpten Atomfrequenznormalen
in erster Näherung proportional der Laserintensität und
proportional der Abweichung der Laserfrequenz von der
Mitte der zu pumpenden Spektrallinie ist.
Um auch bei lasergepumpten Atomfrequenznormalen diesen
Lightshift-Effekt zu vermeiden ist es bekannt, die
Diskriminatorkurve des Frequenzregelkreises während eines
Kalibriervorganges zu vermessen und daraus eine Regelgröße
zum Nachregeln der Laserfrequenz zu berechnen
(M. Hashimoto, M. Qhtsu, IEEE J.Qe, 23, 446-451, 1987;
M. Hashimoto, M. Ohtsu, IEEE Tr. Instr. Meas. 39, 458-462,
1990; I. Matsuda, IEEE J.Qe, 26 9-12, 1990). Dieses
bekannte Verfahren ist sehr aufwendig und setzt voraus,
daß die Frequenzregelschleife aufgetrennt wird. Ausgangs
punkt für dieses bekannte Verfahren ist die Erkenntnis,
daß aufgrund der etwa Gauß′schen räumlichen Verteilung
des Laserstrahls in der Resonanzzelle Lokalbereiche mit
höherer und niedrigerer Intensität entstehen. Ist die
Laserlinie nicht in der Mitte der Resonanzlinie, so ent
steht aufgrund des Lightshift-Effekts eine Unsymmetrie
der Diskriminatorkurve, mit welcher die Mikrowellenfre
quenz mittels des Frequenzregelkreises auf die Atomre
sonanz geregelt wird. Nach dem bekannten Verfahren wird
bei aufgetrennter Frequenzregelschleife die Diskrimina
torkurve durch Verschieben der Mikrowellenfrequenz ausge
messen, die gemessenen Werte werden in einem Computer
gespeichert und es wird daraus dann eine Regelgröße
berechnet, die ein Maß für die Unsymmetrie der Diskrimi
natorkurve ist. Mit dieser Regelgröße wird dann die
Laserfrequenz beispielsweise über die Lasertemperatur
nachgeregelt. Die Abtastung der Diskriminatorkurve und
die anschließende Rechenauswertung ist sehr zeitraubend
(420 s), dieses bekannte Korrekturverfahren kann daher
nur intermittierend in größeren Zeitabständen und nicht
kontinuierlich als Regelung angewendet werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Atomfrequenznormal
der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei welchem der
Lightshift-Effekt kontinuierlich minimierbar ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Atomfrequenznormal
laut Oberbegriff des Hauptanspruches durch dessen kenn
zeichnende Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird aus den Änderungen der Frequenz
der Hyperfeinstrukturlinie bei zwei unterschiedlichen
Lichtintensitäten des Laserlichtes unmittelbar eine
Regelgröße für die Regelung der Frequenz des Laserlichtes
auf minimalen Lightshift abgeleitet, damit ist erstmals
unmittelbar während des Betriebes des Atomfrequenznormals
eine Lightshiftkorrektur durchführbar, der Light
shift-Effekt wird also während des Betriebes kontinuier
lich auf ein Minimum geregelt. Sowohl für die Erzeugung
der Änderung der Lichtintensität als auch für die davon
abzuleitende Regelgröße gibt es die verschiedensten
Möglichkeiten.
Eine erste Möglichkeit für die Erzeugung unterschiedlicher
Laserlichtintensitäten besteht darin, den Laserstrahl
durch bekannte optische Maßnahmen unter Verwendung von
Umlenkspiegeln in zwei in geringem Abstand von einigen
Millimetern parallel verlaufende Teilstrahlen aufzuteilen,
wobei wiederum durch bekannte optische Maßnahmen, z. B.
Filter oder dgl., der eine Teilstrahl eine wesentlich
geringere Intensität erhält als der andere Teilstrahl.
In der Praxis ist es ausreichend, wenn die Teilstrahlen
eine unterschiedliche Intensität im Verhältnis von etwa
1:2 aufweisen. Die so erzeugten beiden parallelen Teil-.
strahlen werden durch die gleiche Resonanzzelle geleitet
und nach dem Durchtritt separaten Fotozellen zugeführt,
denen jeweils phasenempfindliche Gleichrichter nachge
schaltet sind. Auf diese Weise wird für jeden der beiden
Teilstrahlen von unterschiedlicher Intensität eine jeweils
unterschiedliche Diskriminatorkurve erzeugt, wenn die
Laserlinie nicht symmetrisch zur pumpenden Atomlinie
des betreffenden Atoms ist und der erwähnte Light
shift-Effekt entsteht. Die damit entstehenden unter
schiedlichen Diskriminatorkurven besitzen unterschiedliche
Nulldurchgänge. Die Differenz der Ausgangsspannungen
der beiden phasenempfindlichen Gleichrichter ist damit
ein Maß für den Lightshift-Effekt und kann zur kontinuier
lichen Regelung der Laserfrequenz und damit der Laserlinie
exakt auf die Mitte der Atomresonanz benutzt werden.
Einer der phasenempfindlichen Detektoren wird unabhängig
davon in bekannter Weise für den Frequenzregelkreis des
den Hohlraumresonator spei senden Mikrowellenoszillators
benutzt.
Eine andere Möglichkeit für die Erzeugung der beiden
unterschiedlichen Lichtintensitäten des Laserlichtes
besteht darin, die Laserlichtquelle in ihrer Intensität
entsprechend zu modulieren. Voraussetzung ist eine
Laserlichtquelle, bei der die Frequenz des Laserlichtes
und dessen Intensität unabhängig voneinander regelbar
sind. Solche Laserlichtquellen sind bekannt und bestehen
im einfachsten Fall aus einer Laserdiode, die mit einem
externen optischen Resonator gekoppelt ist. Dieser
Resonator sorgt dafür, daß bei einer Stromänderung durch
die Laserdiode die Frequenz sich nicht ändert. Anderer
seits kann die Laserfrequenz unabhängig von der Intensität
durch Verstimmen des externen Resonators verstimmt werden.
Es besteht auch die Möglichkeit, das Licht einer nicht
modulierten Laserlichtquelle mit einem externen, z. B.
einem akustooptischen Lichtmodulator zu modulieren.
Eine erfindungsgemäße Regelanordnung ist sehr einfach
und preiswert realisierbar, da nur wenige zusätzliche
Bauteile nötig sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Atomfrequenz
normals bestehend aus einer Resonanzzelle 1, die bei
spielsweise mit Rubidiumgas gefüllt ist und in einem
Hohlraumresonator 2 angeordnet ist, der über ein fre
quenzmoduliertes Mikrowellensignal angeregt ist. Das
frequenzmodulierte Mikrowellensignal wird durch einen
Mikrowellenoszillator 3, einen Modulator 4 und einen
Modulationsoszillator 5 erzeugt. Das Pumplicht für die
Resonanzzelle 1 wird durch eine Laserdiode 6 erzeugt.
Der über die Laserdiode 6 erzeugte Laserstrahl 7 wird
durch eine optische Einrichtung 8 beispielsweise unter
Verwendung von Umlenkspiegeln in zwei parallele Teil
strahlen 9 und 10 unterschiedlicher Intensität aufgeteilt,
der eine Strahl 9 besitzt beispielsweise nur die Hälfte
der Intensität des anderen Strahles 10. Dies wird
beispielsweise durch Anordnung entsprechender Absorp
tionsfilter im Strahlengang des einen Teilstrahles
erreicht. Die beiden Teilstrahlen 9 und 10 werden durch
die Resonanzzelle 1 hindurchgeleitet und nach dem Durch
tritt durch die Resonanzzelle 1 zwei getrennten Fotozellen
11 und 12 zugeführt, die in einem dem Abstand der
Teilstrahlen 9 und 10 entsprechenden Abstand angeordnet
sind. Die Ausgangssignale dieser Fotozellen 11 und 12
werden zwei getrennten phasenempfindlichen Gleichrichtern
(Detektoren) 13 und 14 zugeführt, die mit der Modula
tionsfrequenz des Modulationsoszillators 5 synchronisiert
sind. Auf diese Weise werden infolge der Frequenzmodu
lation des den Hohlraumresonator 2 anregenden Mikro
wellensignals für jeden Teilstrahl 9 und 10 eine andere
Diskriminatorkurve im phasenempfindlichen Gleichrichter
erzeugt. Das Ausgangssignal des einen phasenempfindlichen
Gleichrichters 13 wird in bekannter Weise zum Nachregeln
der Frequenz des Mikrowellenoszillators 3 auf die Atom
resonanz benutzt. Die Ausgangssignale der beiden phasen
empfindlichen Gleichrichter 13 und 14 werden außerdem
einer Differenzschaltung 15 zugeführt, in welcher die
Differenz der Ausgangsspannungen der beiden phasen
empfindlichen Gleichrichter gebildet wird, dieses
Differenzsignal ist ein Maß für den Lightshift-Effekt
und wird unmittelbar zum Nachregeln der Frequenz der
Laserdiode 6 benutzt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
wird in bekannter Weise die Arbeitstemperatur der Laser
diode über eine Temperaturregeleinrichtung 16 so geregelt,
daß die Laserfrequenz exakt mit der Mitte der Atomresonanz
übereinstimmt und damit der Lightshift-Effekt zu Null
wird. Anstelle der Temperaturregelung der Laserdiode
könnte die Änderung der Laserfrequenz gegebenenfalls
auch über die Verstimmung eines externen Laser-Resonators
erfolgen. Welcher der beiden in der Intensität unter
schiedlichen Teilstrahlen 9 oder 10 für die Frequenz
regelung des Mikrowellenoszillators benutzt wird hängt
von anderen Bedingungen der Gesamtanordnung ab.
Fig. 2 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform der
Schaltung nach Fig. 1, hier sind den beiden phasen
empfindlichen Gleichrichtern 13 und 14 jeweils Integra
toren 17 und 18 nachgeordnet, das integrierte Ausgangs
signal des Integrators 17 wird wieder zur unmittelbaren
Regelung des Mikrowellenoszillators 3 benutzt, während
das integrierte Ausgangssignal des Integrators 18 un
mittelbar zur Regelung der Frequenz der Laserdiode 6
benutzt wird. Die beiden phasenempfindlichen Gleichrichter
13 und 14 sind wieder mit der Modulationsfrequenz des
Mikrowellenoszillators getaktet. Da bei dieser Anordnung
die Regelschleife für den Mikrowellenoszillator dafür
sorgt, daß die Ausgangsspannung des phasenempfindlichen
Gleichrichters 13 bzw. die Eingangsspannung des diesem
zugeordneten Integrators 17 im zeitlichen Mittel zu Null
wird, ist die Differenz der Ausgangsspannungen der
phasenempfindlichen Gleichrichter 13 und 14 identisch
mit der Ausgangsspannung des zweiten phasenempfindlichen
Gleichrichters 14. Durch Integration dieser Ausgangs
spannung im Integrator 18 wird unmittelbar die Regelgröße
für die Frequenzregelung der Laserdiode gewonnen.
Fig. 3 zeigt eine andere Möglichkeit für die Erzeugung
der sich ändernden Intensität des Laserlichts und zwar
durch entsprechende Modulation der Lichtintensität.
Der über die Laserdiode 6 erzeugte Laserstrahl 7 wird
nach Durchlaufen der Resonanzzelle 1 wieder einer Foto
zelle 11 zugeführt, welche die Absorption des Pumplichtes
nachweist, die mit der Frequenzmodulation der Mikrowel
lenfrequenz schwankt. In einem nachfolgenden phasen
empfindlichen Gleichrichter 13, der mit der Frequenz
des Modulationsoszillators 5 synchronisiert ist, werden
die mit der Modulationsfrequenz schwankenden Lichtände
rungen detektiert und die Ausgangsspannung U dieses
phasenempfindlichen Gleichrichters 13 dient wieder zum
Nachregeln der Frequenz des Mikrowellenoszillators 3
auf die Atomresonanz.
Die Laserdiode 6 wird mit einer Frequenz f in ihrer
Intensität moduliert, dies geschieht in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel durch entsprechende Modulation des
Diodenstromes I mittels einer modulierbaren Stromquelle
24. Damit durch die Stromänderung nicht gleichzeitig
auch eine störende Frequenzänderung des Laserlichtes
auftritt ist der Laserdiode 6 noch ein optischer Resonator
25 zugeordnet, der diesen Effekt verhindert. Mit der
gleichen Frequenz f, mit welcher die Stromquelle 24
moduliert ist, wird ein zusätzlicher phasenempfindlicher
Gleichrichter 26 synchronisiert, dem die Regelspannung
des phasenempfindlichen Gleichrichters 13 zugeführt wird.
Da der Lightshift der Intensität der Laserdiode 6 pro
portional ist besitzt die Ausgangsspannung U des Phasen
detektors 13 die gleichen Schwankungen mit der gleichen
Frequenz f. Über den mit der Frequenz f synchronisierten
phasenempfindlichen Gleichrichter 26 wird so also eine
Regelgröße R gewonnen, die unmittelbar ein Maß für den
Lightshift-Effekt ist und die unmittelbar zum Nachregeln
der Frequenz der Laserdiode benutzbar ist. Zum Nachregeln
der Frequenz der Laserdiode 6 wird in diesem Ausführungs
beispiel vorzugsweise die Verstimmung des externen Reso
nators 25 benutzt, so daß die Laserfrequenz exakt mit
der Mitte der Atomresonanz übereinstimmt und so der
Lightshift-Effekt zu Null wird. Die Frequenz der
Laserdiode könnte auch durch Änderung des Diodenstromes
oder der Temperatur geregelt werden.
Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der mit modulierter Licht
intensität arbeitenden Schaltung nach Fig. 3. Hier wird
das Ausgangssignal des mit der Modulationsfrequenz des
Mikrowellenoszillators getakteten phasenempfindlichen
Gleichrichters 13 über einen Umschalter 30 wechselweise
zwei Integratoren 31 und 32 zugeführt, der Schalter 30
ist mit der Frequenz f getaktet, mit welcher über den
Diodenstrom die Intensität des Laserlichtes moduliert
wird. Damit wird beispielsweise das jeweils der geringeren
Intensität zugeordnete Ausgangssignal im Integrator 31
integriert und zur Regelung der Frequenz des Mikrowellen
oszillators benutzt, während das der größeren Intensität
entsprechende Ausgangssignal des phasenempfindlichen
Gleichrichters 30 im Integrator 32 integriert wird und
wieder zur Regelung der Frequenz der Laserdiode benutzt
wird, beispielsweise wieder mittels einer Temperatur
regeleinrichtung 16.
Fig. 5 zeigt eine weitere Abwandlung der Schaltung nach
Fig. 3, hier wird das Ausgangssignal des phasenempfind
lichen Gleichrichters 13 einem ersten Integrator 33
zugeführt und über diesen die Regelspannung für den
Mikrowellenoszillator 3 gewonnen. Gleichzeitig wird das
Ausgangssignal dieses phasenempfindlichen Gleichrichters
13 einem weiteren phasenempfindlichen Gleichrichter 34
zugeführt, der mit der Frequenz f, mit welcher die
Intensität des Laserlichts moduliert wird, getaktet ist.
Über den Regelkreis (Integrator 33) wird die Ausgangs
spannung des phasenempfindlichen Gleichrichters 13 im
zeitlichen Mittel zu Null, wie dies schon im Zusammenhang
mit Fig. 2 erwähnt ist. Wenn ein Lightshift vorhanden
ist wird die Ausgangsspannung 13 dieses phasenempfind
lichen Gleichrichters 13 jedoch im Rhythmus der Laser
licht-Modulation moduliert und diese Modulation läßt
sich daher mit dem zweiten phasenempfindlichen Gleich
richter 34, der mit dieser Frequenz f getaktet ist,
detektieren. Die Ausgangsspannung dieses phasenempfind
lichen Gleichrichters kann nach Integration in einem
nachgeschalteten Integrator 35 wieder unmittelbar zur
Regelung der Frequenz der Laserdiode 6, beispielsweise
wiederum über eine entsprechende Temperaturregelein
richtung 16 benutzt werden.
Bei der Regelung des Lightshiftes über die Intensitäts
modulation des Laserlichts wird die Modulationsfrequenz
der Laserintensität zweckmäßigerweise wesentlich kleiner
gewählt als die Modulationsfrequenz des Mikrowellen
oszillators, die Mikrowelle wird üblicherweise mit etwa
100 Hz in der Frequenz moduliert, die Modulation der
Laserintensität wird daher beispielsweise zur nur etwa
1 Hz gewählt.
Claims (13)
1. Atomfrequenznormal mit einer innerhalb eines Hohl
raumresonators (2) angeordneten Resonanzzelle (1),
einem den Hohlraumresonator (2) anregenden frequenz
modulierten Mikrowellenoszillator (3, 4, 5), einer
Laserlichtquelle (6) als Pumplichtquelle sowie mit
einem den Mikrowellenoszillator (3, 4, 5) in der Frequenz
regelnden Regelkreis, der eine Fotozelle (11), die
den die Resonanzzelle (1) durchstrahlenden Laserstrahl
empfängt, und einen mit der Modulationsfrequenz des
Mikrowellenoszillators (3, 4, 5) getakteten phasen
empfindlichen Gleichrichter (13) aufweist, dadurch
gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen
sind, durch die das Laserlicht mit unterschiedlicher
Intensität die Resonanzzelle (1) durchstrahlt und
wobei außerdem dem phasenempfindlichen Gleichrichter
Einrichtungen zugeordnet sind, mit denen die Änderung
der Frequenz der Hyperfeinstrukturlinie durch die
unterschiedliche Intensität des Laserlichts festge
stellt wird und durch welche unmittelbar die Frequenz
der Laserlichtquelle auf minimalen Lightshift geregelt
ist.
2. Atomfrequenznormal nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Laserstrahl
(7) der Laserdiode (6) vor der Resonanzzelle (1)
optisch in zwei Teilstrahlen (9, 10) unterschiedlicher
Intensität aufgeteilt wird und bei dem zusätzlich
zu der den einen Teilstrahl (9) empfangenden Fotozelle
(11) des Frequenzregelkreises für den Mikrowellen
oszillator (3, 4, 5) eine weitere den anderen Teilstrahl
(10) empfangende Fotozelle (12) vorgesehen ist, der
ein weiterer mit der Modulationsfrequenz des Mikro
wellenoszillators (3, 4, 5) getakteter phasenempfind
licher Gleichrichter nachgeschaltet ist, wobei von
den Ausgangssignalen dieser beiden phasenempfindlichen
Gleichrichter (13, 14) eine Regelgröße zum Regeln der
Frequenz der Laserlichtquelle (6) auf minimalen Light
shift-Effekt abgeleitet wird (Fig. 1 und 2).
3. Atomfrequenznormal nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß in einer Diffe
renzschaltung (15) die Differenz der Ausgangsspannungen
der beiden phasenempfindlichen Gleichrichter (13, 14)
gebildet wird und mit diesem Differenzsignal die
Frequenz der Laserlichtquelle (6) geregelt ist (Fig.
1).
4. Atomfrequenznormal nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß jedem der beiden
phasenempfindlichen Gleichrichter (13, 14) ein Inte
grator (17, 18) zugeordnet ist und mit dem Ausgangs
signal des dem ersten phasenempfindlichen Gleichrichter
(13) zugeordneten Integrators (17) die Frequenz des
Mikrowellenoszillators (3, 4, 5) und mit dem Ausgangs
signal des dem zweiten phasenempfindlichen Gleich
richter (14) zugeordneten Integrators (18) unmittelbar
die Frequenz der Laserlichtquelle (6) geregelt ist
(Fig. 2).
5. Atomfrequenznormal nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lichtintensität
der Laserlichtquelle (6) zwischen einem hohen und
einem niedrigen Wert umgetastet wird.
6. Atomfrequenznormal nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal
des mit der Modulationsfrequenz des Mikrowellen
oszillators (2, 4, 5) getakteten phasenempfindlichen
Gleichrichters (13) einem weiteren mit der Frequenz
(f) der Intensitätsänderung der Laserlichtquelle (6)
getakteten phasenempfindlichen Gleichrichter (26)
zugeführt ist und das Ausgangssignal (R) dieses
phasenempfindlichen Gleichrichters (26) als Regelgröße
zum Regeln der Frequenz der Laserlichtquelle auf
minimalen Lightshift dient (Fig. 3).
7. Atomfrequenznormal nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal
des mit der Modulationsfrequenz des Mikrowellenoszil
lators (3, 4, 5) getakteten phasenempfindlichen Gleich
richters (13) mittels eines mit der Frequenz (f) der
Intensitätsänderung der Laserlichtquelle (6) getakteten
Umschalters (30) wahlweise zwei getrennten Integratoren
(31, 32) zugeführt wird und das Ausgangssignal des
einen Integrators (31) zum Regeln der Frequenz des
Mikrowellenoszillators (3, 4, 5) und das Ausgangssignal
des anderen Integrators (32) zum Regeln der Frequenz
der Laserlichtquelle (6) auf minimalen Lightshift
dient (Fig. 4).
8. Atomfrequenznormal nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal
des mit der Modulationsfrequenz des Mikrowellenoszil
lators (3, 4, 5) getakteten phasenempfindlichen Gleich
richters (13) einem ersten Integrator (33) und einem
zweiten mit der Frequenz der Intensitätsänderung der
Laserlichtquelle (6) getakteten phasenempfindlichen
Gleichrichter (34) zugeführt ist, wobei das Ausgangs
signal des ersten Integrators (33) zum Regeln der
Frequenz des Mikrowellenoszillators (3, 4, 5) dient
und das Ausgangssignal des zweiten phasenempfindlichen
Gleichrichters (34) nach Integration in einem weiteren
Integrator (35) zum unmittelbaren Regeln der Frequenz
der Laserlichtquelle auf minimalen Lightshift dient
(Fig. 5).
9. Atomfrequenznormal nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß als Laserlichtquelle eine Laserdiode (6) dient.
10. Atomfrequenznormal nach Anspruch 5 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Intensitäts
änderung der Laserdiode (6) mittels einer steuerbaren
Stromquelle (24) durch Änderung ihres Speisestromes
(I) erfolgt.
11. Atomfrequenznormal nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Frequenz der
Laserdiode mittels einer Einrichtung (16) zum Ändern
der Temperatur der Laserdiode (6) geregelt ist.
12. Atomfrequenznormal nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Frequenz der
Laserdiode (6) über die Verstimmung eines mit der
Laserdiode (6) gekoppelten optischen Resonators (25)
geregelt ist.
13. Atomfrequenznormal nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Frequenz der Änderung der Lichtintensität
des Laserlichtes kleiner gewählt ist als die Modula
tionsfrequenz des Mikrowellenoszillators (3, 4, 5).
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DE19934306754 DE4306754A1 (de) | 1992-04-16 | 1993-03-04 | Atomfrequenznormal |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996008084A1 (en) * | 1994-09-09 | 1996-03-14 | Northrop Grumman Corporation | Atomic time standard with piezoelectric stabilization of diode laser light source |
EP0732811A1 (de) * | 1995-03-14 | 1996-09-18 | Observatoire Cantonal De Neuchatel | Atomfrequenzstandard |
-
1993
- 1993-03-04 DE DE19934306754 patent/DE4306754A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1996008084A1 (en) * | 1994-09-09 | 1996-03-14 | Northrop Grumman Corporation | Atomic time standard with piezoelectric stabilization of diode laser light source |
EP0732811A1 (de) * | 1995-03-14 | 1996-09-18 | Observatoire Cantonal De Neuchatel | Atomfrequenzstandard |
US5656974A (en) * | 1995-03-14 | 1997-08-12 | Observatoire Cantonal De Neuchatel | Atomic frequency oscillator |
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