JP2002344314A - Rubidium atomic oscillator - Google Patents

Rubidium atomic oscillator

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JP2002344314A JP2001151205A JP2001151205A JP2002344314A JP 2002344314 A JP2002344314 A JP 2002344314A JP 2001151205 A JP2001151205 A JP 2001151205A JP 2001151205 A JP2001151205 A JP 2001151205A JP 2002344314 A JP2002344314 A JP 2002344314A
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Inventor
Yoshihiko Abe
良彦 阿部
Original Assignee
Nec Miyagi Ltd
宮城日本電気株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a Rb atomic oscillator having a reduced peak current required for a rapid rise and required mechanism components suppressed from enlarging. SOLUTION: In the conventional rubidium atomic oscillator, a part of the cavity of an optical microwave unit(OMU) has to be raised locally to high temperatures by semiconductor elements (heating elements such as TR and three-terminal regulator) in the prior art and hence the temperature is monitored to control the heating temperature of the semiconductor, thereby keeping a gas cell settled in the cavity at a constant temperature of about 100 deg.C. This oscillator comprises a filmy heater using a thin soft film base, instead of semiconductor elements at the heater.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電圧制御水晶発振器の発振周波数を高精度に校正するガスセル型のルビジウム原子発振器に関する。 The present invention relates to relates to a rubidium atomic oscillator of the gas cell type for calibrating the oscillation frequency of the voltage controlled crystal oscillator with high accuracy.

【0002】 [0002]

【従来の技術】デジタル通信システムや移動体通信システム、更には全地球測位システムなどの通信システムの発展に伴い、小型でしかも精密な周波数標準やマスター同期信号源としてルビジウム原子発振器の需要が高まっている。 BACKGROUND OF THE INVENTION Digital communication systems and mobile communication systems, and more with the development of communication systems, such as global positioning systems, increasing demand rubidium atomic oscillator as fine frequency standards and master synchronization signal source only a small there. ルビジウム原子発振器の動作原理を説明する基本ブロック図を図3に示す。 The basic block diagram for explaining the operating principle of the rubidium atomic oscillator shown in FIG. 電圧制御水晶発振器の発振信号(10MHz)を多数次に逓倍して作るマイクロ波信号を、ルビジウムガスセルを中に納めたマイクロ波のキャビティーであるルビジウム(Rb)共鳴セル中で共鳴させ、同時にセル中にRbランプが発するポンピング光(波長794.8nm)を注入する。 Microwave signal to produce in a large number then multiplying the oscillation signal (10 MHz) of the voltage controlled crystal oscillator, rubidium a cavity of the microwave paid in the rubidium gas cell (Rb) resonate in the resonance cell, at the same time the cell Rb lamp to inject pumping light (wavelength 794.8nm) emanating in. ポンピング光は、Rb原子を励起し、遷移周波数(6,834,68 Pumping light excites the Rb atom, transition frequency (6,834,68
2,612.8Hz)近傍において遷移吸収特性が変化するため、その吸収変化を低周波信号として光検出器によって検出し、電圧制御水晶発振器に帰還して、原子発振器の出力である水晶発振器の発振周波数をルビジウム遷移周波数に間接的にロックさせて安定化する。 2,612.8Hz) for transition absorption characteristics in the vicinity is changed, the absorption change is detected by the light detector as a low-frequency signal, and fed back to the voltage controlled crystal oscillator, the oscillation of the crystal oscillator is the output of the atomic oscillator frequency stabilized indirectly to lock the rubidium transition frequency. 光とマイクロ波の2重共鳴法に基づく周波数標準であり、2× A frequency standard based on double resonance between light and a microwave, 2 ×
10 -11 /月以上の周波数安定度を有する。 With a 10 -11 / month or more frequency stability.

【0003】マイクロ波キャビティーと、キャビティー中に納めRbガスを充填したガスセルと、セル中のRb [0003] and the microwave cavity, a gas cell filled with Rb gas housed in the cavity, Rb in cells
ガスにポンプ光を励起するRbランプと、セルを透過したポンプ光の強度を検出する光検出器とで構成されるユニットを光マイクロ波ユニット(OMU)と呼んでいる。 And Rb lamp to excite the pump light in the gas, is referred to as optical microwave unit (OMU) the composed units by the photodetector for detecting the intensity of the pump light transmitted through the cell. ポンプ光によって励起されたRbガスのマイクロ波周波数に対する吸収特性は、前述の如くRb原子のもつ遷移周波数の6.834・・GHzに先鋭な吸収ピークを持つ。 Absorption characteristics for microwave frequencies of the excited Rb gas by the pump light has a sharp absorption peak at 6.834 · · GHz transition frequency with the Rb atoms as described above. Rbガスを透過したポンプ光の強度を検出する光検出器出力は、図4に示すようにマイクロ波周波数に対して鋭い谷を描く。 Photodetector output for detecting the intensity of the pump light transmitted through the Rb gas, draws a sharp valley to microwave frequencies, as shown in FIG. Rb原子の遷移周波数である6. A transition frequency of the Rb atom 6.
834・・GHzの中心周波数よりマイクロ波周波数が低い場合と高い場合とで、周波数変化に対する光検出器出力変化の傾きの極性が異なる。 834 In the case when a low microwave frequency and higher than the center frequency of the · · GHz, the polarity of the slope of the photodetector output changes are different with respect to the frequency change. マイクロ波の位相を低周波(136Hz)で変調してキャビティーに注入すると、光検出器出力に現れる低周波136Hzの振幅変調信号の位相は中心周波数の前後で反転する。 Injection of phases of microwaves to the cavity is modulated at a low frequency (136Hz), the amplitude modulation signal of the phase of the low frequency 136Hz appearing at the photodetector output is inverted before and after the center frequency. 光検出器で検出したその正負の極性を持った誤差信号を電圧水晶発振器に帰還することによって、水晶発振器の発振信号を逓倍して作っているマイクロ波の周波数は、ルビジウムの遷移周波数にロックされ、したがって水晶発振器の発振信号の周波数自体もロックされ、高精度に周波数安定化された10MHzの正弦波信号出力が得られる。 By feeding back the error signal having the polarity of the positive and negative detected by the photodetector into a voltage crystal oscillator, the frequency of the microwaves are making by multiplying an oscillation signal of the crystal oscillator is locked to the transition frequency of rubidium , therefore the frequency itself of the oscillation signal of the crystal oscillator is also locked, the sine wave signal output from the frequency stabilized 10MHz is obtained with high accuracy.

【0004】光マイクロ波ユニットを構成するガスセルは、ルビジウムガスが十分なポンプ光吸収特性を示すように、60℃程度に一定に制御されており、このために加熱し、温度を安定化する手段が設けられている。 [0004] The gas cell constituting the optical microwave unit, as rubidium gas exhibit sufficient pump light absorption properties, about 60 ° C. is controlled to be constant, then heated to this, means for stabilizing the temperature It is provided. OM OM
Uの従来例を図5に示す。 A conventional example of a U shown in FIG. OMUはマイクロ波発生部8 OMU microwave generator 8
0とガスセル30を納めたマイクロ波キャビティー20 0 and the microwave cavity 20 that contains the gas cell 30
からなり、ガスセル30を加熱並びに温度制御を行うヒータートランジスタと温度センサーが、マイクロ波発生部またはキャビティーの表面に設けられており、これらは温度制御回路50とによって温度制御系を形成している。 Made, the heater transistor and a temperature sensor for performing heating and temperature control of the gas cell 30 are provided on the microwave generation part or surface of the cavity, it forms a temperature control system by a temperature control circuit 50 . また、Rb 87のエネルギー準位間の遷移周波数を一定にするため、ガスセルに磁場を発生するためのc−f Further, for stabilizing the transition frequency between the energy levels of Rb 87, c-f for generating a magnetic field in the gas cell
ieldコイル40がキャビティーの円筒外壁面に螺旋状に巻かれている。 ield coil 40 is wound helically to a cylindrical outer wall surface of the cavity. 制御回路70は、Rbガスセル30 Control circuit 70, Rb gas cell 30
を透過した励起Rb光60の強度を検出する光検出器(図示せず)出力を入力し、マイクロ波信号をキャビティーに出力する。 Detecting the intensity of the excitation Rb light 60 transmitted through the light detector (not shown) receives the output, and outputs a microwave signal in the cavity. ルビジウム原子発振器では、低電圧化、低消費電力化、素早い立ち上がり特性で通常状態への移行時間を短くすることが重要な要素の一つとなっている。 The rubidium atomic oscillator, low voltage, low power consumption, is possible to shorten the transition time to the normal state with a breakaway rising characteristics has become one of the important factors. この目的のために、通常、キャビティーにヒータートランジスタによる一点または多点加熱という手法が採用されている。 For this purpose, usually a technique called one-point or multi-point heating by a heater transistor is employed in the cavity.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この局所的な加熱の手法では、ヒータートランジスタを設置する表面の領域が必要となり、また。 [SUMMARY OF THE INVENTION However, in this localized heating techniques, the region of the surface for installing the heater transistor is required, also. ヒータートランジスタの熱を効率よくガスセル全体に伝達する大型のキャビティーが必要となっているため、キャビティー形状が大型になり、また、多数のトランジスタを使用する場合、 Since the large cavity for transferring heat of the heater transistor efficiently across the gas cell becomes necessary, the cavity shape becomes large, also when using a large number of transistors,
急速加熱においては温度傾斜を大きくするため大きなピーク電流が必要となる。 A large peak current for increasing the temperature gradient required in rapid heating. 同時にトランジスタの取り付け部分は、取り付け用とキャビティー全体への伝熱効率を上げるために十分な厚さの金属が必要になり、c−fi At the same time the attachment portion of the transistor, the metal is required of sufficient thickness in order to increase the efficiency of heat transfer to the entire mounting and cavity, c-fi
eldコイルの設置場所を圧迫しかねない。 It could put pressure on the installation location of the eld coil. c−fie c-fie
ldコイルの巻数が不十分であるとRbの遷移周波数の安定度を損ない原子発振器としての十分な特性が得られない。 Number of turns of the ld coil sufficient characteristics can not be obtained as the atomic oscillator impair the stability of the transition frequency of Rb to be insufficient.

【0006】本発明の主な目的は、急速な立ち上がりに必要なピーク電流の低減と機構部品の大型化を低減したRb原子発振器を提供することにある。 [0006] The main object of the present invention is to provide a Rb atomic oscillator having a reduced reduction and enlargement of the mechanical parts of the peak current required for rapid rise.

【0007】 [0007]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係わる発明のルビジウム原子発振器は、ガスセル型のルビジウム原子発振器であって、前記ガスセルの外側面に配設され前記ガスセルを面状に加熱する加熱手段を備えることを特徴とする。 Rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 1 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a rubidium atomic oscillator of the gas cell type, disposed on the outer surface of the gas cell heating the gas cell surface characterized in that it comprises heating means for. また、本発明の請求項2に係わる発明のルビジウム原子発振器は、ガスセル型のルビジウム原子発振器であって、前記ガスセルを内蔵するマイクロ波キャビティーの外側面に配設され前記マイクロ波キャビティーを面状に加熱し前記マイクロ波キャビティーを介して前記ガスセルを加熱する加熱手段を備えることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the present invention relating to Claim 2 of the present invention is a rubidium atomic oscillator of the gas cell type, a surface of the microwave cavity is disposed on the outer surface of the microwave cavity which incorporates the gas cell heated to Jo through the microwave cavity, characterized in that it comprises a heating means for heating the gas cell. また、本発明の請求項3に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記加熱手段が、フィルム状のヒーターであること特徴とする前記請求項1乃至2記載のルビジウム原子発振器。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the present invention relating to Claim 3 of the present invention, said heating means of the present invention, wherein according to claim 3, rubidium claims 1 to 2, wherein it is a film-like heaters atomic oscillator. また、本発明の請求項4に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項3に係わる発明記載の前記フィルム状ヒーターは、薄板状若しくはフィルム状基材の主面に膜状に形成された発熱体組成物が、前記膜面の両端に配設された電極間に通電することによって発熱する通電発熱体であることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 4 of the present invention, the film-like heaters invention described according to claim 3, exothermic formed in a film shape on the main surface of the thin plate or film-form substrate body composition, characterized in that it is a energization heater that generates heat by energizing across disposed the electrode of the membrane surface. また、本発明の請求項5に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項4に係わる発明記載の前記基材が、軟質性の基材であることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 5 of the present invention, the base material of the invention described according to claim 4, characterized in that it is a soft-permeable substrate. また、本発明の請求項6に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項1に係わる発明記載の前記ガスセルが、外側面に円筒面を有する形状であって、前記請求項3及び5記載の前記フィルム状ヒーターが、前記円筒面を周回して配設されていることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 6 of the present invention, the gas cell of the invention described according to claim 1, a shape having a cylindrical surface on the outer surface, of the claims 3 and 5, wherein the film-like heater, characterized in that it is arranged to circulate said cylindrical surface. また、本発明の請求項7に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項4に係わる発明記載の前記マイクロ波キャビティーが、外側面に円筒面を有する形状であって、前記請求項3及び5記載の前記フィルム状ヒーターが、前記円筒面を周回して配設されていることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 7 of the present invention, the microwave cavity of the invention described according to claim 4, a shape having a cylindrical surface on the outer surface, the claims 3 and 5 wherein the film-like heater according, characterized in that it is arranged to circulate said cylindrical surface. また、本発明の請求項8に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項4に係わる発明記載の前記発熱体組成物が、前記薄板状若しくはフィルム状基材の片方の主面に形成されていることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 8 of the present invention, the heat-generating composition of the invention described according to claim 4, is formed on one main surface of the thin plate or film-form substrate and said that you are. また、本発明の請求項9に係わる発明のルビジウム原子発振器は、前記請求項4に係わる発明記載の前記発熱体組成物が、前記薄板状若しくはフィルム状基材の両方の主面に形成されていることを特徴とする。 Furthermore, rubidium atomic oscillator of the invention according to claim 9 of the present invention, the heat-generating composition of the invention described according to claim 4, is formed on both major surfaces of the thin plate or film-form substrate and said that you are.

【0008】 [0008]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Embodiment of the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. 図1は本発明の第1の実施形態のRb原子発振器のOMUの構成を説明する図である。 Figure 1 is a diagram illustrating a configuration of OMU of Rb atomic oscillator of a first embodiment of the present invention. 図1を参照すると、OMUはRbガスセル3を内部に納め、Rbの遷移周波数である周波数約6.834MHz Referring to FIG. 1, OMU is pay Rb gas cell 3 inside, about the frequency a transition frequency of the Rb 6.834MHz
のマイクロ波を所望のモードで共振するキャビティー2 Cavity 2 which resonates the microwave in a desired mode
と、ガスセル1に静磁界のc−fieldを発生させるためにキャビティー1の外側円筒面に巻回されたc−f When, c-f wound around the outer cylindrical surface of the cavity 1 in order to generate the c-field of the static magnetic field in the gas cell 1
ieldコイル4と、さらに本実施形態のOMUの特徴である、キャビティー1の円筒面に巻かれたc−fie And ield coil 4, a further feature of the OMU of the present embodiment, c-fie wound cylindrical surface of the cavity 1
ldコイル4のさらに上からフィルム状ヒーター1が円筒面を全て覆うように設置されている。 Further film-like heaters 1 from the top of ld coil 4 is disposed so as to cover the entire cylindrical surface. このフィルム状ヒーター1は、キャビティーの適切な位置に配設された温度センサーからの温度検出信号9に基づいて駆動電流を制御する温度制御回路5によって発熱が制御される。 The film-like heater 1, the heat generation is controlled by the temperature control circuit 5 for controlling the drive current based on the temperature detection signal 9 from a temperature sensor disposed in an appropriate position of the cavity.
励起光であるRb光6は、キャビティーの開口の一方から注入され、ガスセル3に透過される。 Rb light 6 is an excitation light is injected from one opening of the cavity, it is transmitted to the gas cell 3. 反対の開口部に配設された光検出器(図示せず)によって透過強度が検出される。 Transmitted intensity is detected by the opposite arranged photodetector in the opening (not shown). 制御回路7は、光検出器出力信号を入力し、 The control circuit 7 receives the photodetector output signal,
マイクロ波信号をマイクロ波発生部8を介してキャビティーに出力して、高確度に安定化された10MHzの信号出力を生成する。 It outputs a microwave signal into the cavity through a microwave generator 8 to generate a 10MHz signal output stabilized at a high accuracy.

【0009】フィルム状ヒーターは、多結晶半導体複合体に絶縁物質を加えてフィルム状に形成された薄型面状発熱体であり、市販されている。 [0009] film-like heaters are thin planar heating element formed into a film on the polycrystalline semiconductor complex by adding an insulating material, are commercially available. 薄くて形状の自由度が高く、電流を流すことによって面全体が均一に発熱し、 Thin high degree of freedom in shape, the entire surface by passing a current is uniformly heating,
熱変換率が93%以上と高い。 Thermal conversion of the high 93% or more. その製法は、複数の金属塩化物が分解された有機溶液にエチルアルコールとカーボンとアセトンを加え、基材の片面または両面に塗布して電気及び電気熱によって材質を変化させて薄膜状に形成される。 Their preparation, the ethyl alcohol and carbon and acetone was added to the organic solution in which a plurality of metal chloride is decomposed, in the form of a thin film made by changing the material was applied to one side or both sides of the substrate by electrical and electro-thermal that. 基材は硬質の固体材だけではなく軟質の樹脂も可能である。 The substrate resin is also possible for the soft not only solid materials hard. このため円筒形などの曲面形状を有する部品に巻き付けることが可能であるため、OMU本体に直接または、熱伝導グリスなどを塗布し巻き付け、OM For this reason it is possible to wind the parts having a curved shape, such as cylindrical, directly OMU body or wound like is coated thermally conductive grease, OM
Uを直接包むようにして広い面積で加熱することができ、OMU全体を均一に加熱することができる。 Can be heated over a wide area so as to wrap the U directly, it is possible to uniformly heat the entire OMU.

【0010】次に、本実施例の動作につき説明する。 [0010] Next, will be described operation of the present embodiment. キャビティーの円筒形金属部分を、フィルム状ヒーターが広範囲に熱し内部のガスセルを加熱し、所望の温度に達すると温度制御回路により一定に保温される。 A cylindrical metallic part of the cavity, the film-shaped heater heats the inside of the gas cell heated extensively, is kept constant by temperature control circuit reaches the desired temperature. 従来のO Conventional O
MUでは、前述のようにヒータートランジスタによって、キャビティーの一点を点的に加熱するため、キャビティー全体を暖めるにはヒータートランジスタを高温に発熱する必要があり過大なピーク電流を必要とする。 In MU, by a heater transistor as described above, for heating a point of the cavity to a point and require excessive peak current must be heating the heater transistor to a high temperature to heat the entire cavity. また、立ち上がりの早い急速な加熱を行う場合、キャビティー自体の熱抵抗を下げる必要があるため、熱伝導率の高い素材を用い、また構造的にも十分な厚さが必要になる。 Also, when performing rise early rapid heating, it is necessary to reduce the thermal resistance of the cavity itself, using a high thermal conductivity material, also becomes necessary even thickness sufficient structural.

【0011】これに対して、本発明ではキャビティー全体を面的にフィルム状ヒーターで巻く構成であり、広範囲を均一に同時加熱することが可能になるために、立ち上がりの早い急速な加熱が行え、また、ピーク電流を押さえることが可能になる。 [0011] In contrast, in the present invention is configured to wind the entire cavity surface to a film-like heaters, for it is possible to uniformly simultaneously heating a wide range, can rise early rapid heating Further, it is possible to suppress the peak current. また、初期加熱温度をヒータートランジスタによる場合に比べ低く設定することができる。 Further, it is possible to set lower for comparison with the case of the initial heating temperature by the heater transistor. また、キャビティー全体をフィルム状ヒーター暖めるため、キャビティー全体が初期加熱温度に達するまでの過渡時間を支配する面内の熱抵抗を考慮する必要がない。 Further, for heating the film-like heaters across the cavity, there is no need to consider the thermal resistance of a plane across the cavity dominates the transient time to reach the initial heating temperature. このため、キャビティーの肉厚を薄くすることができるため、熱容量も減少して過渡時間の短縮を可能にし、同時にキャビティーの小型化も可能になる。 Therefore, it is possible to reduce the wall thickness of the cavity, to allow shortening of the transition time heat capacity decreases, it becomes possible downsizing of the cavity at the same time. また、 Also,
ヒータートランジスタを初期加熱温度にするためには高い電圧が必要であり低電圧化が困難であったが、フィルム状ヒーターはその形状や特性の為、比較的低い電圧で制御することができ、ヒーター電源を低圧化することができる。 Although it requires a high voltage low voltage was difficult to make the heater transistor to an initial heating temperature, the film-like heaters can for its shape and characteristics, controlled by a relatively low voltage, a heater the power can be low pressure of.

【0012】上記の説明では、一枚の軟質部材を基材としたフィルム状ヒーターによってキャビティーを海苔巻きの如くに覆う場合を述べたが、必ずしもこの形態に限るものではなく、例えば、硬質な基材のヒーターを複数用い、キャビティーの円筒外側面を簀巻き状に覆ってもよい。 [0012] In the above description has dealt with the case where the film-like heaters where the single soft member and the substrate to cover the cavity to as the seaweed roll, not necessarily limited to this embodiment, for example, hard using a plurality of heater substrates, it may cover the cylindrical outer surface of the cavity to Sumaki shape.

【0013】次に、本発明の第2の実施形態の構成を示す。 [0013] Next, a configuration of a second embodiment of the present invention. その基本的構成は図1の第1の実施形態と同様であるが、保温箇所についてさらに工夫している。 Although the basic structure is the same as the first embodiment of FIG. 1, it is further devised insulation portions. その構成を図2に示す。 The configuration shown in FIG. 本図において、加熱箇所をガスセル3にすることで、加熱部分の熱容量を下げることによってさらに加熱温度を下げることが可能になり小型化低消費電力化を実現できる。 In the figure, the heating portion by the gas cell 3, it is possible to realize a further miniaturized low power consumption it is possible to lower the heating temperature by lowering the heat capacity of the heating portion.

【0014】従来ガラス材質のガスセルを保温するには、硬質の半導体素子では直接円筒形のガスセルを暖めることが不可能であった。 [0014] incubating a gas cell of a conventional glass material is a semiconductor element of rigid it was not possible to warm the gas cell directly cylindrical. 本発明によれば、従来不可能であったガスセルに直接フィルム状ヒーターを巻き付けることができるため、加熱のための消費電力の低減、省消費電流化や電源電圧の低電圧化を同時に実現できるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to wind the film directly shaped heater previously impossible in a gas cell, reduction in power consumption for heating, as a voltage reduction saving current consumption and supply voltage can be realized at the same time effect can be obtained.

【0015】 [0015]

【発明の効果】以上説明したように、ルビジウム原子発振器内の光マイクロ波ユニット(OMU)おいて、キャビティー内部に設置されたガスセルを60℃程度の温度に一定にするために、従来の半導体素子(TRや3端子レギュレータなどの発熱体)によりキャビティーの一部を高温にし、温度を監視し半導体の発熱温度をコントロールするという構成に対し、本発明は、ヒーター部分の半導体素子の代わりに軟質薄膜基材を使用したフィルム状ヒーターを設けたことによって以下の効果を奏す。 As described above, according to the present invention, an optical microwave unit (OMU) Oite in rubidium atomic oscillator, in order to maintain a constant temperature of the gas cell installed in the interior cavity of about 60 ° C., the conventional semiconductor and a portion of the cavity to a high temperature by the elements (heating elements, such as TR or 3 terminal regulator), to monitor the temperature to structure that controls the semiconductor of the heating temperature, the present invention, instead of the semiconductor element of the heater portion Sosu, the following effects by providing the film-like heaters using soft film substrate.

【0016】従来はキャビティーを局所加熱し、キャビティーからの輻射によって間接的に加熱してガスセルを保温するために、保温用に熱容量を増す必要がありキャビティーの形状が大きくなっていた。 [0016] Conventionally locally heating the cavity, in order to keep warm the gas cell indirectly heated by radiation from the cavity, it is necessary to increase the heat capacity shape of the cavity was larger for thermal insulation. 本発明によれば、 According to the present invention,
キャビティーの円筒部分に巻き付けることやキャビティー全体を均一に暖めることが可能となり、従来一部を高温にする構成であることによる、過大なピーク電流の低減やキャビティー部の温度傾斜を大幅に削減することができ高性能化が可能になり、また、キャビティーの金属部の熱容量を小さくすることができるためキャビティー形状を小さくすることが可能になり、システム全体の信頼性が向上する。 It is possible to warm the whole it or cavities wrapped cylindrical portion of the cavity uniformly, due to the conventional part is configured to a high temperature, largely the temperature gradient of the reduction and the cavity portion of the excessive peak current it can be reduced to allow higher performance, also it is possible to reduce the cavity shape it is possible to reduce the heat capacity of the metal portion of the cavity, thereby improving overall system reliability. また、従来ガラス材質のガスセルを保温するためは、硬質の半導体素子では直接円筒形のガスセルを暖めることが不可能であった。 Further, in order to kept the gas cell of a conventional glass material is a semiconductor element of rigid it was not possible to warm the gas cell directly cylindrical. 本発明によれば、 According to the present invention,
湾曲形状のガスセルにフィルム状ヒーターを巻き付けることができるため、従来不可能であったガスセルに直接しかもソフトに巻き付けることができるため、効率よくガスセルを暖めることができ、加熱のための消費電力の低減、省消費電流化や電源電圧の低電圧化を同時に実現できるという効果が得られる。 It is possible to wind the film-like heater gas cell of the curved shape, it is possible to wind directly yet soft to the previously impossible in a gas cell, efficiently gas cell can warm the reduction of power consumption for heating , the effect of a lower voltage saving current consumption and supply voltage can be realized at the same time is obtained.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。 1 is a diagram showing a configuration of a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施の形態の構成を示す図である。 2 is a diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention.

【図3】Rb原子発振器のブロック図を示す。 3 shows a block diagram of a Rb atomic oscillator.

【図4】Rb原子発振器の動作を説明する図である。 4 is a diagram for explaining the operation of the Rb atomic oscillator.

【図5】従来のRb原子発振器の光・マイクロ波ユニットの構成を説明する図である。 5 is a diagram illustrating a configuration of an optical-microwave unit of the conventional Rb atomic oscillator.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1 フィルム状ヒーター 2 キャビティー 3 ガスセル 4 c−fieldコイル 5 温度制御回路 6 Rb光 7 制御回路 8 マイクロ波発生部 9 温度検出信号 20 キャビティー 30 ガスセル 40 c−fieldコイル 50 温度制御回路 60 Rb光 70 制御回路 80 マイクロ波発生部 1 film-like heater 2 cavity 3 gas cell 4 c-field coil 5 Temperature controller 6 Rb light 7 control circuit 8 microwave generator 9 temperature detection signal 20 cavity 30 the gas cell 40 c-field coil 50 temperature control circuit 60 Rb light 70 control circuit 80 microwave generation part

Claims (9)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 ガスセル型のルビジウム原子発振器であって、前記ガスセルの外側面に配設され前記ガスセルを面状に加熱する加熱手段を備えることを特徴とするルビジウム原子発振器。 1. A rubidium atomic oscillator of the gas cell type, rubidium atomic oscillator, characterized in that it comprises heating means disposed on the outer surface of the gas cell to heat the gas cell surface.
  2. 【請求項2】 ガスセル型のルビジウム原子発振器であって、前記ガスセルを内蔵するマイクロ波キャビティーの外側面に配設され前記マイクロ波キャビティーを面状に加熱し前記マイクロ波キャビティーを介して前記ガスセルを加熱する加熱手段を備えることを特徴とするルビジウム原子発振器。 2. A rubidium atomic oscillator of the gas cell type, is disposed on the outer surface of the microwave cavity which incorporates the gas cell heating the microwave cavity in the planar through the microwave cavity rubidium atomic oscillator comprising: a heating means for heating the gas cell.
  3. 【請求項3】 前記加熱手段が、フィルム状のヒーターであること特徴とする前記請求項1乃至2記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said heating means, said claims 1 to 2 rubidium atomic oscillator, wherein it is a film-like heater.
  4. 【請求項4】 前記フィルム状ヒーターは、薄板状若しくはフィルム状基材の主面に膜状に形成された発熱体組成物が、前記膜面の両端に配設された電極間に通電することによって発熱する通電発熱体であることを特徴とする前記請求項3記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said film-like heater, the thin plate or heating element composition formed in a film shape on the main surface of the film base material, a current between both ends disposed in the electrode of the membrane surface rubidium atomic oscillator of claim 3, wherein it is the energization heater that generates heat by.
  5. 【請求項5】 前記基材が、軟質性の基材であることを特徴とする前記請求項4記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said base material is rubidium atomic oscillator of claim 4, wherein it is a soft-permeable substrate.
  6. 【請求項6】 前記ガスセルが、外側面に円筒面を有する形状であって、前記請求項3および5記載のフィルム状ヒーターが、前記円筒面を周回して配設されていることを特徴とする前記請求項1記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said gas cell, a shape having a cylindrical surface on the outer surface, and characterized in that the film-like heaters of the claims 3 and 5 described is disposed orbiting said cylindrical surface claim 1 rubidium atomic oscillator according to.
  7. 【請求項7】 前記マイクロ波キャビティーが、外側面に円筒面を有する形状であって、前記請求項3および5 Wherein said microwave cavity is a shape having a cylindrical surface on the outer surface, the claims 3 and 5
    記載のフィルム状ヒーターが、前記円筒面を周回して配設されていることを特徴とする前記請求項2記載のルビジウム原子発振器。 Film-like heaters described, rubidium atomic oscillator of claim 2, wherein the is arranged to circulate said cylindrical surface.
  8. 【請求項8】 前記発熱体組成物が、前記薄板状若しくはフィルム状基材の片方の主面に形成されていることを特徴とする前記請求項4記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said heating element composition, claim 4 rubidium atomic oscillator, wherein a formed on one main surface of the thin plate or film-shaped substrate.
  9. 【請求項9】 前記発熱体組成物が、前記薄板状若しくはフィルム状基材の両方の主面に形成されていることを特徴とする前記請求項4記載のルビジウム原子発振器。 Wherein said heating element composition, rubidium atomic oscillator of claim 4, wherein a formed on both main surfaces of said thin plate or film-shaped substrate.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007336136A (en) * 2006-06-14 2007-12-27 Epson Toyocom Corp Atomic oscillator, method of controlling temperature thereof, passive atomic oscillator, and method of controlling temperature thereof
JP2008206001A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Epson Toyocom Corp Lamp exciter and atomic oscillator
US7652473B2 (en) 2007-06-27 2010-01-26 Hitachi High-Technologies Corporation Magnetic field measuring optically pumped magnetometer apparatus
US8860515B2 (en) 2011-12-09 2014-10-14 Seiko Epson Corporation Atomic oscillator, control method of atomic oscillator and quantum interference apparatus
JP2015053304A (en) * 2013-09-05 2015-03-19 セイコーエプソン株式会社 Atom cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus and mobile body
JP2015053452A (en) * 2013-09-09 2015-03-19 セイコーエプソン株式会社 Method for manufacturing atom cell, atom cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic equipment, and mobile body
JP2015070228A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 セイコーエプソン株式会社 Quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus and mobile

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007336136A (en) * 2006-06-14 2007-12-27 Epson Toyocom Corp Atomic oscillator, method of controlling temperature thereof, passive atomic oscillator, and method of controlling temperature thereof
JP2008206001A (en) * 2007-02-22 2008-09-04 Epson Toyocom Corp Lamp exciter and atomic oscillator
US7652473B2 (en) 2007-06-27 2010-01-26 Hitachi High-Technologies Corporation Magnetic field measuring optically pumped magnetometer apparatus
US8860515B2 (en) 2011-12-09 2014-10-14 Seiko Epson Corporation Atomic oscillator, control method of atomic oscillator and quantum interference apparatus
JP2015053304A (en) * 2013-09-05 2015-03-19 セイコーエプソン株式会社 Atom cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus and mobile body
JP2015053452A (en) * 2013-09-09 2015-03-19 セイコーエプソン株式会社 Method for manufacturing atom cell, atom cell, quantum interference device, atomic oscillator, electronic equipment, and mobile body
JP2015070228A (en) * 2013-09-30 2015-04-13 セイコーエプソン株式会社 Quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus and mobile

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