JP2010245805A - Buffer gas mixing ratio setting method, frequency adjusting method of atomic oscillator, and atomic oscillator - Google Patents

Buffer gas mixing ratio setting method, frequency adjusting method of atomic oscillator, and atomic oscillator Download PDF

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JP2010245805A JP2009091792A JP2009091792A JP2010245805A JP 2010245805 A JP2010245805 A JP 2010245805A JP 2009091792 A JP2009091792 A JP 2009091792A JP 2009091792 A JP2009091792 A JP 2009091792A JP 2010245805 A JP2010245805 A JP 2010245805A
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temperature
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Hiroyuki Yoshida
啓之 吉田
Koji Chindo
幸治 珎道
Hiroshi Aoyama
拓 青山
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a frequency adjusting method of an atomic oscillator with which a center frequency of the atomic oscillator can be precisely adjusted by uniquely determining the temperature of a gas cell. <P>SOLUTION: An atomic oscillator includes: a light source 1 comprising a semiconductor laser; a gas cell 2 in which buffer gases and alkali metal atoms in a predetermined mixing ratio are sealed; a heater 8 for heating the gas cell 2 to a predetermined temperature; a temperature setting circuit 10 for setting a temperature of the heater 8 so as to be a desired frequency; a temperature sensor 7 for detecting the temperature of the heater 8; a temperature control circuit 9 for maintaining the heater 8 at the temperature set by the temperature setting circuit 10; a photo detection circuit 3 for detecting transmitted light of the gas cell 2; a control circuit 4 for performing synchronization control on the basis of an EIT signal detected by the photo detection circuit 3; a voltage controlled crystal oscillator 5 in which the output frequency is controlled in accordance with a control signal from the control circuit 4; and a microwave generating circuit 6 for multiplying an output signal from the voltage controlled crystal oscillator 6 to generate a microwave. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、バッファーガス混合比設定方法、原子発振器の周波数調整方法、及び原子発
振器に関し、さらに詳しくは、原子発振器の出力周波数を微小な範囲で安定に調整する技
術に関するものである。
The present invention relates to a buffer gas mixture ratio setting method, an atomic oscillator frequency adjustment method, and an atomic oscillator, and more particularly to a technique for stably adjusting an output frequency of an atomic oscillator within a minute range.

原子発振器は、ガスセル(アルカリ金属原子を封入したガスセル)に励起光を照射して
その透過光を観測することで基準周波数を得ている。即ち、二重共鳴方式のガスセルには
マイクロ波を照射して、このマイクロ波の周波数をスイープしたとき、その周波数がある
一定値を通過する際に透過光はガスセルに吸収されて小さくなる。つまり、この様子をマ
イクロ波の周波数を横軸としてプロットすると、ある周波数でインパルス的に透過光量が
変化するプロファイルが得られる。しかし、このインパルス的なピークは、アルカリ金属
原子の気体が熱運動をするためにドップラー効果により、インパルス的ピークのスペクト
ル幅が広くなってしまう。そこで、ガスセルにはバッファーガス(He、Ne、Arなど
)を封入してドップラー効果を軽減し、スペクトル幅が広がらないようにしている。しか
し、このプロファイルのピーク周波数は、ガスセルに封入したバッファーガスの温度特性
によって周波数がシフトすることが知られており、この現象を回避するために、互いに温
度特性を打ち消す2種類のバッファーガスを所定の混合比で混合する手法がとられている
。この手法により、スペクトル幅が広がらないようにすると共に、その温度特性を打ち消
す混合比にしてバッファーガスを封入して中心周波数を安定化している。更に、中心周波
数を調整するために、別途、周波数調整機構を付加する必要があった。
この原子発振器の周波数調整機構として、特許文献1のようにデジタルシンセサイザ(
DDS)を用いた方法がある。また、古典的な方法として、特許文献1に開示されている
ように、ガスセルを囲むように配置したコイルにより発生した磁場の強度を変化させると
いった手法がとられていた。
The atomic oscillator obtains a reference frequency by irradiating a gas cell (a gas cell enclosing an alkali metal atom) with excitation light and observing the transmitted light. That is, when a microwave is irradiated to the double resonance type gas cell and the frequency of the microwave is swept, the transmitted light is absorbed by the gas cell and becomes small when the frequency passes a certain value. That is, when this state is plotted with the frequency of the microwave as the horizontal axis, a profile in which the amount of transmitted light changes in an impulse manner at a certain frequency is obtained. However, the impulse-like peak has a wide spectral width of the impulse-like peak due to the Doppler effect because the gas of alkali metal atoms performs thermal motion. Therefore, a buffer gas (He, Ne, Ar, etc.) is sealed in the gas cell to reduce the Doppler effect so that the spectrum width does not widen. However, it is known that the peak frequency of this profile shifts depending on the temperature characteristics of the buffer gas sealed in the gas cell. In order to avoid this phenomenon, two kinds of buffer gases that cancel each other's temperature characteristics are determined in advance. The method of mixing with the mixing ratio of is taken. By this method, the spectral width is prevented from widening, and the center frequency is stabilized by filling the buffer gas with a mixing ratio that cancels the temperature characteristics. Further, in order to adjust the center frequency, it is necessary to add a frequency adjusting mechanism separately.
As a frequency adjustment mechanism of this atomic oscillator, a digital synthesizer (
There is a method using DDS). Further, as a classical method, as disclosed in Patent Document 1, a technique of changing the intensity of a magnetic field generated by a coil arranged so as to surround a gas cell has been taken.

特開2002−271197公報JP 2002-271197 A 実開平4−5729公報Japanese Utility Model Publication No. 4-5729

しかし、特許文献1に開示されている従来技術は、回路が複雑化するばかりでなく、集
積回路などの高価な部品を使用しなければならない。また、特許文献2に開示されている
従来技術は、コイルに流す電流を1mA変化させただけで磁場の強度が1e−8変化して
しまうため、微小な範囲の周波数調整が困難であるばかりでなく、磁場電流を安定して変
化させるための定電流回路が必要であるといった問題がある。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、ガスセルに封入されたバッファー
ガスの温度特性を有効に利用するために、使用するガスセルにおける2種類のバッファー
ガスの温度係数を実験的に求め、原子発振器として得たい温度係数から2種類のバッファ
ーガスの混合比を計算し、計算された混合比のバッファーガスとアルカリ金属原子を封入
したガスセルを原子発振器に備えることにより、ガスセルの温度を定めることで原子発振
器の中心周波数を一義的に微小に調整することが可能な原子発振器の周波数調整方法を提
供することを目的とする。
However, the prior art disclosed in Patent Document 1 not only complicates the circuit but also requires expensive parts such as an integrated circuit. Further, in the conventional technique disclosed in Patent Document 2, the intensity of the magnetic field changes by 1e-8 just by changing the current flowing through the coil by 1 mA, so that it is difficult to adjust the frequency in a minute range. However, there is a problem that a constant current circuit for changing the magnetic field current stably is necessary.
The present invention has been made in view of such problems, and in order to effectively use the temperature characteristics of the buffer gas sealed in the gas cell, the temperature coefficients of the two types of buffer gas in the gas cell to be used are experimentally obtained. The temperature of the gas cell is determined by calculating the mixing ratio of the two types of buffer gas from the temperature coefficient to be obtained as an atomic oscillator and providing the atomic oscillator with a gas cell in which the buffer gas and the alkali metal atom of the calculated mixing ratio are enclosed. Thus, an object of the present invention is to provide a method for adjusting the frequency of an atomic oscillator that can unambiguously adjust the center frequency of the atomic oscillator.

本発明は、上記の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の
形態又は適用例として実現することが可能である。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量
子干渉効果を利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子
発振器におけるガスセルのバッファーガス混合比設定方法であって、正の温度係数を有す
るバッファーガスAの共鳴周波数に対する周波数温度係数をXa、負の温度係数を有する
バッファーガスBの共鳴周波数に対する周波数温度係数をXb、アルカリ金属原子に前記
バッファーガスA及び前記バッファーガスBを混合したときに所望する共鳴周波数の周波
数温度係数をZとしたときに、前記バッファーガスAの混合比A´をA´=(Xb−Z)
/(Xb−Xa)として求め、前記バッファーガスBの混合比B´をB´=(Z−Xa)
/(Xb−Xa)として求め、前記周波数温度係数Zは、ゼロを除く前記バッファーガス
AとバッファーガスBの混合バッファーガスの温度係数範囲内であることを特徴とする。
[Application Example 1] In an atomic oscillator that controls an oscillation frequency by utilizing light absorption characteristics by a double resonance method using resonance light and a microwave, or a CPT method using a quantum interference effect by two types of resonance light A gas cell buffer gas mixture ratio setting method, wherein the frequency temperature coefficient for the resonance frequency of the buffer gas A having a positive temperature coefficient is Xa, and the frequency temperature coefficient for the resonance frequency of the buffer gas B having a negative temperature coefficient is Xb, When the frequency temperature coefficient of the resonance frequency desired when the buffer gas A and the buffer gas B are mixed with an alkali metal atom is Z, the mixing ratio A ′ of the buffer gas A is A ′ = (Xb−Z )
/ (Xb−Xa), and the mixing ratio B ′ of the buffer gas B is B ′ = (Z−Xa)
/ (Xb−Xa), and the frequency temperature coefficient Z is within the temperature coefficient range of the mixed buffer gas of the buffer gas A and the buffer gas B excluding zero.

バッファーガスA、Bの混合比を周波数温度係数Zになるように計算して求めると、混
合された混合バッファーガスの温度特性は、ガスセルの温度で一義的に周波数を決定する
特性となる。従って、正の温度係数を有するバッファーガスAの共鳴周波数に対する周波
数温度係数Xaと、負の温度係数を有するバッファーガスBの共鳴周波数に対する周波数
温度係数Xbを実験により求め、要求する共鳴周波数の周波数温度係数をZとしたときに
、それぞれの混合比A´、B´はA´=(Xb−Z)/(Xb−Xa)、B´=(Z−X
a)/(Xb−Xa)として求めることができる。但し、周波数温度係数Zは、ゼロを除
くバッファーガスAとバッファーガスBの混合バッファーガスの温度係数範囲内である。
これにより、予め周波数温度係数XaとXbを実験により求めておけば、簡単な計算で所
望とする混合比を求めることができる。
When the mixing ratio of the buffer gases A and B is calculated and obtained so as to have the frequency temperature coefficient Z, the temperature characteristic of the mixed buffer gas is a characteristic that uniquely determines the frequency by the temperature of the gas cell. Therefore, the frequency temperature coefficient Xa with respect to the resonance frequency of the buffer gas A having a positive temperature coefficient and the frequency temperature coefficient Xb with respect to the resonance frequency of the buffer gas B having a negative temperature coefficient are experimentally obtained, and the frequency temperature of the required resonance frequency is obtained. When the coefficient is Z, the mixing ratios A ′ and B ′ are A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa) and B ′ = (Z−X).
a) / (Xb−Xa). However, the frequency temperature coefficient Z is within the temperature coefficient range of the mixed buffer gas of the buffer gas A and the buffer gas B excluding zero.
Thus, if the frequency temperature coefficients Xa and Xb are obtained in advance by experiments, a desired mixing ratio can be obtained by simple calculation.

[適用例2]前記アルカリ金属原子はセシウム又はルビジウムの何れか一つであり、前
記バッファーガスAが窒素(N2)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)の何れか一つで
あり、前記バッファーガスBがアルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)の何れか一つであ
ることを特徴とする。
Application Example 2 The alkali metal atom is any one of cesium or rubidium, and the buffer gas A is any one of nitrogen (N 2), helium (He), and neon (Ne), and the buffer The gas B is any one of argon (Ar) and krypton (Kr).

アルカリ金属原子とは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K)、ル
ビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)の6元素の単体の総称であ
るが、原子発振器の場合はセシウム又はルビジウムが多く使用される。そして、セシウム
又はルビジウムと共にガスセルに封入する正の温度係数を有するバッファーガスAは、窒
素(N2)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)であり、負の温度係数を有するバッファ
ーガスBは、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)が最適である。これにより、バッフ
ァーガスの組み合わせにより、広い温度係数の範囲をカバーすることができる。
An alkali metal atom is a general term for the simple elements of six elements of lithium (Li), sodium (Na), potassium (K), rubidium (Rb), cesium (Cs), and francium (Fr). Cesium or rubidium is often used. The buffer gas A having a positive temperature coefficient enclosed in the gas cell together with cesium or rubidium is nitrogen (N2), helium (He), neon (Ne), and the buffer gas B having a negative temperature coefficient is argon. (Ar) and krypton (Kr) are most suitable. Thereby, the range of a wide temperature coefficient can be covered with the combination of buffer gas.

[適用例3]共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量
子干渉効果を利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子
発振器の周波数調整方法であって、正の温度係数を有するバッファーガスAとアルカリ金
属原子とを封入したガスセルAを用意する手順と、負の温度係数を有するバッファーガス
Bと前記アルカリ金属原子とを封入したガスセルBを用意する手順と、前記ガスセルAの
周波数温度特性を取得する手順と、前記ガスセルBの周波数温度特性を取得する手順と、
前記ガスセルAの周波数温度係数Xaを計算する手順と、前記ガスセルBの周波数温度係
数Xbを計算する手順と、前記バッファーガスAの混合比A´、及び前記バッファーガス
Bの混合比B´を計算する手順と、前記混合比A´及び前記混合比B´に基づいて混合し
たバッファーガスA及びバッファーガスBと前記アルカリ金属原子をガスセルに封入する
手順と、前記ガスセルの設定温度を変化させ、原子発振器の周波数を所望の周波数に調整
する手順と、を備えたことを特徴とする。
[Application Example 3] An atomic oscillator that controls the oscillation frequency using light absorption characteristics by a double resonance method using resonance light and microwaves, or a CPT method using a quantum interference effect by two types of resonance light. A method for adjusting the frequency, comprising preparing a gas cell A in which a buffer gas A having a positive temperature coefficient and an alkali metal atom are enclosed, and a buffer gas B having a negative temperature coefficient and the alkali metal atom being enclosed. A procedure for preparing a gas cell B; a procedure for obtaining a frequency temperature characteristic of the gas cell A; a procedure for obtaining a frequency temperature characteristic of the gas cell B;
The procedure for calculating the frequency temperature coefficient Xa of the gas cell A, the procedure for calculating the frequency temperature coefficient Xb of the gas cell B, the mixing ratio A ′ of the buffer gas A, and the mixing ratio B ′ of the buffer gas B are calculated. A step of sealing the buffer gas A and the buffer gas B mixed based on the mixing ratio A ′ and the mixing ratio B ′ and the alkali metal atom in the gas cell, changing the set temperature of the gas cell, And a procedure for adjusting the frequency of the oscillator to a desired frequency.

本発明では、原子発振器の周波数を調整するための手順を提供する。まず、バッファー
ガスAとBの周波数温度特性を取得する前準備として、バッファーガスAとアルカリ金属
原子とを封入したガスセルAを用意する。同じく、バッファーガスBとアルカリ金属原子
とを封入したガスセルBを用意する。次に、ガスセルAを原子発振器にセットしてガスセ
ルAの加熱手段にて設定温度を変化させたときの周波数温度データを取得する。同じく、
ガスセルBを原子発振器にセットしてガスセルBの加熱手段にて設定温度を変化させたと
きの周波数温度データを取得する。この周波数温度データから周波数温度係数Xa、Xb
(特性直線の勾配)を求める。次に、要求する共鳴周波数の周波数温度係数をZとしたと
き、バッファーガスAの混合比A´をA´=(Xb−Z)/(Xb−Xa)として求め、
バッファーガスBの混合比B´をB´=(Z−Xa)/(Xb−Xa)として求める。次
に、求めた混合比のバッファーガスとアルカリ金属原子をガスセルに封入して、ガスセル
の設定温度を変化させ、原子発振器の周波数を所望の周波数に調整する。これにより、予
めバッファーガスA、Bの温度係数を実験により求めておけば、ガスセルの設定温度を変
化させることにより一義的に原子発振器の周波数を調整することができる。
The present invention provides a procedure for adjusting the frequency of an atomic oscillator. First, as a preparation for acquiring the frequency temperature characteristics of the buffer gases A and B, a gas cell A in which the buffer gas A and alkali metal atoms are enclosed is prepared. Similarly, a gas cell B in which a buffer gas B and alkali metal atoms are enclosed is prepared. Next, frequency temperature data when the gas cell A is set in the atomic oscillator and the set temperature is changed by the heating means of the gas cell A is acquired. Similarly,
The frequency temperature data when the gas cell B is set in the atomic oscillator and the set temperature is changed by the heating means of the gas cell B is acquired. From this frequency temperature data, frequency temperature coefficients Xa, Xb
(Slope of characteristic line) is obtained. Next, when the frequency temperature coefficient of the required resonance frequency is Z, the mixing ratio A ′ of the buffer gas A is obtained as A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa),
The mixing ratio B ′ of the buffer gas B is determined as B ′ = (Z−Xa) / (Xb−Xa). Next, the buffer gas and the alkali metal atom having the obtained mixing ratio are sealed in the gas cell, the set temperature of the gas cell is changed, and the frequency of the atomic oscillator is adjusted to a desired frequency. Thereby, if the temperature coefficients of the buffer gases A and B are obtained in advance by experiments, the frequency of the atomic oscillator can be uniquely adjusted by changing the set temperature of the gas cell.

[適用例4]共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量
子干渉効果を利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子
発振器であって、適用例1又は2に記載のバッファーガス混合比設定方法により混合され
たバッファーガス及びアルカリ金属原子を封入したガスセルと、該ガスセルを所定の温度
に加熱する加熱手段と、所望の周波数になるように前記加熱手段の温度を設定する温度設
定手段と、前記加熱手段を前記温度設定手段により設定された温度に保持する温度制御手
段と、を備えたことを特徴とする。
Application Example 4 An atomic oscillator that controls the oscillation frequency using light absorption characteristics by a double resonance method using resonant light and microwaves, or a CPT method using a quantum interference effect by two types of resonant light. A gas cell enclosing a buffer gas and an alkali metal atom mixed by the buffer gas mixing ratio setting method described in Application Example 1 or 2, a heating unit for heating the gas cell to a predetermined temperature, and a desired frequency. The temperature setting means for setting the temperature of the heating means and the temperature control means for holding the heating means at the temperature set by the temperature setting means are provided.

本発明の原子発振器は、二重共鳴法又はCPT法による原子発振器に適用が可能である
。そして最も特徴的な点は、本発明のバッファーガス混合比設定方法により混合されたバ
ッファーガス及びアルカリ金属原子を封入したガスセルにある。即ち、従来のガスセルに
封入されたバッファーガスは、バッファーガスの温度特性を打ち消すために、温度特性が
ゼロとなるように混合比が設定されているが、本発明では、故意に混合比を所定の温度特
性になるように設定している。そして、加熱手段の温度を設定する温度設定手段を備え、
ガスセルの温度から一義的に原子発振器の周波数を設定するものである。これにより、ガ
スセルの温度を定めることで原子発振器の中心周波数を一義的に微小に調整することがで
きる。
The atomic oscillator of the present invention can be applied to an atomic oscillator by a double resonance method or a CPT method. The most characteristic point is the gas cell in which the buffer gas mixed by the buffer gas mixing ratio setting method of the present invention and the alkali metal atom are enclosed. In other words, the buffer gas sealed in the conventional gas cell is set so that the temperature characteristic becomes zero in order to cancel the temperature characteristic of the buffer gas. The temperature characteristics are set to And a temperature setting means for setting the temperature of the heating means,
The frequency of the atomic oscillator is uniquely set from the temperature of the gas cell. Thereby, the center frequency of the atomic oscillator can be uniquely adjusted minutely by determining the temperature of the gas cell.

本発明の実施形態に係る二重共鳴方式による原子発振器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the atomic oscillator by the double resonance system which concerns on embodiment of this invention. RbガスセルとCsガスセルに封入したときのHe、Ne、N2、Ar、Krの温度特性の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature characteristic of He, Ne, N2, Ar, and Kr when enclosed with a Rb gas cell and a Cs gas cell. 一例として窒素(N2)とアルゴン(Ar)の混合比を42:58にしたときの周波数温度特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency temperature characteristic when the mixing ratio of nitrogen (N2) and argon (Ar) is 42:58 as an example. バッファーガスの温度係数を測定する手順を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the procedure which measures the temperature coefficient of buffer gas. バッファーガスAとBにそれぞれRbガスを封入したガスセルを模式化した図である。It is the figure which modeled the gas cell which sealed Rb gas in buffer gas A and B, respectively. ガスセルAとガスセルBの温度特性を示す図である。It is a figure which shows the temperature characteristic of the gas cell A and the gas cell B. FIG.

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記
載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限
り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態に係る二重共鳴方式による原子発振器の構成を示すブロック図
である。この原子発振器50は、半導体レーザにより構成される光源1と、後述するバッ
ファーガス混合比設定方法により混合されたバッファーガス及びアルカリ金属原子を封入
したガスセル2と、ガスセル2を所定の温度に加熱するヒーター(加熱手段)8と、所望
の周波数になるようにヒーター8の温度を設定する温度設定回路(温度設定手段)10と
、ヒーター8の温度を検知する温度センサー7と、ヒーター8を温度設定回路10により
設定された温度に保持する温度制御回路(温度制御手段)9と、ガスセル2の透過光を検
出する光検出回路3と、光検出回路3により検出されたEIT信号に基づいて同期制御を
行なう制御回路4と、制御回路4からの制御信号に従い、出力周波数が制御される電圧制
御水晶発振器5と、電圧制御水晶発振器5の出力信号を逓倍してマイクロ波を発生するマ
イクロ波発生回路6と、を備えて構成される。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an atomic oscillator using a double resonance method according to an embodiment of the present invention. This atomic oscillator 50 heats the gas cell 2 to a predetermined temperature, a light source 1 constituted by a semiconductor laser, a gas cell 2 in which a buffer gas and an alkali metal atom mixed by a buffer gas mixture ratio setting method described later are encapsulated. Temperature setting of the heater (heating means) 8, a temperature setting circuit (temperature setting means) 10 for setting the temperature of the heater 8 so as to obtain a desired frequency, a temperature sensor 7 for detecting the temperature of the heater 8, and the temperature setting of the heater 8 Based on the temperature control circuit (temperature control means) 9 that holds the temperature set by the circuit 10, the light detection circuit 3 that detects the transmitted light of the gas cell 2, and the EIT signal detected by the light detection circuit 3 A control circuit 4 for controlling the output frequency, a voltage controlled crystal oscillator 5 whose output frequency is controlled in accordance with a control signal from the control circuit 4, and a voltage controlled crystal oscillation 5 of the output signal by multiplying configured to include a microwave generator 6 for generating microwaves, a.

原子発振器50はガスセル2に励起光を照射して、その透過光を観測することで基準周
波数を得ている。ガスセル2にはマイクロ波発生回路6からマイクロ波を照射しており、
このマイクロ波の周波数をスイープし、周波数がある一定値を通過するとき透過光はガス
セル2に吸収されて透過光が小さくなる。即ち、この様子をマイクロ波の周波数を横軸に
プロットするとある周波数でインパルス的に透過光量が変化するなピークを持つようなプ
ロファイルが得られる。ところで、このプロファイルのピークの周波数は、ガスセル2に
封入したアルカリ金属原子と共に封入したバッファーガス(He、Ne、Arなど)によ
って周波数がシフトすることが知られている。ここで、ガスセル2にバッファーガスを封
入する理由は、バッファーガスを封入しない場合、前述のインパルス的なピークはアルカ
リ金属原子の気体が熱運動をするためにドップラー効果によって、インパルス的ピークの
スペクトル幅が広くなってしまう。原子発振器はそのピークの先端の周波数を基準にして
いるので、幅が広がってしまうことは周波数基準としての性能を低下させてしまう。その
ため、ガスセル2にはバッファーガスを封入してドップラー効果を軽減し、スペクトル幅
が広がってしまわないようにしている。(二重共鳴方式の原子発振器では一般的な方法)
The atomic oscillator 50 obtains a reference frequency by irradiating the gas cell 2 with excitation light and observing the transmitted light. The gas cell 2 is irradiated with microwaves from the microwave generation circuit 6,
When the frequency of this microwave is swept and the frequency passes a certain value, the transmitted light is absorbed by the gas cell 2 and the transmitted light becomes smaller. That is, when this state is plotted on the horizontal axis with the frequency of the microwave, a profile having a peak at which the transmitted light amount changes in an impulse manner at a certain frequency is obtained. By the way, it is known that the frequency of the peak of this profile is shifted by the buffer gas (He, Ne, Ar, etc.) sealed together with the alkali metal atoms sealed in the gas cell 2. Here, the reason why the buffer gas is sealed in the gas cell 2 is that, when the buffer gas is not sealed, the impulse peak described above is caused by the Doppler effect because the alkali metal atom gas performs thermal motion, and the spectral width of the impulse peak. Will become wider. Since the atomic oscillator is based on the frequency at the tip of its peak, widening will reduce the performance as a frequency reference. Therefore, a buffer gas is sealed in the gas cell 2 to reduce the Doppler effect so that the spectrum width does not widen. (A common method for double resonance type atomic oscillators)
.

しかし、ガスセル2にバッファーガスを封入すると、ガスセル2の温度に対して前述の
ピークの現れる周波数が変化してしまうという温度特性(Hz/℃)を持ってしまう。と
ころで、バッファーガスの種類によってこの温度特性の値は異なっており、例えば、図2
に示すような値が報告されている(Reference 電気学会報告技報(II)第15号)。
図2で注目すべきことは、バッファーガスの種類によって温度特性の値が正の値と負の値
があることである。そこで、バッファーガスを封入したことによる温度特性を補正し、温
度係数を0に見せかけるため、正の係数のガスと負の係数のガスを適当な比率で混合させ
ることで、温度係数を0に近づけることができる。例えば、図2の値から、Rbセルの場
合でKrとNeの混合ガスを封入する場合、KrをNeの約2.1倍程度の圧力(Kr:
Ne=2.1:1.0)で封入すると、温度特性はゼロに近くなり、温度に対して安定な
周波数特性が得られる。
However, when a buffer gas is sealed in the gas cell 2, it has a temperature characteristic (Hz / ° C.) that the frequency at which the aforementioned peak appears changes with respect to the temperature of the gas cell 2. By the way, the value of this temperature characteristic varies depending on the type of buffer gas. For example, FIG.
The values as shown in (Reference Electrical Engineering Society Technical Report (II) No. 15) have been reported.
It should be noted in FIG. 2 that the temperature characteristic value has a positive value and a negative value depending on the type of the buffer gas. Therefore, in order to correct the temperature characteristics due to the buffer gas being sealed and make the temperature coefficient appear to be zero, the gas with a positive coefficient and the gas with a negative coefficient are mixed at an appropriate ratio to bring the temperature coefficient close to zero. be able to. For example, from the values shown in FIG. 2, when a mixed gas of Kr and Ne is sealed in the case of the Rb cell, Kr is about 2.1 times the pressure of Ne (Kr:
When encapsulating with Ne = 2.1: 1.0), the temperature characteristic is close to zero, and a stable frequency characteristic with respect to temperature is obtained.

本発明の原子発振器50は、二重共鳴法又はCPT法による原子発振器に適用が可能で
ある。そして最も特徴的な点は、本発明のバッファーガス混合比設定方法により混合され
たバッファーガス及びアルカリ金属原子を封入したガスセル2にある。即ち、従来のガス
セルに封入されたバッファーガスは、バッファーガスの温度特性を打ち消すために、温度
特性がゼロとなるように混合比が設定されているが、本発明では、故意に混合比を所定の
温度特性になるように設定している。そして、ヒーター8の温度を設定する温度設定回路
10を備え、ガスセル2の温度から原子発振器50の周波数を設定するものである。これ
により、ガスセル2の温度を一義的に定めることで原子発振器50の中心周波数を微小に
調整することができる。尚、図示は省略するが、原子発振器出力13の周波数を基準とな
る周波数と比較して、自動的に基準周波数に対する温度に追い込む回路を構成しても良い
The atomic oscillator 50 of the present invention can be applied to an atomic oscillator based on a double resonance method or a CPT method. And the most characteristic point is in the gas cell 2 in which the buffer gas and the alkali metal atom mixed by the buffer gas mixing ratio setting method of the present invention are enclosed. In other words, the buffer gas sealed in the conventional gas cell is set so that the temperature characteristic becomes zero in order to cancel the temperature characteristic of the buffer gas. The temperature characteristics are set to And the temperature setting circuit 10 which sets the temperature of the heater 8 is provided, and the frequency of the atomic oscillator 50 is set from the temperature of the gas cell 2. Thereby, the center frequency of the atomic oscillator 50 can be finely adjusted by uniquely determining the temperature of the gas cell 2. Although not shown, a circuit that automatically drives the temperature of the atomic oscillator output 13 to the reference frequency by comparing the frequency of the output 13 with the reference frequency may be configured.

図3は、一例として窒素(N2)とアルゴン(Ar)を混合し、その圧力比を42:5
8から変化させたときの周波数温度特性を示す図である。縦軸に温度係数(Hz/℃・T
orr)、横軸に窒素(N2)とアルゴン(Ar)の圧力比を示す。ここで、窒素(N2
)とアルゴン(Ar)の圧力比が42:58である状態を基準(=0%)としている。例
えば、温度係数をゼロ(符号11)とするためには、窒素(N2)とアルゴン(Ar)の
圧力比を−3%(N2:Ar=39:61)に設定すればよい。また、温度係数を0.0
1(Hz/℃・Torr)(符号12)とするには、窒素(N2)とアルゴン(Ar)の
圧力比を−2%(N2:Ar=40:60)に設定すればよいことがわかる。そこで、上
記のバッファーガスの温度特性を所定の温度係数を持つ混合比にすると、ガスセルの温度
で周波数調整できる。即ち、微小な温度係数も、混合比を最適に調整すれば容易に実現で
きる。例えば、Rbガスセルの場合、クリプトン(Kr)とネオン(Ne)の混合比を、
Kr:Ne=2.0:1.0とすると、図2からKrの温度特性が−2.0Hz/℃であ
り、Neの温度特性が+4.2Hz/℃であるので、結果的に0.2Hz/℃の温度係数
のガスセルを実現することができる。このように、ガスセルの温度は温度制御回路9の抵
抗を変えるだけで行えるので非常にリーズナブルである。
FIG. 3 shows an example in which nitrogen (N2) and argon (Ar) are mixed and the pressure ratio is 42: 5.
FIG. 8 is a diagram showing frequency temperature characteristics when the frequency is changed from 8; Temperature coefficient (Hz / ℃ ・ T on the vertical axis
orr), and the horizontal axis represents the pressure ratio of nitrogen (N2) and argon (Ar). Here, nitrogen (N2
) And argon (Ar) pressure ratio of 42:58 is taken as a reference (= 0%). For example, in order to set the temperature coefficient to zero (symbol 11), the pressure ratio between nitrogen (N2) and argon (Ar) may be set to −3% (N2: Ar = 39: 61). Also, the temperature coefficient is 0.0
It can be seen that in order to obtain 1 (Hz / ° C. · Torr) (reference numeral 12), the pressure ratio of nitrogen (N2) and argon (Ar) should be set to -2% (N2: Ar = 40: 60). . Therefore, if the buffer gas temperature characteristic is set to a mixing ratio having a predetermined temperature coefficient, the frequency can be adjusted by the temperature of the gas cell. That is, a minute temperature coefficient can be easily realized by adjusting the mixing ratio optimally. For example, in the case of an Rb gas cell, the mixing ratio of krypton (Kr) and neon (Ne) is
Assuming that Kr: Ne = 2.0: 1.0, the temperature characteristic of Kr is −2.0 Hz / ° C. and the temperature characteristic of Ne is +4.2 Hz / ° C. from FIG. A gas cell having a temperature coefficient of 2 Hz / ° C. can be realized. Thus, the temperature of the gas cell is very reasonable because it can be achieved simply by changing the resistance of the temperature control circuit 9.

図4はバッファーガスの温度係数を測定する手順を説明するフローチャートである。ま
ず、バッファーガスAとバッファーガスBの何れか一つとアルカリ金属原子封入したガス
セルを用意する(図5のガスセル20と21)(S1)。このとき、バッファーガスAは
正の温度係数を有し、バッファーガスBは負の温度係数を有する。次に、図6のように、
ガスセルA、Bごとに設定温度を変化させたときの原子発振器の出力周波数データを取得
する(S2)。例えば、図6のように、ガスセルAの設定温度をt1からt2に変化させ
たときの原子発振器出力周波数がΔf変化すると、2点a、bを結んだ直線22がガスセ
ルAの特性であり、同じく直線23がガスセルBの特性である。次に、図6の直線からガ
スセルAとBの周波数温度係数を計算する(S3)。例えば、t2−t1=1℃のときに
出力周波数がΔf変化したと仮定すると、ガスセルAの周波数温度係数XaはΔfとなる
。同じようにガスセルBの周波数温度係数Xbについても計算する。次に、バッファーガ
スAとBの混合比を計算する(S4)。混合比の計算方法は、バッファーガスA、Bの混
合比をA’、B’とし、原子発振器として得たい所望の温度係数をZ[Hz/℃・Tor
r]とすると、
Xa×A’+Xb×B’=Z ・・・(1)
A’+B’=1 ・・・(2)
上記(1)、(2)式より、混合比A’、B’を計算して、
A’=(Xb−Z)/(Xb−Xa)
B’=(Z−Xa)/(Xb−Xa)
により求める。次に、(1)、(2)式より求めた混合比A’、B’のバッファーガスA
、Bとアルカリ金属原子をガスセル2に封入する(S5)。最後に、ガスセル2を図1の
構成にセッティングして、温度設定回路10にてガスセル2の温度を所定温度に設定し、
原子発振器の出力周波数13を確認する。そして、出力周波数13が所望の周波数からず
れていた場合、温度設定回路9にてガスセル2の設定温度を変更し、原子発振器50の出
力周波数13が所望の周波数となるように調整する(S6)。
FIG. 4 is a flowchart for explaining the procedure for measuring the temperature coefficient of the buffer gas. First, a gas cell in which one of buffer gas A and buffer gas B and an alkali metal atom are enclosed is prepared (gas cells 20 and 21 in FIG. 5) (S1). At this time, the buffer gas A has a positive temperature coefficient, and the buffer gas B has a negative temperature coefficient. Next, as shown in FIG.
Output frequency data of the atomic oscillator when the set temperature is changed for each of the gas cells A and B is acquired (S2). For example, as shown in FIG. 6, when the atomic oscillator output frequency when the set temperature of the gas cell A is changed from t1 to t2 changes by Δf, a straight line 22 connecting the two points a and b is the characteristic of the gas cell A. Similarly, the straight line 23 is the characteristic of the gas cell B. Next, the frequency temperature coefficient of the gas cells A and B is calculated from the straight line of FIG. 6 (S3). For example, assuming that the output frequency has changed by Δf when t2−t1 = 1 ° C., the frequency temperature coefficient Xa of the gas cell A is Δf. Similarly, the frequency temperature coefficient Xb of the gas cell B is calculated. Next, the mixing ratio of the buffer gases A and B is calculated (S4). The calculation method of the mixing ratio is such that the mixing ratio of the buffer gases A and B is A ′ and B ′, and the desired temperature coefficient to be obtained as an atomic oscillator is Z [Hz / ° C. · Tor
r]
Xa × A ′ + Xb × B ′ = Z (1)
A ′ + B ′ = 1 (2)
From the above formulas (1) and (2), the mixing ratios A ′ and B ′ are calculated,
A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa)
B ′ = (Z−Xa) / (Xb−Xa)
Ask for. Next, the buffer gas A with the mixing ratios A ′ and B ′ obtained from the equations (1) and (2)
, B and alkali metal atoms are sealed in the gas cell 2 (S5). Finally, the gas cell 2 is set to the configuration shown in FIG. 1, and the temperature setting circuit 10 sets the temperature of the gas cell 2 to a predetermined temperature.
Check the output frequency 13 of the atomic oscillator. If the output frequency 13 deviates from the desired frequency, the temperature setting circuit 9 changes the set temperature of the gas cell 2 and adjusts the output frequency 13 of the atomic oscillator 50 to the desired frequency (S6). .

即ち、本フローチャートでは、原子発振器50の周波数を調整するための手順を提供す
る。まず、バッファーガスAとBの周波数温度特性を取得する前準備として、バッファー
ガスAとアルカリ金属原子とを封入したガスセルAを用意する。同じく、バッファーガス
Bとアルカリ金属原子とを封入したガスセルBを用意する。次に、ガスセルAを原子発振
器にセットしてガスセルのヒーター8にて設定温度を変化させたときの周波数温度データ
を取得する(図6の22)。同じく、ガスセルBを原子発振器にセットしてガスセルのヒ
ーター8にて設定温度を変化させたときの周波数温度データを取得する(図6の23)。
この周波数温度データから周波数温度係数Xa、Xb(特性直線の勾配)を求める。次に
、要求する共鳴周波数の周波数温度係数をZとしたとき、バッファーガスAの混合比A´
をA´=(Xb−Z)/(Xb−Xa)として求め、バッファーガスBの混合比B´をB
´=(Z−Xa)/(Xb−Xa)として求める。次に、求めた混合比のバッファーガス
とアルカリ金属原子をガスセル2に封入して、ガスセル2の設定温度を変化させ、原子発
振器50の周波数を所望の周波数に調整する。これにより、予めバッファーガスA、Bの
温度係数を実験により求めておけば、ガスセル2の設定温度を変化させることにより一義
的に原子発振器50の周波数を調整することができる。
That is, this flowchart provides a procedure for adjusting the frequency of the atomic oscillator 50. First, as a preparation for acquiring the frequency temperature characteristics of the buffer gases A and B, a gas cell A in which the buffer gas A and alkali metal atoms are enclosed is prepared. Similarly, a gas cell B in which a buffer gas B and alkali metal atoms are enclosed is prepared. Next, frequency temperature data when the gas cell A is set in the atomic oscillator and the set temperature is changed by the heater 8 of the gas cell is acquired (22 in FIG. 6). Similarly, frequency temperature data when the gas cell B is set in the atomic oscillator and the set temperature is changed by the heater 8 of the gas cell is acquired (23 in FIG. 6).
Frequency temperature coefficients Xa and Xb (gradient of characteristic line) are obtained from the frequency temperature data. Next, when the frequency temperature coefficient of the required resonance frequency is Z, the mixing ratio A ′ of the buffer gas A
A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa), and the mixing ratio B ′ of the buffer gas B is B
It calculates | requires as' = (Z-Xa) / (Xb-Xa). Next, buffer gas and alkali metal atoms with the obtained mixing ratio are sealed in the gas cell 2, the set temperature of the gas cell 2 is changed, and the frequency of the atomic oscillator 50 is adjusted to a desired frequency. Thereby, if the temperature coefficients of the buffer gases A and B are obtained in advance by experiments, the frequency of the atomic oscillator 50 can be uniquely adjusted by changing the set temperature of the gas cell 2.

また、バッファーガスA、Bの混合比を周波数温度係数Zになるように計算して求める
と、混合された混合バッファーガスの温度特性は、ガスセル2の温度で一義的に周波数を
決定する特性となる。従って、正の温度係数を有するバッファーガスAの共鳴周波数に対
する周波数温度係数Xaと、負の温度係数を有するバッファーガスBの共鳴周波数に対す
る周波数温度係数Xbを実験により求め、要求する共鳴周波数の周波数温度係数をZとし
たときに、それぞれの混合比A´、B´はA´=(Xb−Z)/(Xb−Xa)、B´=
(Z−Xa)/(Xb−Xa)として求めることができる。但し、周波数温度係数Zは、
ゼロを除くバッファーガスAとバッファーガスBの混合バッファーガスの温度係数範囲内
である。これにより、予め周波数温度係数XaとXbを実験により求めておけば、簡単な
計算で所望とする混合比を求めることができる。
また、アルカリ金属原子とは、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)、カリウム(K
)、ルビジウム(Rb)、セシウム(Cs)、フランシウム(Fr)の6元素の単体の総
称であるが、原子発振器の場合はセシウム又はルビジウムが多く使用される。そして、セ
シウム又はルビジウムと共にガスセルに封入する正の温度係数を有するバッファーガスA
は、図2より、窒素(N2)、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)であり、負の温度係数
を有するバッファーガスBは、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)が最適である。こ
れにより、バッファーガスの組み合わせにより、広い温度係数の範囲を実現することがで
きる。
Further, when the mixing ratio of the buffer gases A and B is calculated and obtained so as to have the frequency temperature coefficient Z, the temperature characteristics of the mixed buffer gas are determined by the temperature of the gas cell 2 and the frequency is uniquely determined. Become. Therefore, the frequency temperature coefficient Xa with respect to the resonance frequency of the buffer gas A having a positive temperature coefficient and the frequency temperature coefficient Xb with respect to the resonance frequency of the buffer gas B having a negative temperature coefficient are experimentally obtained, and the frequency temperature of the required resonance frequency is obtained. When the coefficient is Z, the mixing ratios A ′ and B ′ are A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa) and B ′ =
It can be calculated as (Z-Xa) / (Xb-Xa). However, the frequency temperature coefficient Z is
It is within the temperature coefficient range of the mixed buffer gas of buffer gas A and buffer gas B excluding zero. Thus, if the frequency temperature coefficients Xa and Xb are obtained in advance by experiments, a desired mixing ratio can be obtained by simple calculation.
Alkali metal atoms include lithium (Li), sodium (Na), potassium (K
), Rubidium (Rb), cesium (Cs), and francium (Fr), but is a general term for a single element. In the case of an atomic oscillator, cesium or rubidium is often used. And buffer gas A having a positive temperature coefficient enclosed in a gas cell together with cesium or rubidium
FIG. 2 shows that nitrogen (N2), helium (He), and neon (Ne) are optimal, and argon (Ar) and krypton (Kr) are optimal as the buffer gas B having a negative temperature coefficient. Thereby, the range of a wide temperature coefficient is realizable with the combination of buffer gas.

1 光源、2 ガスセル、3 光検出回路、4 制御回路、5 電圧制御水晶発振器、
6 マイクロ波発生回路、7 温度センサー、8 ヒーター、9 温度制御回路、10
温度設定回路、50 原子発振器
1 light source, 2 gas cell, 3 light detection circuit, 4 control circuit, 5 voltage controlled crystal oscillator,
6 Microwave generation circuit, 7 Temperature sensor, 8 Heater, 9 Temperature control circuit, 10
Temperature setting circuit, 50 atomic oscillator

Claims (4)

共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量子干渉効果を
利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器におけ
るガスセルのバッファーガス混合比設定方法であって、
正の温度係数を有するバッファーガスAの共鳴周波数に対する周波数温度係数をXa、
負の温度係数を有するバッファーガスBの共鳴周波数に対する周波数温度係数をXb、ア
ルカリ金属原子に前記バッファーガスA及び前記バッファーガスBを混合したときに所望
する共鳴周波数の周波数温度係数をZとしたときに、
前記バッファーガスAの混合比A´をA´=(Xb−Z)/(Xb−Xa)として求め
、前記バッファーガスBの混合比B´をB´=(Z−Xa)/(Xb−Xa)として求め

前記周波数温度係数Zは、ゼロを除く前記バッファーガスAとバッファーガスBの混合
バッファーガスの温度係数範囲内であることを特徴とするバッファーガス混合比設定方法
Mixing the buffer gas of the gas cell in the atomic oscillator that controls the oscillation frequency using the optical absorption characteristics by the double resonance method using resonant light and microwaves, or the CPT method using the quantum interference effect of two types of resonant light A ratio setting method,
The frequency temperature coefficient with respect to the resonance frequency of the buffer gas A having a positive temperature coefficient is Xa,
When the frequency temperature coefficient with respect to the resonance frequency of the buffer gas B having a negative temperature coefficient is Xb, and the frequency temperature coefficient of the resonance frequency desired when the buffer gas A and the buffer gas B are mixed with alkali metal atoms is Z. In addition,
The mixing ratio A ′ of the buffer gas A is determined as A ′ = (Xb−Z) / (Xb−Xa), and the mixing ratio B ′ of the buffer gas B is calculated as B ′ = (Z−Xa) / (Xb−Xa). )
The method of setting a buffer gas mixture ratio, wherein the frequency temperature coefficient Z is within a temperature coefficient range of a mixed buffer gas of the buffer gas A and the buffer gas B excluding zero.
前記アルカリ金属原子はセシウム又はルビジウムの何れか一つであり、前記バッファー
ガスAが窒素、ヘリウム、ネオンの何れか一つであり、前記バッファーガスBがアルゴン
、クリプトンの何れか一つであることを特徴とする請求項1に記載のバッファーガス混合
比設定方法。
The alkali metal atom is any one of cesium or rubidium, the buffer gas A is any one of nitrogen, helium, and neon, and the buffer gas B is any one of argon and krypton. The buffer gas mixture ratio setting method according to claim 1.
共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量子干渉効果を
利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器の周波
数調整方法であって、
正の温度係数を有するバッファーガスAとアルカリ金属原子とを封入したガスセルAを
用意する手順と、負の温度係数を有するバッファーガスBと前記アルカリ金属原子とを封
入したガスセルBを用意する手順と、前記ガスセルAの周波数温度特性を取得する手順と
、前記ガスセルBの周波数温度特性を取得する手順と、前記ガスセルAの周波数温度係数
Xaを計算する手順と、前記ガスセルBの周波数温度係数Xbを計算する手順と、前記バ
ッファーガスAの混合比A´、及び前記バッファーガスBの混合比B´を計算する手順と
、前記混合比A´及び前記混合比B´に基づいて混合したバッファーガスA及びバッファ
ーガスBと前記アルカリ金属原子をガスセルに封入する手順と、前記ガスセルの設定温度
を変化させ、原子発信器の周波数を所望の周波数に調整する手順と、を備えたことを特徴
とする原子発振器の周波数調整方法。
It is a frequency adjustment method for an atomic oscillator that controls the oscillation frequency by utilizing the light absorption characteristics by the double resonance method using resonant light and microwaves, or the CPT method using the quantum interference effect of two types of resonant light. And
A procedure for preparing a gas cell A in which a buffer gas A having a positive temperature coefficient and an alkali metal atom are enclosed; a procedure for preparing a gas cell B in which a buffer gas B having a negative temperature coefficient and the alkali metal atom are enclosed; The procedure for obtaining the frequency temperature characteristic of the gas cell A, the procedure for obtaining the frequency temperature characteristic of the gas cell B, the procedure for calculating the frequency temperature coefficient Xa of the gas cell A, and the frequency temperature coefficient Xb of the gas cell B The procedure for calculating, the procedure for calculating the mixing ratio A ′ of the buffer gas A and the mixing ratio B ′ of the buffer gas B, and the buffer gas A mixed based on the mixing ratio A ′ and the mixing ratio B ′ And the procedure of enclosing the buffer gas B and the alkali metal atom in the gas cell, changing the set temperature of the gas cell, and the frequency of the atomic transmitter Frequency adjusting method of an atomic oscillator, characterized in that and a procedure for adjusting the desired frequency.
共鳴光とマイクロ波を利用した二重共鳴法、又は2種類の共鳴光による量子干渉効果を
利用したCPT法により、光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器であっ
て、
請求項1又は2に記載のバッファーガス混合比設定方法により混合されたバッファーガ
ス及びアルカリ金属原子を封入したガスセルと、該ガスセルを所定の温度に加熱する加熱
手段と、所望の周波数になるように前記加熱手段の温度を設定する温度設定手段と、前記
加熱手段を前記温度設定手段により設定された温度に保持する温度制御手段と、を備えた
ことを特徴とする原子発振器。
An atomic oscillator that controls an oscillation frequency by using a light absorption characteristic by a double resonance method using resonance light and a microwave, or a CPT method using a quantum interference effect by two types of resonance light,
A gas cell containing the buffer gas and alkali metal atoms mixed by the buffer gas mixture ratio setting method according to claim 1 or 2, heating means for heating the gas cell to a predetermined temperature, and a desired frequency An atomic oscillator comprising: temperature setting means for setting a temperature of the heating means; and temperature control means for holding the heating means at a temperature set by the temperature setting means.
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