JP2643808B2 - ルビジウム原子発振器 - Google Patents
ルビジウム原子発振器Info
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- JP2643808B2 JP2643808B2 JP5311310A JP31131093A JP2643808B2 JP 2643808 B2 JP2643808 B2 JP 2643808B2 JP 5311310 A JP5311310 A JP 5311310A JP 31131093 A JP31131093 A JP 31131093A JP 2643808 B2 JP2643808 B2 JP 2643808B2
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- JP
- Japan
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- gas cell
- rubidium
- atomic oscillator
- optical waveguide
- light
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はルビジウム原子発振器に
関し、特に光励起（ポンピング）法を用いたルビジウム
原子発振器に関する。
関し、特に光励起（ポンピング）法を用いたルビジウム
原子発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のこの種のルビジウム原子発振器
が、公知文献（ＮＥＣ技法，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ１０，
ｐｐ１０９〜ｐｐ１１５）に開示されている。
が、公知文献（ＮＥＣ技法，Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ１０，
ｐｐ１０９〜ｐｐ１１５）に開示されている。
【０００３】このルビジウム原子発振器は、図３に示さ
れているように光マイクロ波ユニット１内のキャビティ
３内部にルビジウムガスセル４が設けられている。かか
るルビジウムガスセル４において、ルビジウムランプ２
からの光及び同じく光マイクロ波ユニット１内のキャビ
ティ３内部に設けられているアンテナ１０より放射され
るルビジウム原子共鳴周波数のマイクロ波信号の制御を
受けて周波数制御光信号に変えて、更にキャビティ３内
部にある受光素子９（太陽電池）において光・電気変換
後、増幅部１１によって増幅された信号により図示せぬ
電圧制御水晶発振器の発振周波数を制御している。
れているように光マイクロ波ユニット１内のキャビティ
３内部にルビジウムガスセル４が設けられている。かか
るルビジウムガスセル４において、ルビジウムランプ２
からの光及び同じく光マイクロ波ユニット１内のキャビ
ティ３内部に設けられているアンテナ１０より放射され
るルビジウム原子共鳴周波数のマイクロ波信号の制御を
受けて周波数制御光信号に変えて、更にキャビティ３内
部にある受光素子９（太陽電池）において光・電気変換
後、増幅部１１によって増幅された信号により図示せぬ
電圧制御水晶発振器の発振周波数を制御している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のルビジ
ウム原子発振器では、ルビジウムガスセル４からの出力
周波数制御光信号について光マイクロ波ユニット１内の
キャビティ３内部に設けられている受光素子９において
光・電気変換を行い、その電気信号（２倍波信号）を光
マイクロ波ユニット外部の増幅部１１へ供給している。
ウム原子発振器では、ルビジウムガスセル４からの出力
周波数制御光信号について光マイクロ波ユニット１内の
キャビティ３内部に設けられている受光素子９において
光・電気変換を行い、その電気信号（２倍波信号）を光
マイクロ波ユニット外部の増幅部１１へ供給している。
【０００５】ここで、増幅部１１の動作特性は２倍波信
号に含まれる雑音レベルに依存する。つまり、増幅部１
１は２倍波信号検出も兼ねており、この増幅部１１に供
給される２倍波信号において、２倍波信号レベルより大
きいレベルの高周波雑音がキャビティ内部に存在した場
合、受光素子９のリード線から混入した高周波雑音が２
倍波信号と混合するため、２倍波信号の検出・増幅が困
難となる。それと共に、図示せぬ電圧制御水晶発振器へ
の制御信号が不安定となるため、ルビジウム原子発振器
としての出力周波数が不安定になるという欠点があっ
た。
号に含まれる雑音レベルに依存する。つまり、増幅部１
１は２倍波信号検出も兼ねており、この増幅部１１に供
給される２倍波信号において、２倍波信号レベルより大
きいレベルの高周波雑音がキャビティ内部に存在した場
合、受光素子９のリード線から混入した高周波雑音が２
倍波信号と混合するため、２倍波信号の検出・増幅が困
難となる。それと共に、図示せぬ電圧制御水晶発振器へ
の制御信号が不安定となるため、ルビジウム原子発振器
としての出力周波数が不安定になるという欠点があっ
た。
【０００６】本発明は上述した従来の欠点を解決するた
めになされたものであり、その目的は、出力周波数の安
定度を向上させることのできるルビジウム原子発振器を
提供することである。
めになされたものであり、その目的は、出力周波数の安
定度を向上させることのできるルビジウム原子発振器を
提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるルビジウム
原子発振器は、ルビジウムランプにより光ポンピングさ
れ所定周波数の電磁波の印加により電子共鳴するルビジ
ウムガスセルと、このガスセルと同一筐体内に設けられ
このガスセルに対して前記電磁波を供給する手段と、前
記ガスセルと同一筐体内に設けられ該ガスセルの電子共
鳴により生ずる出力光を集光するレンズと、前記レンズ
の焦点に光導入端部が一致するように設けられた光導波
路と、前記筐体外部に設けられ前記光導波路によって導
かれた光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記レ
ンズと前記光電変換手段との間に設けられ前記光導波路
の径と略同一の径の貫通孔を有しこの貫通孔に前記光伝
導波路が挿通され前記電磁波を遮断する金属板とを含む
ことを特徴とする。
原子発振器は、ルビジウムランプにより光ポンピングさ
れ所定周波数の電磁波の印加により電子共鳴するルビジ
ウムガスセルと、このガスセルと同一筐体内に設けられ
このガスセルに対して前記電磁波を供給する手段と、前
記ガスセルと同一筐体内に設けられ該ガスセルの電子共
鳴により生ずる出力光を集光するレンズと、前記レンズ
の焦点に光導入端部が一致するように設けられた光導波
路と、前記筐体外部に設けられ前記光導波路によって導
かれた光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記レ
ンズと前記光電変換手段との間に設けられ前記光導波路
の径と略同一の径の貫通孔を有しこの貫通孔に前記光伝
導波路が挿通され前記電磁波を遮断する金属板とを含む
ことを特徴とする。
【０００８】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【０００９】図１は本発明によるルビジウム原子発振器
の一実施例における光マイクロ波ユニット１の断面図で
あり、図３と同等部分は同一符号により示されている。
図において、光マイクロ波ユニット１は、ルビジウムラ
ンプ２と、高周波遮断用金属板８と、キャビティ３内の
集光レンズ６及び光導波路７一体型のガスセル４と、ア
ンテナ１０とを含んで構成されている。
の一実施例における光マイクロ波ユニット１の断面図で
あり、図３と同等部分は同一符号により示されている。
図において、光マイクロ波ユニット１は、ルビジウムラ
ンプ２と、高周波遮断用金属板８と、キャビティ３内の
集光レンズ６及び光導波路７一体型のガスセル４と、ア
ンテナ１０とを含んで構成されている。
【００１０】すなわち、本実施例のルビジウム原子発振
器は、従来のものと異なり、受光素子９がユニット１の
外部に設けられている。そして、光Ｓ２をレンズ６で集
光した後、光導波路７で光Ｓ２のみを受光素子９に伝達
しているのである。更に、光導波路７は高周波遮断用金
属板８の孔部８０を介して光Ｓ２を伝達しているため、
アンテナ１０からのマイクロ波信号が受光素子９に入力
されることはなく、高周波雑音による影響がないのであ
る。
器は、従来のものと異なり、受光素子９がユニット１の
外部に設けられている。そして、光Ｓ２をレンズ６で集
光した後、光導波路７で光Ｓ２のみを受光素子９に伝達
しているのである。更に、光導波路７は高周波遮断用金
属板８の孔部８０を介して光Ｓ２を伝達しているため、
アンテナ１０からのマイクロ波信号が受光素子９に入力
されることはなく、高周波雑音による影響がないのであ
る。
【００１１】なお、レンズ６及び光導波路７は、原子共
鳴による出力光以外の電磁波を遮断し、出力光のみを伝
達するフィルタとして機能することになる。更に、高周
波遮断用金属板８を用いることにより、より強力なフィ
ルタとしての機能を有するのである。
鳴による出力光以外の電磁波を遮断し、出力光のみを伝
達するフィルタとして機能することになる。更に、高周
波遮断用金属板８を用いることにより、より強力なフィ
ルタとしての機能を有するのである。
【００１２】かかる構成において、ルビジウムランプ２
からのポンピング光Ｓ１をガスセル４に照射すると、ガ
スセル４のルビジウムガス５のルビジウムが励起され
る。ルビジウムガス５を通過した光（出力周波数制御光
信号）Ｓ２は、集光レンズ６で集光されて光導波路７に
入射され、光マイクロ波ユニット１の外部へ導かれた
後、受光素子９で２倍波信号Ｓ３に変換され、図示せぬ
増幅部に供給される。
からのポンピング光Ｓ１をガスセル４に照射すると、ガ
スセル４のルビジウムガス５のルビジウムが励起され
る。ルビジウムガス５を通過した光（出力周波数制御光
信号）Ｓ２は、集光レンズ６で集光されて光導波路７に
入射され、光マイクロ波ユニット１の外部へ導かれた
後、受光素子９で２倍波信号Ｓ３に変換され、図示せぬ
増幅部に供給される。
【００１３】図２は本実施例に用いた集光レンズ及び光
導波路一体型のガスセル４の断面図である。図におい
て、本実施例のガスセル４の容器は光導波路７と同一材
質（例えば、ガラス）とする。また、レンズ６とセル容
器で囲まれている空間は真空である。キャビティ３は、
一般に６５°Ｃに保たれるので、レンズ６と光導波路７
との距離は、キャビティ３内部の温度上昇に伴う熱膨脹
を考慮してレンズの焦点が光導波路７の導波部７０（コ
ア部）の端部に一致するように配置する。なお、光伝導
路７には例えば、周知の光ファイバを用いる。そして、
その外径と金属板８の孔部８０の内径とを一致させて、
孔部８０をマイクロ波が通過することを防ぐものとす
る。
導波路一体型のガスセル４の断面図である。図におい
て、本実施例のガスセル４の容器は光導波路７と同一材
質（例えば、ガラス）とする。また、レンズ６とセル容
器で囲まれている空間は真空である。キャビティ３は、
一般に６５°Ｃに保たれるので、レンズ６と光導波路７
との距離は、キャビティ３内部の温度上昇に伴う熱膨脹
を考慮してレンズの焦点が光導波路７の導波部７０（コ
ア部）の端部に一致するように配置する。なお、光伝導
路７には例えば、周知の光ファイバを用いる。そして、
その外径と金属板８の孔部８０の内径とを一致させて、
孔部８０をマイクロ波が通過することを防ぐものとす
る。
【００１４】以上のように出力周波数制御光信号を高周
波雑音の遮断された光マイクロ波ユニット１の外部に配
置した受光素子９で光・電気変換する。これにより、高
周波雑音レベルに対して２倍波信号レベルが十分大きく
なり、増幅部にて２倍波信号が安定して検出・増幅され
るため、電圧制御水晶発振器への制御信号が安定すると
共に、ルビジウム原子発振器としての出力周波数の安定
度を向上させることができるのである。
波雑音の遮断された光マイクロ波ユニット１の外部に配
置した受光素子９で光・電気変換する。これにより、高
周波雑音レベルに対して２倍波信号レベルが十分大きく
なり、増幅部にて２倍波信号が安定して検出・増幅され
るため、電圧制御水晶発振器への制御信号が安定すると
共に、ルビジウム原子発振器としての出力周波数の安定
度を向上させることができるのである。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、原子共鳴
による出力光のみを、筐体外部に配置された受光素子に
伝達することにより、高周波雑音の影響を受けないの
で、出力周波数の安定度が向上するという効果がある。
による出力光のみを、筐体外部に配置された受光素子に
伝達することにより、高周波雑音の影響を受けないの
で、出力周波数の安定度が向上するという効果がある。
【図１】本発明の実施例によるルビジウム原子発振器の
光マイクロ波ユニットの構成を示す断面図である。
光マイクロ波ユニットの構成を示す断面図である。
【図２】図１中のガスセルの構成を示す断面図である。
【図３】従来のルビジウム原子発振器の光マイクロ波ユ
ニットの構成を示す断面図である。
ニットの構成を示す断面図である。
１ 光マイクロ波ユニット ２ ルビジウムランプ ３ キャビティ ４ ガスセル ５ ルビジウムガス ６ 集光レンズ ７ 光導波路 ８ 高周波遮断用金属板 ９ 受光素子 １０ アンテナ
Claims (5)
- 【請求項１】 ルビジウムランプにより光ポンピングさ
れ所定周波数の電磁波の印加により電子共鳴するルビジ
ウムガスセルと、このガスセルと同一筐体内に設けられ
このガスセルに対して前記電磁波を供給する手段と、前
記ガスセルと同一筐体内に設けられ該ガスセルの電子共
鳴により生ずる出力光を集光するレンズと、前記レンズ
の焦点に光導入端部が一致するように設けられた光導波
路と、前記筐体外部に設けられ前記光導波路によって導
かれた光を電気信号に変換する光電変換手段と、前記レ
ンズと前記光電変換手段との間に設けられ前記光導波路
の径と略同一の径の貫通孔を有しこの貫通孔に前記光伝
導波路が挿通され前記電磁波を遮断する金属板とを含む
ことを特徴とするルビジウム原子発振器。 - 【請求項２】 前記光導波路は光ファイバであり、前記
光導入端部は該光ファイバのコア部であることを特徴と
する請求項１記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項３】 前記レンズと前記ガスセルの容器とで囲
まれている空間は、真空であることを特徴とする請求項
１又は２記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項４】 前記ガスセルの容器は、前記光導波路と
同一の材質で構成されていることを特徴とする請求項１
〜３のいずれかに記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項５】 前記光電変換手段によって変換された電
気信号を増幅する手段を更に含むことを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載のルビジウム原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311310A JP2643808B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | ルビジウム原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5311310A JP2643808B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | ルビジウム原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142784A JPH07142784A (ja) | 1995-06-02 |
| JP2643808B2 true JP2643808B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=18015602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5311310A Expired - Fee Related JP2643808B2 (ja) | 1993-11-17 | 1993-11-17 | ルビジウム原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2643808B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009164331A (ja) * | 2008-01-07 | 2009-07-23 | Epson Toyocom Corp | 原子発振器および発振デバイス |
| JP5343356B2 (ja) * | 2008-01-07 | 2013-11-13 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器 |
| JP5532679B2 (ja) * | 2008-07-03 | 2014-06-25 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器の光学系及び原子発振器 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5917902B2 (ja) * | 1976-07-05 | 1984-04-24 | 富士通株式会社 | 原子発振器 |
| JPS5572094A (en) * | 1978-11-27 | 1980-05-30 | Seiko Epson Corp | Atomic frequency standard |
-
1993
- 1993-11-17 JP JP5311310A patent/JP2643808B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142784A (ja) | 1995-06-02 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |