JPH1022548A - ルビジウム原子発振器 - Google Patents
ルビジウム原子発振器Info
- Publication number
- JPH1022548A JPH1022548A JP17528896A JP17528896A JPH1022548A JP H1022548 A JPH1022548 A JP H1022548A JP 17528896 A JP17528896 A JP 17528896A JP 17528896 A JP17528896 A JP 17528896A JP H1022548 A JPH1022548 A JP H1022548A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- signal
- output
- atomic oscillator
- light source
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- Pending
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】ルビジウム原子発振器を動作させる上で重要な
光吸収特性の安定化を目的とする。 【解決手段】光マイクロ波ユニット１内にある光源３よ
り出た光ａは、マイクロ波変換部６よりマイクロ波帯信
号が照射されているルビジウムガスセル４を透過する。
その際、光吸収特性によってルビジウムガスセル４透過
後の光ｂは、透過目の光ａより弱くなる。ルビジウムガ
スセル４を透過した光ｂは受光素子５において光・電気
変換され、その信号は検出部８とＶＣＸＯ１１に入る。
検出部８では周期的に信号を取り込み、それらのデータ
を比較部９で比較して光強度制御部より補正信号を光源
３に出力して光源３の出力光強度を制御する。
光吸収特性の安定化を目的とする。 【解決手段】光マイクロ波ユニット１内にある光源３よ
り出た光ａは、マイクロ波変換部６よりマイクロ波帯信
号が照射されているルビジウムガスセル４を透過する。
その際、光吸収特性によってルビジウムガスセル４透過
後の光ｂは、透過目の光ａより弱くなる。ルビジウムガ
スセル４を透過した光ｂは受光素子５において光・電気
変換され、その信号は検出部８とＶＣＸＯ１１に入る。
検出部８では周期的に信号を取り込み、それらのデータ
を比較部９で比較して光強度制御部より補正信号を光源
３に出力して光源３の出力光強度を制御する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、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。
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】従来の光マイクロ波ユニット周辺は図３
に示す様な構成を取っている。
に示す様な構成を取っている。
【０００３】光マイクロ波ユニット内部は、キャビティ
と、キャビティに光を供給するための光源と、キャビテ
ィを透過した光を電気信号に変換する受光素子から構成
されており、またキャビティ内部にはＲｂ金属を封入し
たＲｂガスセルと、６０ＭＨｚ信号をマイクロ波帯の信
号に変換するマイクロ波変換部が構成されている。
と、キャビティに光を供給するための光源と、キャビテ
ィを透過した光を電気信号に変換する受光素子から構成
されており、またキャビティ内部にはＲｂ金属を封入し
たＲｂガスセルと、６０ＭＨｚ信号をマイクロ波帯の信
号に変換するマイクロ波変換部が構成されている。
【０００４】光源から出た光は、キャビティ内部に入り
Ｒｂガスセルを透過して受光素子に入力される。
Ｒｂガスセルを透過して受光素子に入力される。
【０００５】また、光マイクロ波ユニット外部において
電圧制御水晶発振器（以降ＶＣＸＯと記す）から出た信
号は６０ＭＨｚ発生部において６０ＭＨｚに逓倍されて
キャビティに入力される。そしてキャビティ内部のマイ
クロ波変換部においてマイクロ波帯信号に変換されてＲ
ｂガスセルに放射される。
電圧制御水晶発振器（以降ＶＣＸＯと記す）から出た信
号は６０ＭＨｚ発生部において６０ＭＨｚに逓倍されて
キャビティに入力される。そしてキャビティ内部のマイ
クロ波変換部においてマイクロ波帯信号に変換されてＲ
ｂガスセルに放射される。
【０００６】Ｒｂガスセルに封入されているＲｂ金属
は、ある固有の波長をもつ光を吸収する特性を持ち、Ｒ
ｂガスセルにその光が照射された状態でさらにマイクロ
波帯の信号を入力した場合、マイクロ波帯信号の周波数
を変化させると、Ｒｂガスセルにおける光を吸収する効
率が変化する特性を持っている。これを光吸収特性と呼
び、図２にその特性図を示す。
は、ある固有の波長をもつ光を吸収する特性を持ち、Ｒ
ｂガスセルにその光が照射された状態でさらにマイクロ
波帯の信号を入力した場合、マイクロ波帯信号の周波数
を変化させると、Ｒｂガスセルにおける光を吸収する効
率が変化する特性を持っている。これを光吸収特性と呼
び、図２にその特性図を示す。
【０００７】ルビジウム原子発振器では、光吸収特性に
おいて最も光が吸収する点にマイクロ波帯信号の周波数
が一致する様に、キャビティ外部のＶＣＸＯの出力周波
数を制御している。
おいて最も光が吸収する点にマイクロ波帯信号の周波数
が一致する様に、キャビティ外部のＶＣＸＯの出力周波
数を制御している。
【０００８】尚、上述のＶＣＸＯの出力信号はルビジウ
ム原子発振器の出力信号と同一のものである。
ム原子発振器の出力信号と同一のものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
の技術において光マイクロ波ユニット内部の光源の出力
光強度が不安定である。
の技術において光マイクロ波ユニット内部の光源の出力
光強度が不安定である。
【００１０】その理由は、Ｒｂガスセルに照射される光
の光源の出力光強度が経時的及び外部雑音により低下す
るからである。
の光源の出力光強度が経時的及び外部雑音により低下す
るからである。
【００１１】第２の問題点は、ルビジウム原子発振器の
出力信号が不安定であることである。
出力信号が不安定であることである。
【００１２】その理由は、光源の出力光強度の低下によ
り光吸収特性の吸収効率の最大点周辺がなだらかになっ
てしまう為、その点にマイクロ波帯信号の周波数を一致
させる為の制御信号が不安定となり、その不安定な制御
信号がＶＣＸＯに供給されるからである。
り光吸収特性の吸収効率の最大点周辺がなだらかになっ
てしまう為、その点にマイクロ波帯信号の周波数を一致
させる為の制御信号が不安定となり、その不安定な制御
信号がＶＣＸＯに供給されるからである。
【００１３】従来のルビジウム原子発振器では、キャビ
ティ内部に光を照射するための光源の光強度が経時的に
低下する。また、光源に雑音が入ると出力光が低下す
る。
ティ内部に光を照射するための光源の光強度が経時的に
低下する。また、光源に雑音が入ると出力光が低下す
る。
【００１４】光源の出力光強度が低下すると、Ｒｂガス
セルに照射される光強度も低下する為、最も光を吸収す
る状態にあるＲｂガスセルを透過した光強度と最も光を
吸収しない状態にあるＲｂガスセルを透過した光強度の
差が、光源の光強度が低下する前に比べて小さくなる。
つまり、光吸収特性のＱが低下する。
セルに照射される光強度も低下する為、最も光を吸収す
る状態にあるＲｂガスセルを透過した光強度と最も光を
吸収しない状態にあるＲｂガスセルを透過した光強度の
差が、光源の光強度が低下する前に比べて小さくなる。
つまり、光吸収特性のＱが低下する。
【００１５】これにより、光の吸収効率の最大点の周辺
の特性がなだらかになってしまう為、その点にマイクロ
波帯信号の周波数を一致させる為の制御信号が不安定と
なり、その不安定な制御信号がＶＣＸＯに供給される。
の特性がなだらかになってしまう為、その点にマイクロ
波帯信号の周波数を一致させる為の制御信号が不安定と
なり、その不安定な制御信号がＶＣＸＯに供給される。
【００１６】その結果、ルビジウム原子発振器の出力信
号も不安定となる。
号も不安定となる。
【００１７】従って、光源の出力光強度を安定させるこ
とによって、Ｒｂガスセルでの光吸収特性およびＶＣＸ
Ｏに入る制御信号を安定化させて、ルビジウム原子発振
器の出力信号を安定化させることを目的とする。
とによって、Ｒｂガスセルでの光吸収特性およびＶＣＸ
Ｏに入る制御信号を安定化させて、ルビジウム原子発振
器の出力信号を安定化させることを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明のルビジウム原子
発振器は、光マイクロ波ユニット内部に、Ｒｂガスセル
に光を照射するための光源と、光吸収特性を持つＲｂガ
スセルとマイクロ波帯の信号変換部を有するキャビティ
と、Ｒｂガスセルを透過した光を受ける受光素子を有す
るルビジウム原子発振器において、光マイクロ波ユニッ
ト内部の受光素子から出力される周波数制御信号のレベ
ルを検出する検出部と、検出された信号の時間的変動量
を比較する比較部と、変動量を補正する為の制御信号を
光源に出力する光強度制御部を有する。
発振器は、光マイクロ波ユニット内部に、Ｒｂガスセル
に光を照射するための光源と、光吸収特性を持つＲｂガ
スセルとマイクロ波帯の信号変換部を有するキャビティ
と、Ｒｂガスセルを透過した光を受ける受光素子を有す
るルビジウム原子発振器において、光マイクロ波ユニッ
ト内部の受光素子から出力される周波数制御信号のレベ
ルを検出する検出部と、検出された信号の時間的変動量
を比較する比較部と、変動量を補正する為の制御信号を
光源に出力する光強度制御部を有する。
【００１９】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。
して説明する。
【００２０】図１は、本発明の一実施例のルビジウム原
子発振器における光マイクロ波ユニット内部の光源の出
力光を安定化するためのブロック図である。
子発振器における光マイクロ波ユニット内部の光源の出
力光を安定化するためのブロック図である。
【００２１】光マイクロ波ユニット１内部にある光源３
から出力された光ａは、キャビティ２に入り、Ｒｂガス
セル４に照射される。
から出力された光ａは、キャビティ２に入り、Ｒｂガス
セル４に照射される。
【００２２】一方、光マイクロ波ユニット外部に構成さ
れているＶＣＸＯ１１の出力周波数は、６０ＭＨｚ発生
部７にて６０ＭＨｚに逓倍された後、光マイクロ波ユニ
ット１内部のキャビティ２内部に構成されているマイク
ロ波変換部６に入り、マイクロ波帯の周波数に逓倍され
てＲｂガスセルに放射される。
れているＶＣＸＯ１１の出力周波数は、６０ＭＨｚ発生
部７にて６０ＭＨｚに逓倍された後、光マイクロ波ユニ
ット１内部のキャビティ２内部に構成されているマイク
ロ波変換部６に入り、マイクロ波帯の周波数に逓倍され
てＲｂガスセルに放射される。
【００２３】マイクロ波帯信号の照射を受けているＲｂ
ガスセル４を透過した光ｂは、受光素子５において光信
号から電気信号に変換された後、ＶＣＸＯ１１に周波数
制御信号として出力されると共に、検出部８へ出力され
る。
ガスセル４を透過した光ｂは、受光素子５において光信
号から電気信号に変換された後、ＶＣＸＯ１１に周波数
制御信号として出力されると共に、検出部８へ出力され
る。
【００２４】周波数制御信号を受けたＶＣＸＯ１１から
は、キャビティ２内部のマイクロ波変換部６から放射さ
れるマイクロ波帯信号の周波数とＲｂガスセルにおいて
最も光が吸収される周波数と一致するための周波数が６
０ＭＨｚ発生部７に出力される。
は、キャビティ２内部のマイクロ波変換部６から放射さ
れるマイクロ波帯信号の周波数とＲｂガスセルにおいて
最も光が吸収される周波数と一致するための周波数が６
０ＭＨｚ発生部７に出力される。
【００２５】また検出部８では、周期的に周波数制御信
号を取り込み、その値を比較部９へ出力する。
号を取り込み、その値を比較部９へ出力する。
【００２６】比較部９は周期的に取り込んだ値をそれぞ
れ光吸収特性のＱに変換した後、その値を比較し、マイ
ナスの場合はＱを上げる、プラスの場合はＱを下げる命
令とその変化量を光強度制御部１０に出力する。
れ光吸収特性のＱに変換した後、その値を比較し、マイ
ナスの場合はＱを上げる、プラスの場合はＱを下げる命
令とその変化量を光強度制御部１０に出力する。
【００２７】光強度制御部１０は、比較部９からの命令
を受けて光源３に光強度制御信号を出力する構成となっ
ている。
を受けて光源３に光強度制御信号を出力する構成となっ
ている。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のルビジウ
ム原子発振器は、光源、Ｒｂガスセル、受光素子、検出
部、比較部および光強度制御部でフィードバック系を構
成したことにより、光マイクロ波ユニット内部の光源か
ら出る光強度を安定させることができる。
ム原子発振器は、光源、Ｒｂガスセル、受光素子、検出
部、比較部および光強度制御部でフィードバック系を構
成したことにより、光マイクロ波ユニット内部の光源か
ら出る光強度を安定させることができる。
【００２９】この結果、Ｒｂガスセルにおける光吸収特
性が安定し、その最も光を吸収する周波数近辺の特性も
保たれることから、ＶＣＸＯに掛かる制御信号が安定
し、ルビジウム原子発振器の出力周波数の安定度が向上
できるという効果がある。
性が安定し、その最も光を吸収する周波数近辺の特性も
保たれることから、ＶＣＸＯに掛かる制御信号が安定
し、ルビジウム原子発振器の出力周波数の安定度が向上
できるという効果がある。
【図１】本発明の一実施例のルビジウム原子発振器にお
けるキャビティ内部にあるＲｂガスセルの光吸収特性を
安定化するために、光マイクロ波ユニット内部にある光
源の出力光を安定化するためのブロック図である。
けるキャビティ内部にあるＲｂガスセルの光吸収特性を
安定化するために、光マイクロ波ユニット内部にある光
源の出力光を安定化するためのブロック図である。
【図２】本発明の一実施例の光吸収特性を示したもので
あり、マイクロ波帯信号が照射されているＲｂガスセル
に光を透過させた場合、マイクロ波帯信号の周波数によ
ってＲｂガスセルにおける光の吸収率が変化することを
示している。
あり、マイクロ波帯信号が照射されているＲｂガスセル
に光を透過させた場合、マイクロ波帯信号の周波数によ
ってＲｂガスセルにおける光の吸収率が変化することを
示している。
【図３】従来のルビジウム原子発振器における光マイク
ロ波ユニット周辺のブロック図である。
ロ波ユニット周辺のブロック図である。
１ 光マイクロ波ユニット ２ キャビティ ３ 光源 ４ ルビジウムガスセル ５ 受光素子 ６ マイクロ波変換部 ７ ６０ＭＨｚ発生部 ８ 検出部 ９ 比較部 １０ 光強度制御部 １１ ＶＣＸＯ
Claims (4)
- 【請求項１】 光マイクロ波ユニットの内部に外部から
供給される信号をマイクロ波帯の信号に変換するキャビ
ティと、 前記キャビティの内部に配置され、光を供給する光源
と、 前記キャビティを透過した光を電気信号に変換する受光
素子と、 前記キャビティ内部に光ポンピング法により前記マイク
ロ波帯の信号を原子共鳴するルビジウム（Ｒｂ）金属が
封入されたルビジウムガスセルとを備え、 さらに、 前記受光素子の出力信号を時間に対する変動量を算出し
て一定レベルになるように前記光源の出力強度を制御す
る出力制御手段とを備えていることを特徴とするルビジ
ウム原子発振器。 - 【請求項２】 前記信号は、６０Ｈｚ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】 前記出力制御手段は、 前記受光素子の出力信号から周波数制御信号のレベルを
検出してレベル信号を送出する検出部と、 前記レベル信号とあらかじめ定められた値を比較してそ
の結果を送出する比較器と、 前記比較器からの結果により制御信号を前記光源に送出
する光強度制御部とを含んでいることを特徴とする請求
項２記載のルビジウム原子発振器。 - 【請求項４】 前記比較器は、 周期的に前記レベル信号を取り込み、該レベル信号を前
記あらかじめ定められた値に更新することを特徴とする
請求項３記載のルビジウム原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17528896A JPH1022548A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ルビジウム原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17528896A JPH1022548A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ルビジウム原子発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1022548A true JPH1022548A (ja) | 1998-01-23 |
Family
ID=15993503
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17528896A Pending JPH1022548A (ja) | 1996-07-04 | 1996-07-04 | ルビジウム原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1022548A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232792A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 原子発振器 |
-
1996
- 1996-07-04 JP JP17528896A patent/JPH1022548A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232792A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Seiko Epson Corp | 原子発振器 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19990112 |