JPS5828883A - ガスセル型原子発振器 - Google Patents

ガスセル型原子発振器

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JPS5828883A
JPS5828883A JP12533781A JP12533781A JPS5828883A JP S5828883 A JPS5828883 A JP S5828883A JP 12533781 A JP12533781 A JP 12533781A JP 12533781 A JP12533781 A JP 12533781A JP S5828883 A JPS5828883 A JP S5828883A
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JP
Japan
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cell
heating
resonator
atomic oscillator
cell type
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JP12533781A
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Toshio Hashi
橋 利雄
Kazuharu Chiba
千葉 一治
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/26Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は光ポンピングを利用したガスセル型原子発振器
に関し、特にルビジウムガスセル3り原子発振器におけ
る光マイクロ波共鳴部の棺・造改良に関する。
ルビジウムガスセル型原子発振器は、ルビジウム原子の
共鳴周波数を基準として、電圧制御水晶発振器を自動制
御する方式の高安定発振器であって、特に長期周波数安
定度が優れている。このため、この発振器は、通信、放
送、計測等において、高い周波数安定度を有する発振器
を必要とする各種装置に利用されている。
従来のこのようなルビジウムガスセル型原子発振器は一
般に第1図に示す構成を有するものである。すなわち、
該発振器は光マイクロ波共喧1部11と、電圧制御水晶
発振器12と、周波数逓倍合成器13等から構成されて
いる。光マイクロ波共鳴部11け、ランプセル(光源ラ
ンプ)1、ランプ励振コイル2、反射鏡3aを有するラ
ンプ収容器3、ランプ励振器4、フィルタセル5、祭服
共振器6、共鳴セルフ、光検出器8、ザーがアンプ9、
逓倍器10、ヒータ巻線14,15.16及び温度制御
器17.18.19等から構成されている。
ルビジウム(Rb)には、2種類のアイントウプRb 
 とRh  があり、ランプセル1にはRh  が、フ
ィルタセル5にけRb85が、そして共鳴セルフにはR
b  が封入されている。ランプセル1はランプ励振コ
イル2を介してランデ励振器4により高周波放電発光す
る。この発光した光は、フィルタセル5を5m城1する
とき、そのうちの不要な?成長の介が該フィルタセル5
によって吸収され、FJ+望の波長成分の光のみが共鳴
セルフ K入射する。捷た、箱′。
圧1lil制御水晶発振器12の出力化−号VJ所定の
回路(図示yzL)に導かれると共に、一方でし1周波
数逓倍合成器13及び逓倍3:i 10に導かね、これ
らの装置1t3,1oによってその周波数がルビジウム
Rh  の共111周波数6834.68・= MII
’z (7イクロ波)捷でたかめられて、9胴共振器6
に入力される。9胴共振器6に入力きれたマイクロ波の
周波数カ共鳴セルフ内のルビジウムR1)  の共鳴周
波数(6834,68・・・■(z)と完全に一致する
と、光マイクロ波二重共鳴が起シ、共鳴セルフf通るフ
ィルタセル5からの光が該共鳴セルフ V(よって吸収
される。このため共11シセル7から光ゆ知器8への入
射光が減少するので光検知器8の検出IH力が減少する
。この光検知器8の出力信月61ザー1」?アンプ9を
介して電圧制御水晶発振器12’に入力さ)1、この0
1月によってtlj圧制伺1水品発振器12が制御され
る。従って、該水晶発振器12のl]1力周波周波数ル
ビジウムRb  の極めて安定した共鳴周波数(683
4,68・・・■Iz)を基準として制御されるため、
窩安定なものとなる◎また、このようなルビジウムガス
セル型原子発振器においては、光マイクロ波共鳴部11
内のランプセル1、フィルタセル5′E/び共鳴セルフ
け、が適温度が互いに、異なるため、一般に独立に温度
制御されている。このため、上記ランプ収容器3と突胴
共振器6け共に加熱槽としての機能も兼有し、フィルタ
セル5には加熱槽5′が設けられている。しかしながら
、このように構成プれたルビジウムガスセル原子発振器
は、その周波数の安定度は高いが、非常に大がかりなも
ので、形状が大きく構造が複御で高価であるO このようなガスセル型原子発振器を小形化するために第
2[り1に示す様な構成の光マイクロ波共鳴部11′が
提案されている。図において、前出の第1図と同一部分
には同一の符号が伺されている。
図示のように、ルビジウムRb85とRb87の混合体
(3J が封入された唯一の集積セル20が設けらね、該集積セ
ル20がAil出の第1図におけるランプセル1、フィ
ルタセル5及び共鳴上ルアの使・・きを全て御ねている
ヰ、のである。すηわち、集積セル20はその小径部が
光源ランプ(ランプセル)20aとして、その大径部が
フィルタセルをち)Fねた共「(a2セル20bとして
形成されている。また第1シlにおけるランプ収容器3
と苧胴共11.j器6とゲ一体化して形成されこの両者
の4・ぷ征Ml!不する9胴共振器6′が設けられてい
る。このように、第11BXIの名種セルの代りに集積
セル20ただ一つだけですむように構成されたため、光
マイクロ波共鳴1”ll’の構造9林か・めてt6゛1
単となり、かつ形状も大暢に小形化されている。尚、こ
の場合も9胴共振器6′す゛集積セル20の加熱槽とし
ての機lit’も兼不゛している。
また、第1図又は第2し1に示すルビジウムがスセル原
子発振器においては、各セルをその最適動作温度に維持
するための各別〃(槽は、その引用に加熱片ヒータ巻線
14,15.16がそれぞれ巻(4) 刑され、温度制御器17,18.19によって加熱電力
が制御される。慣に、第1図に示す従来の一般的な構成
のマイクロ波共振部11においては、各セルの加熱槽の
端楯・に光通連用の貫通孔を設ける必要がある。このた
め各セルは極めて不完全な加熱槽に収容されておシ、外
気温の影響を受けやすい。しかも加〃(、装置の構造が
複雑で組立も炉頂である。才た、第2図に示す構成のマ
イクロ波共振部11′においては、熱伝導率の大きい材
料、例えばアルミニウム、銅等から形成された加熱槽で
集積セル20を完全に囲むことができるため、外気温の
影響及び組立の複雑さが緩和される。しかしながら、こ
のマイクロ波共振部11′でもその形状の小形化、組立
上の複雑さ等において、まだ充分満足できるものではな
い。
依って、本発明の目的はルビジウムガスセル型原子発振
器における光マイクロ波共鳴部の構造を更に小形簡略化
したガスセル型原子発振器を提供することにある。
この目的を達成するために、本発明に依れば、ガスセル
ill原子発振器における光マイクロ波共振部において
、空胴共振器と光yRンビング用ランデ用ランプのラン
プ励振回路とを実装置7たプリント板を一体的に結合し
たことを特徴とするガスセル型原子発振器が拵供される
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳細に酸1
明する。
第3図は本発明に保る実施例のガスセル型坤、子発振器
におけるマイクロ波共鳴部11″の断面図、第4図は第
3図のマイクロ波共鳴部1】“の分解斜親図である。[
ン1において、前出の第2図と同一部分には同一符号が
付されている。従って、2はランプ励振コイル、6“け
空胴共振器、8け光検知器、20は集積セル、21に」
゛加熱用トランジスタ、22は誘電体、23はプリン)
Qを示す。くと胴共振器6“は、第2図の場合と同様に
、ランデ収芥器と空胴共振器とを一体化したもので集積
セル20の加熱槽としての機能も兼有するものである。
甘た、集積セル20も同様にランプセル(光源ランプ)
、フィルタセル及び共鳴セルの働きを全て兼ねているも
ので、その小径部が光源ランプ20aとして、その大径
部がフィルタセル4兼ねた共鳴セル20bとして形成さ
れているものである。プリン)’1N23には、図示し
ていないが、温度制徊1回路とランプ励振回路とが実装
され、さらに加熱用トランジスタ21が加熱槽(即ち、
空胴共振器6″)と一体的に結合できるように実装され
ている。
一般に、形状が大きく熱容郊も大きい加熱槽では、ヒー
タ巻線で加熱することにより、均一な温度分布をイHる
ことができるが、加熱用トランジスタだけによる加熱で
電力[1熱個所が局所的になるため一様な温度分布は得
にくい。前出の従来の共鳴セル用加熱槽(即ち、空胴共
振器)は形状が大きすぎて力11熱用トランジスタのみ
で加熱することが不可能であった。そこで本発明では、
第3図に示すように、空胴共振器6“内部の周辺壁間部
に円餉状の防電体22を挿着することにより、空胴共振
器6“の小形化が可能となり、大幅に小形化されている
。この誘電体22は、例えばテフロンなどの高周波損失
の少い材享1からなるもので、またその肋電率が9気よ
りも高いので9胴共振器6“の小形化を可能ならしめる
ものである。従って、このように小形化された空胴共振
器6“をアルミニウム、銅等の熱伝導率の良好なfJ料
から形成し、加熱用トランジスタ21を加熱槽(即ち、
空胴共振器6″)に密着固定して加熱することによゆ、
ヒータ巻線を使用しなくとも充分な加熱効率と温度−補
性が得られる。従って、この加熱槽(空胴共振器6“)
と加熱用トランジスタ21f上記プリントイか23上に
一体的に結合化することによシ、極めて構造が簡単で、
組立が容易でかつ形状が小形化された光マイクロ波共鳴
部11“を形成することができる。第3図に示すように
、空胴共振器6″と加熱用トランジスタ21とプリント
板23は固定ねじ24(第4図参照)によって簡単に互
に密着結合できる。
尚、上記実施例では、加熱用トランジスタ21が1個の
場合を例示したが、これを松数個に増加することもでき
る。例えば、別の加熱用トランジスタを空胴共振器6“
の端面個所A(第3ト1)に埋設することもできる。こ
の場合は、抜数個の加熱用トランジスタを並列又は直列
に接続すればよい。これにより、加熱電力が各トランジ
スタに分相され、加熱個所が分散するため、比較的体積
の大きい加熱槽でも、容易に均一な温度分布がK”4ら
れる。またこの場合では、各トランジスタの配設位置を
適当に選ぶことにより、加熱各部の搗m分布を倣細に変
えることができるため、従来の加熱槽におけるヒータ巻
線の疎密調整又は温度センサ配設位置の調節と同じ効果
が得られる。
1だ、加熱用トランジスタ21と同時に光源ランプ励振
用トランジスタを加熱槽(を胴共振器6″)に密着固定
させることも可能である。この場合は、光源ランプ励振
用トランジスタの消費電力も加熱用として有効に利用で
きるので、原子発振器の消費電力が減少する。
さらに、上記実施例では、空胴共振器6″に払電体22
f、挿着した例を示したが、本発明はこれに限定される
ものでなく、を胴共振器6“の励振モードを変えること
により小形化が可#1コである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の一般的なガスセル型Kj子発振器の構成
説明し1、第2図は第11ン1の原子発折器を小形化す
るために提案はれている従来の光マイクロ波共鳴剖の構
成説明図1、第3図は木兄Iす1に優る伸子発振器にお
ける光マイクロ波共鳴HBの一実IAj例を示す図、紺
4図けW73図1の光マイクロ波共鳴部の分解斜初し1
である。 1.20a・・・ランプセル(光淵うンゾ)、2・・・
ランプ励振コイル、3・・・ランプ収容器、4・・・ラ
ンプ励振器、訃・・フィルタセル、6+6’+6“・・
・9胴共振器、7,20b・・・共鳴セル、8・・・光
検出器、11゜11’、11”・・・光マイクロ波共鳴
部、12・・・電圧制御水晶発振器、13・・・周がI
数逓仏・冶成器、14゜15.16・・・ヒータ巻線、
17.18.19・・・温度制御器、20・・・集積セ
ル、21・・・加熱用トランジスタ、22・・・誘ti
t体、23・・・プリン)&、24・・・固定ねじ。 (11) 犯−〇 Qで

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. ガスセル型原子発振器における光マイクロ波共振部にお
    いて、祭服共振器と光Iンビング用ランプの収容器を一
    体化した加熱槽に、骸加熱槽の加熱用トランジスタと温
    度制御回路及び該光ポンピング用ランプのランプ励振回
    路と′(i7実装したプIJント板を一体的に結合した
    ことを特徴とするガスセル型原子発振器。
JP12533781A 1981-08-12 1981-08-12 ガスセル型原子発振器 Granted JPS5828883A (ja)

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JPS6358386B2 JPS6358386B2 (ja) 1988-11-15

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JP2007335937A (ja) * 2006-06-12 2007-12-27 Epson Toyocom Corp 原子発振器及び原子発振器の温度制御方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5164895A (ja) * 1974-10-09 1976-06-04 Furiikuenshii Ando Taimu Shisu

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