JPS5917902B2 - 原子発振器 - Google Patents
原子発振器Info
- Publication number
- JPS5917902B2 JPS5917902B2 JP7886376A JP7886376A JPS5917902B2 JP S5917902 B2 JPS5917902 B2 JP S5917902B2 JP 7886376 A JP7886376 A JP 7886376A JP 7886376 A JP7886376 A JP 7886376A JP S5917902 B2 JPS5917902 B2 JP S5917902B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cell
- frequency
- optical
- atomic
- lamp
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は原子発振器、さらに詳しくは光ポンピング法を
利用したガスセル形原子発振器の光−マイクロ波共振器
に関するものである。
利用したガスセル形原子発振器の光−マイクロ波共振器
に関するものである。
以下従来から一般に用いられているルビジウムガスセル
形原子発振器について説明する。
形原子発振器について説明する。
このルビジウムガスセル形原子発振器はＲｂ８７原子の
基底エネルギーにおける原子の超微細構造にもとずく遷
移周波数の永久不変性を利用したものである。フ 第１
図はその１例であつて光・マイクロ波共鳴部１と電圧制
御水晶発振器２およびその周辺回路３〜９よりなる。つ
ぎに第１図の回路について簡単に説明する。周辺回路に
おいてまず水晶発振器２は例えば５ＭＨ２の周波数をも
つて発振しその出５ 力は位相変調器３に印加されてこ
こで低周波発振器５の低周波たとえば１５５Ｈ２で位相
変調されて周波数逓倍器４に印加されここにおいて周波
数れζ１８倍に逓倍されて９０ＭＨ２とな沙混合器□に
印加される。一方において水晶発振器２の出力はフ 周
波数合成器６に印加されここにおいて例えば５．３ＭＨ
２の周波数が合成されて混合器７に入力される。この混
合器７においては周波数逓倍器４からの出力９０ＭＨ２
と周波数合成器６よりの出力５．３ＭＨ２が合成されて
整合器を介してバラク５ タダイオード１０ａに印加さ
れてバラクタダイオード１０ａによりー挙に６８３４Ｍ
Ｈ２に逓倍されたマイクロ波を出力する。一方において
、光・マイクロ波共鳴部１はルビジウムランプセル１１
、その反射器１２、ランプフ 励振器１３、ヒータコイ
ル１４、温度制御器１５、フィルタセル１６、その加熱
用抵抗巻線１７、温度制御器１８、ガスセル１９、空胴
共振器２０、加熱用抵抗巻線２１、Ｃ缶用ソレノイド２
２、Ｃ磁場用ソレノイド支持部材２３、光検出器２４や
ヲ 含んで構成され、その全体は磁気遮蔽ケース２５に
よつて遮蔽される。
基底エネルギーにおける原子の超微細構造にもとずく遷
移周波数の永久不変性を利用したものである。フ 第１
図はその１例であつて光・マイクロ波共鳴部１と電圧制
御水晶発振器２およびその周辺回路３〜９よりなる。つ
ぎに第１図の回路について簡単に説明する。周辺回路に
おいてまず水晶発振器２は例えば５ＭＨ２の周波数をも
つて発振しその出５ 力は位相変調器３に印加されてこ
こで低周波発振器５の低周波たとえば１５５Ｈ２で位相
変調されて周波数逓倍器４に印加されここにおいて周波
数れζ１８倍に逓倍されて９０ＭＨ２とな沙混合器□に
印加される。一方において水晶発振器２の出力はフ 周
波数合成器６に印加されここにおいて例えば５．３ＭＨ
２の周波数が合成されて混合器７に入力される。この混
合器７においては周波数逓倍器４からの出力９０ＭＨ２
と周波数合成器６よりの出力５．３ＭＨ２が合成されて
整合器を介してバラク５ タダイオード１０ａに印加さ
れてバラクタダイオード１０ａによりー挙に６８３４Ｍ
Ｈ２に逓倍されたマイクロ波を出力する。一方において
、光・マイクロ波共鳴部１はルビジウムランプセル１１
、その反射器１２、ランプフ 励振器１３、ヒータコイ
ル１４、温度制御器１５、フィルタセル１６、その加熱
用抵抗巻線１７、温度制御器１８、ガスセル１９、空胴
共振器２０、加熱用抵抗巻線２１、Ｃ缶用ソレノイド２
２、Ｃ磁場用ソレノイド支持部材２３、光検出器２４や
ヲ 含んで構成され、その全体は磁気遮蔽ケース２５に
よつて遮蔽される。
周囲において２６は巻線２１の加熱器、２？はＣ磁界制
御器である。か＜のごとく構成された光・マイクロ波共
鳴部１に卦いて、ルビジウムランプセル１１によつて放
出されたＲ皆７原子スベクトルフイルタセル１６により
その不要成分を取除かれてガスセル１９にいたる。この
ガスセル１９はソレノイドコイル２２によつて弱い定磁
界（Ｃフイールド）がかけられてその強さを変えること
により周波数の微調を行つている。さて空胴共振器２０
内に卦いてはバラクタダイオード１０ａによるマイクロ
波とルビジウム原子Ｒｂ８７による共振が一致すると光
が最小となり光検出器２４の出力は最小となる。これら
の共振が一致しないときには光検出器２４の出力が増幅
器９により増幅されその出力は位相検出器８を介して水
晶発振器を制御するようになつている。すなわち第１図
における光・マイクロ波共振器１に｝いてはＲｂ８７ラ
ンプセル１１、Ｒｂ８５フイルタセル１６訃よびＲｂ８
７共鳴セル１９の配置によつてＲｂ８７のマイクロ波遷
移周波数（６８３４６８・・・ＭＨｚ）を光−マイクロ
波二重共鳴現象で検出する機能をはたしている。その動
作はＲｂ８７の超微細構造にもとずく遷移周波数と等し
いマイクロ波を入力したときに光検出器２４の出力が最
低となる現象として検出される。原子発振器はこの共振
器に水晶発振器から逓倍合成して得られたマイクロ波周
波数がＲｂ８７の遷移周波数に一致するように共振器の
出力を利用して水晶発振器の周波数を制御するように構
成されている。したがつてこの共振器の周波数は直接原
子発振器の周波数安定性を左右し極めて重要なものであ
る。この共振器に訃いて各セルすなわちランプセル１１
．フイルタセル１６および共鳴セル１９は共鳴信号のＳ
／Ｎ訃よび安定性の点から通常ランプセルについては約
１００゜Ｃ１フイルタセル卦よび共鳴セルについては５
♂〜８『Ｃの温度で動作させることが必要であり温度変
動は１゜Ｃ以下に卦さえることが必要となる。
御器である。か＜のごとく構成された光・マイクロ波共
鳴部１に卦いて、ルビジウムランプセル１１によつて放
出されたＲ皆７原子スベクトルフイルタセル１６により
その不要成分を取除かれてガスセル１９にいたる。この
ガスセル１９はソレノイドコイル２２によつて弱い定磁
界（Ｃフイールド）がかけられてその強さを変えること
により周波数の微調を行つている。さて空胴共振器２０
内に卦いてはバラクタダイオード１０ａによるマイクロ
波とルビジウム原子Ｒｂ８７による共振が一致すると光
が最小となり光検出器２４の出力は最小となる。これら
の共振が一致しないときには光検出器２４の出力が増幅
器９により増幅されその出力は位相検出器８を介して水
晶発振器を制御するようになつている。すなわち第１図
における光・マイクロ波共振器１に｝いてはＲｂ８７ラ
ンプセル１１、Ｒｂ８５フイルタセル１６訃よびＲｂ８
７共鳴セル１９の配置によつてＲｂ８７のマイクロ波遷
移周波数（６８３４６８・・・ＭＨｚ）を光−マイクロ
波二重共鳴現象で検出する機能をはたしている。その動
作はＲｂ８７の超微細構造にもとずく遷移周波数と等し
いマイクロ波を入力したときに光検出器２４の出力が最
低となる現象として検出される。原子発振器はこの共振
器に水晶発振器から逓倍合成して得られたマイクロ波周
波数がＲｂ８７の遷移周波数に一致するように共振器の
出力を利用して水晶発振器の周波数を制御するように構
成されている。したがつてこの共振器の周波数は直接原
子発振器の周波数安定性を左右し極めて重要なものであ
る。この共振器に訃いて各セルすなわちランプセル１１
．フイルタセル１６および共鳴セル１９は共鳴信号のＳ
／Ｎ訃よび安定性の点から通常ランプセルについては約
１００゜Ｃ１フイルタセル卦よび共鳴セルについては５
♂〜８『Ｃの温度で動作させることが必要であり温度変
動は１゜Ｃ以下に卦さえることが必要となる。
この場合ランプセルと他のセルの設走温度差が大きいた
め互の熱的影響を排除することが各セルの温度安定性を
得る上で重要であるが一方では光学的に各セルが結ばれ
る必要があるためとくに共振器の小型化を計る上で問題
があつた。本発明の目的はこれらの欠点を解消し小型軽
量化の期待できる原子発振器を提供することにある。
め互の熱的影響を排除することが各セルの温度安定性を
得る上で重要であるが一方では光学的に各セルが結ばれ
る必要があるためとくに共振器の小型化を計る上で問題
があつた。本発明の目的はこれらの欠点を解消し小型軽
量化の期待できる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か＼る原子発振器は
水晶発振器の発振周波数を逓倍して原子の遷移周波数に
等しい周波数とし、該周波数を光マイクロ波共鳴部に導
き、該光・マイクロ波共鳴部がランプセルと、該ランプ
セルによつて放出した原子出力の不要成分を取除くフイ
ルタセルと、該フイルタセルを通過した光により照射さ
れる転移周波数に共鳴し前記逓倍周波数と比較を行なう
ガスセルと、該ガスセルの出力を検出する光検出器より
なり、該光検出器の出力により前記水晶発振器の発振を
制御する原子発振器に｝いて、前記光・マイクロ波共鳴
部の各セル間の光学的結合の少くとも１つに光フアイバ
一を使用したことを特徴とするものである。以下本発明
にか＼る原子発振器の実施例について第２図により詳細
に説明する。
水晶発振器の発振周波数を逓倍して原子の遷移周波数に
等しい周波数とし、該周波数を光マイクロ波共鳴部に導
き、該光・マイクロ波共鳴部がランプセルと、該ランプ
セルによつて放出した原子出力の不要成分を取除くフイ
ルタセルと、該フイルタセルを通過した光により照射さ
れる転移周波数に共鳴し前記逓倍周波数と比較を行なう
ガスセルと、該ガスセルの出力を検出する光検出器より
なり、該光検出器の出力により前記水晶発振器の発振を
制御する原子発振器に｝いて、前記光・マイクロ波共鳴
部の各セル間の光学的結合の少くとも１つに光フアイバ
一を使用したことを特徴とするものである。以下本発明
にか＼る原子発振器の実施例について第２図により詳細
に説明する。
第２図は第１図の光・マイクロ波共鳴部１のみを示すも
のであつて、基本的にはランプセル部１３とフイルタセ
ル部１６と共鳴セル部１９を分離してその間を光フアイ
バ一３０により光学的に結合したものである〇すなわち
、Ｒｂ８７ランプセルの光をレンズ３１等により集光し
光フアイバ一を通してさらにレンズを通してフイルタセ
ルに導くことによりランプ部を他の部分と熱的に分離す
ることを可能とするものである。
のであつて、基本的にはランプセル部１３とフイルタセ
ル部１６と共鳴セル部１９を分離してその間を光フアイ
バ一３０により光学的に結合したものである〇すなわち
、Ｒｂ８７ランプセルの光をレンズ３１等により集光し
光フアイバ一を通してさらにレンズを通してフイルタセ
ルに導くことによりランプ部を他の部分と熱的に分離す
ることを可能とするものである。
この場合レンズ３１は必ずしも必要でないことは云うま
でもない。これによりランプ部と他の部分が光学的に結
合され熱的に分離されるため各セルの温度の設定に対し
て自由度が大きくなりかつ相互の影響をほマ完全に排除
することが可能である〇また本発明によれは上記効果の
外につぎの効果がある。
でもない。これによりランプ部と他の部分が光学的に結
合され熱的に分離されるため各セルの温度の設定に対し
て自由度が大きくなりかつ相互の影響をほマ完全に排除
することが可能である〇また本発明によれは上記効果の
外につぎの効果がある。
通常原子発振器に利用する遷移周波数は磁場の影響を受
けるため共振器には磁気シールドを施こす必要があり従
来は光・マイクロ波共振器全体をシールドしていた。
けるため共振器には磁気シールドを施こす必要があり従
来は光・マイクロ波共振器全体をシールドしていた。
本発明によれば第１図むよび第２図の比較でも明らかな
ようにこのシールド部からランプセル部を外に出すこと
ができ共振器の小型軽量化に役立つ○さらにランプ部は
外部に対する光学的接続として光フアイバ一を用いるた
めに開口面積を無視できる程度に少なくすることが可能
となり保温効果を充分持たす設計が容易となることから
加熱電力の減少に役立つ。
ようにこのシールド部からランプセル部を外に出すこと
ができ共振器の小型軽量化に役立つ○さらにランプ部は
外部に対する光学的接続として光フアイバ一を用いるた
めに開口面積を無視できる程度に少なくすることが可能
となり保温効果を充分持たす設計が容易となることから
加熱電力の減少に役立つ。
さらに従来の光・マイクロ波共鳴部の構成では比較的大
電力る消費するランプ部から発生する不要磁場が共鳴セ
ル部へ及ぼす影響が問題となるが本発明ではこの影響を
ほと完全に排除することができる。
電力る消費するランプ部から発生する不要磁場が共鳴セ
ル部へ及ぼす影響が問題となるが本発明ではこの影響を
ほと完全に排除することができる。
以上はフイルタセルを共鳴部に取付けた場合について説
明したがフイルタセルをランプ部に取付けることも、ま
た各セル独立にして光フアイバ一で光学的に結合するこ
とも可能である。
明したがフイルタセルをランプ部に取付けることも、ま
た各セル独立にして光フアイバ一で光学的に結合するこ
とも可能である。
また以上の説明においてはルビジウムガスセル形原子発
振器の場合について説明したが本発明は光ポンピング法
による他の原子発振器に適用できることはもとより光ポ
ンピング法による磁力計への適用も可能であることは勿
論である。
振器の場合について説明したが本発明は光ポンピング法
による他の原子発振器に適用できることはもとより光ポ
ンピング法による磁力計への適用も可能であることは勿
論である。
第１図は従来の原子発振器の１例、第２図は本発明にか
＼る原子発振器の１実施例である。
＼る原子発振器の１実施例である。
Claims (1)
- １ 水晶発振器の発振周波数を逓倍して原子の遷移周波
数に等しい周波数とし、該周波数を光・マイクロ共鳴部
に導き、該光・マイクロ波共鳴部がランプセルと、該ラ
ンプセルによつて放出した原子スペクトルの不要成分を
取除くフィルタセルと、該フィルタセルを通過した光に
より照射される遷移周波数に共鳴し前記逓倍周波数と比
較を行なうガスセルと、該ガスセルの出力を検出する光
検出器よりなり、該光検出器の出力により前記水晶発振
器の発振を制御する原子発振器において、前記光・マイ
クロ波共鳴部の各セル間の光学的結合の少くとも１つに
光ファイバーを使用したことを特徴とする原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7886376A JPS5917902B2 (ja) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | 原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7886376A JPS5917902B2 (ja) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | 原子発振器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS535555A JPS535555A (en) | 1978-01-19 |
| JPS5917902B2 true JPS5917902B2 (ja) | 1984-04-24 |
Family
ID=13673655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7886376A Expired JPS5917902B2 (ja) | 1976-07-05 | 1976-07-05 | 原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5917902B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9707670B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-07-18 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Motor-driven screwdriver |
| US9715812B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-07-25 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Motor-driven screwdriver operation information indicator and motor-driven screwdriver with operation information indicating function |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56132548A (en) * | 1980-03-21 | 1981-10-16 | Olympus Optical Co Ltd | Automatic analyzer |
| JPS56151964U (ja) * | 1980-03-29 | 1981-11-13 | ||
| CA1261719A (en) * | 1984-08-21 | 1989-09-26 | Gary W. Howell | Analysis instrument having a blow molded reaction chamber |
| JP2643808B2 (ja) * | 1993-11-17 | 1997-08-20 | 日本電気株式会社 | ルビジウム原子発振器 |
-
1976
- 1976-07-05 JP JP7886376A patent/JPS5917902B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9707670B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-07-18 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Motor-driven screwdriver |
| US9715812B2 (en) | 2013-10-22 | 2017-07-25 | Nitto Kohki Co., Ltd. | Motor-driven screwdriver operation information indicator and motor-driven screwdriver with operation information indicating function |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS535555A (en) | 1978-01-19 |
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