FR2541047A1

FR2541047A1 - Resonateur a cavite pour un etalon de frequence atomique

Info

Publication number: FR2541047A1
Application number: FR8402281A
Authority: FR
Inventors: Tae Moo Kwon; Howard Ernest Williams
Original assignee: Litton Systems Inc
Current assignee: Northrop Grumman Guidance and Electronics Co Inc
Priority date: 1983-02-16
Filing date: 1984-02-15
Publication date: 1984-08-17
Also published as: IL70916A; IT1177560B; IT8447693A0; FR2541047B1; IL70916A0; DE3405570A1; GB2136636A; SE8400820D0; US4495478A; CA1200859A; GB2136636B; SE8400820L; GB8404072D0; NO840554L; JPS59158102A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES RESONATEURS A CAVITE MICRO-ONDE. UN RESONATEUR MICRO-ONDE EST FORME PAR UNE STRUCTURE METALLIQUE CREUSE COMPRENANT ESSENTIELLEMENT UN CORPS INFERIEUR 22 ET UN COUVERCLE 20 ET PREVUE POUR PERMETTRE L'EXISTENCE D'UNE ONDE STATIONNAIRE DE MODE TE. UN ELEMENT DIELECTRIQUE 36 EST LOGE A L'INTERIEUR DU COUVERCLE POUR CONCENTRER LE CHAMP ELECTROMAGNETIQUE, DE FACON A CONDUIRE A UN FAIBLE ENCOMBREMENT ET A COUPLER EFFICACEMENT UN CHAMP MAGNETIQUE UNIFORME ET D'ORIENTATION PRESELECTIONNEE, VERS UNE CELLULE D'ABSORPTION A VAPEUR DE METAL ALCALIN QUI EST LOGEE DANS LE RESONATEUR. APPLICATION AUX ETALONS DE FREQUENCE ATOMIQUE A VAPEUR DE METAL ALCALIN.

Description

La présente invention concerne des perfectionne-

ments aux étalons de fréquence atomiques à cellule à vapeur métallique L'invention porte plus particulièrement sur un résonateur à cavité microonde perfectionné prévu pour l'utilisation dans de, tels systèmes. On utilise couramment des étalons de fréquence atomiques pour réguler la fréquence d'oscillateurs à quartz

qui ont par ailleurs une stabilité de fréquence insuffisan-

te Fondamentalement, de tels systèmes tentent-de verrouil-

ler la fréquence de l'oscillateur à quartz sur la fréquence

naturelle d'oscillation d'un élément tel qu'un métal alcalin.

La fréquence associée à l'élément correspond à la différence d'énergie entre les deux niveaux de structure hyperfine de

l'état fondamental de l'atome qui, pour l'isotope 87 Rb, cor-

respond à environ 6,83 G Hz.

Le principe de la régulation de l'oscillateur à quartz fait appel à un système à résonance atomique, qui

comprend généralement une lampe à décharge dans un gaz em-

plie de la vapeur du métal alcalin désiré (par exemple le

rubidium), qui est alignée optiquement avec une cellule con-

sistant en une ampoule de verre dans laquelle on a fait le vide et qu'on a emplie avec le métal alcalin évaporé, et avec un récepteur de lumière photosensible placé de façon à détecter la lumière émanant de la lampe, après passage à travers la cellule Un tel système est décrit par exemple

dans le brevet US 3 798 565.

Dans un tel système, le spectre lumineux de l'élé-

meit sélectionné qui est rayonné par la lampe (qui, incidem-

ment, produit une décharge sous l'effet de l'application d'énergie RF), est absorbé par le rubidium dans la cellule

d'absorption, selon un processus appelé absorption par ré-

sonance, ou "pompage optique", dans lequel on modifie de façon préférentielle les populations dféquilibre des deux

états fondamentaux hyperfins Ce processus réduit la capa-

cité d'absorption de lumière de la vapeur contenue dans la cellule, ce qui fait qu'au bout d'un certain temps, on peut détecter une augmentation de l'intensité de la lumière qui

atteint le photodétecteur après avoir traversé la cellule.

Dans un étalon de fréquence atomique, qui est un type de système asservi, on produit une action s'opposant à l'effet du processus de pompage optique sur les propriétés

d'absorption de lumière de l'élément contenu dans la cellu-

le, et on amène à zéro le "signal d'erreur"'résultant, par l'injection d'énergie électromagnétique de fréquence égale à celle de la résonance atomique de l'élément contenu dans la cellule d'absorption On utilise couramment une cavité micro-onde dans un système d'étalon de fréquence atomique

pour coupler l'énergie électromagnétique injectée aux ato-

mes de la vapeur contenue dans la cellule La cavité micro-

onde (résonateur) est conçue de façon à résonner à la fré-

quence atomique de l'élément, pour assurer une injection efficace de l'énergie électromagnétique, cette énergie étant obtenue par multiplication de fréquence du signal de sortie de l'o Bcillateur à quartz qui est contrôlé Lorsque

la fréquence obtenue pour l'énergie électromagnétique in-

jectée est précisément égale à la fréquence atomique de

l'élément, l'effet du processus de pompage optique est in-

versé, et l'absorption de lumière par l'élément contenu

dans la cellule augmente notablement, et l'élément photo-

sensible détecte cet effet Un système de réaction, connec-

té au résonateur et au photodétecteur, utilise alors la

variation détectée de la propriété d'absorption pour con-

trôler et piloter la fréquence de l'oscillateur à quartz de façon à l'amener à sa valeur nominale présélectionnée et à

la maintenir à cette valeur.

Le fonctionnement efficace d'un étalon de fré-

quence atomique conforme à la configuration générale et au

mode de fonctionnement décrits ci-dessus impose de nombreu-

ses exigences concernant le résonateur à cavité micro-onde du système Comme on l'a mentionné, il doit être accordé

avec précision sur la fréquence de résonance du métal alca-

lin pour assurer une injection efficace de l'énergie élec-

tromagnétique à la fréquence désirée De plus, il doit de

préférence favoriser l'interaction entre l'énergie électro-

magnétique injectée et la cellule et son contenu Dans le passé, des résonateurs à cavité cylindrique ont été conçus pour permettre l'existence des modes TE 011 et T a 1 La première structure (TE 011) procure généralement un couplage

efficace avec la cellule d'absorption Cependant, les struc-

tures des cavités sont trop grandes pour être acceptables pour l'utilisation dans des aéronefs ou des satellites Par

exemple, des cavités cylindriques pour le mode TE 011 néces-

sitent, au minimum, un diamètre d'environ 6,3 cm et une longueur d'environ 2,5 cm pour fonctionner efficacement On peut concevoir la cavité pour le mode TE 111 de façon qu'elle ait une plus petite taille; une cavité d'environ 2,5 cm de

diamètre et de longueur permet l'existence de ce mode Ce-

pendant, du-fait de la nature de l'onde stationnaire TE 111, l'énergie électromagnétique qui est injectée dans la cavité n'est pas couplée efficacement vers la cellule d'absorption

interne, du fait que le flux magnétique de l'énergie injec-

tée est concentré vers les bords de la cavité.

L'invention aborde et résout les problèmes pré-

cédents de l'art antérieur, ainsi que d'autres, en procurant

un résonateur à cavité rectangulaire pour un'étalon de fré-

quence atomique à cellule à vapeur métallique Le résonateur

comprend un corps pratiquement rectangulaire ayant une ca-

vité interne destinée à permettre l'existence d'énergie électromagnétique de mode TE 101 Des moyens sont prévus pour

orienter de façon préférentielle cette énergie électromagné-

tique de mode TE 101.

Un aspect supplémentaire de l'invention porte sur un résonateur à cavité de mode TE 101 Le résonateur comprend un corps qui comprend un couvercle et un corps inférieur ayant une cavité interne pratiquement rectangulaire Le

corps comporte une paire d'ouvertures à des extrémités op-

posées, pour le montage de lentilles optiques Un élément diélectrique pratiquement plan est placé à l'intérieur du couvercles Des moyens sont prévus pour orienter de façon préférentielle l'énergie électromagnétique à' l'intérieur

de la cavité.

D'autres caractéristiques et avantages de l'in-

vention seront mieux compris à la lecture de la description

qui va suivre d'un mode de réalisation et en se référant aux dessins annexés, sur lesquels les éléments semblables sont toujours désignés par les mêmes références numériques, et sur lesquels: la figure 1 est une vue latérale d'un système à résonance atomique (encore appelé "module de physique") dans lequel l'invention est incorporée; la figure 2 est une vue en perspective éclatée d'un résonateur à cavité micro-onde conforme à l'invention;

les figures 3 A et 3 B sont respectivement un sché-

ma électrique et une coupe partielle du couvercle du réso-

nateur à-cavité, ayant pour but d'illustrer des moyens des-

tinés au montage d'un circuit d'injection d'énergie, en as-

sociation avec l'invention; la figure 4 est une coupe du résonateur à cavité ayant pour but de montrer les lignes de flux magnétique qui sont produites à l'intérieur; et

la figure 5 est un graphique qui montre des para-

mètres de conception pour un résonateur à cavité conforme à l'invention.

On va maintenant considérer les dessins, sur les-

quels la figure 1 est une vue latérale d'un système à réso-

nance atomique dans lequel est incorporé un dispositif con-

forme à l'invention O Le système, qui est monté sur un socle d'alignement 10, comprend une lampe à décharge RF, 12, une

cellule filtre 14 et une cavité résonnante 16 Des conduc-

teurs 18 fournissent de l'énergie RF à une bobine qui en-

toure et excite une ampoule sans électrode à l'intérieur de la lampe 12, qui contient une vapeur de métal alcalin Des

moyens sont prévus pour réguler la température et la pres-

sion de la vapeur à l'intérieur de l'ampoule Dans le cas o on emploie le 7 Rb, ses raies spectrales DI et D 2 cons-

tituent le spectre de la lumière émise.

la lumière sort de la lampe 12 et traverse sous la forme d'un faisceau la cellule filtre 14 dans laquelle

l'un des deux états fondamentaux de l'isotope 87 Rb est ré-

duit par l'injection de l'isotope 85 Rb la réduction de l'un des états fondamentaux permet à la lumière du rubidium d'effectuer un pompage optique du rubidium contenu dans une cellule d'absorption classique, à l'intérieur du résonateur

à cavité 16.

Le résonateur 16 présente une structure de forme

générale rectangulaire qui comporte deux éléments métalli-

ques creux principaux, à savoir un couvercle amovible 20 et un corps inférieur 22 Des paires de brides circulaires 24 et 26 sont formées en association avec des extrémités opposées du résonateur 16 Les paires de brides 24 et 26 forment des bobines pour des enroulements de fil respectifs 28 et 30 Des courants appliqués aux enroulements 28 et 30

établissent à l'intérieur du résonateur -16 un champ magné-

tique constant qu'on appelle un "champ C" Ce champ effec-

tue "l'accord fin" de la cellule d'absorption au rubidium

qui se trouve à l'intérieur, grâce à quoi l'étalon de fré-

quence atomique est non seulement stable, mais précis Une

fente 32 dans une paroi latérale du résonateur 16 est si-

tuée au début d'un passage horizontal à l'intérieur du couvercle 20, prévu pour l'insertion d'une longueur de conducteur qui forme un élément rayonnant ou une boucle d'un circuit d'injection d'énergie qui est attaqué par l'oscillateur régulé Comme on le verra plus clairement sur la figure 3 E, l'orientation de cet élément, qui est

rendue possible par la configuration particulière des élé-

ments du résonateur 16, assure une excitation préférentielle

du champ TE 101 à l'intérieur de la cavité 16 Un boîtier cy-

lindrique 34 qui forme une partie du résonateur 16 est prévu pour recevoir un photodétecteur (non représenté) On peut utiliser dans l'étalon de fréquence atomique à cellule à

vapeur métallique de la figure 1 l'un quelconque de diffé-

rents dispositifs de ce type, ayant un signal de sortie qui

réagit à l'intensité de la lumière reçue sur une surface.

Un mode de réalisation réel d'un tel système utilise un

photodétecteur au silicium dénommé "General Purpose Detec-

tor" (détecteur universel), du type commercialisé par la

firme Silicon Detector Corporation, Newbury Park, Califor-

nie, E U A. la figure 2 est une vue en perspective éclatée et

agrandie de la cavité résonnante micro-onde 16 de l'inven-

tion Sur cette figure, la cavité est vue du côté opposé à

celui de la figure 1, pour pouvoir plus facilement illus-

trer complètement l'invention Comme on peut le voir, le résonateur 16 consiste de façon générale en un assemblage

de trois éléments: le couvercle amovible 20, le corps in-

férieur 22 et un élément en matière diélectrique 36, prati-

quement plan A l'état assemblé, l'élément 36 est logé à

l'intérieur du couvercle 20 et sa surface supérieure af-

fleure pratiquement le sommet du couvercle creux 20 Cet

élément est fixé au moyen de vis 38, 40, 42 et 44, asso-

ciées à des éléments d'assemblage correspondants dans les

coins du couvercle 20 et du corps inférieur 22 La structu-

re en deux parties de la cavité permet, avec un minimum de perturbations pour le mode d'onde stationnaire désiré à l'intérieur de la cavité, d'introduire de façon simple une cellule d'absorption à l'intérieur du corps inférieur 22,

avant l'utilisation, en donnant la possibilité de réutili-

ser cette cellule La structure permet également d'accéder aisément à l'intérieur de la cavité 16 dans un but de

maintenance et/ou de réparation.

Comme on le voit sur la figure 2, le corps infé-

rieur 22 présente une structure d'un seul tenant et d'un encombrement réduit, avec les brides circulaires 24 et 26 formées à des extrémités opposées de la chambre intérieure du corps inférieur 22 en métal, de préférence en laiton On voit que le bottier cylindrique 34 destiné au montage d'un photodétecteur approprié est concentrique par rapport aux brides circulaires 24 et 26 qui, comme mentionné ci-dessus,

font fonction de bobines pour des conducteurs en fil fin.

Des ouvertures sont formées dans les parois d'ex-

trémités opposées du corps inférieur 22, pour monter des

lentilles de focalisation 46 et 48 Dans un système à réso-

nance atomique complètement assemblé, la lentille 46 est

placée entre la cellule filtre 14 et la cellule d'absorp-

tion (non représentée), à l'intérieur du corps inférieur creux 22, en ayant pour but de focaliser dans la cellule

d'absorption le faisceau spectral de rubidiun filtré, tan-

dis aue la lentille 48, placée entre la cellule et le pho-

todétecteur (non représenté) monté à l'intérieur du boitier 34, a pour action de concentrer la lumière sur la surface

de silicium photosensible du photodétecteur.

Une encoche semi-circulaire 50 est située dans un bord supérieur d'une paroi latérale du corps inférieur 22 L'encoche semi-circulaire 50 correspond à une encoche

semi-circulaire 52 dans le bord inférieur associé d'une pa-

roi latérale du couvercle amovible 20 de façon à former, à l'état assemblé, un orifice circulaire 'our l'insertion

d'une vis d'accord 54 à l'intérieur du résonateur Une en-

coche 56 dans le fond-de l'élément diélectrique 36, qui s'étend sur toute sa largeur, permet l'insertion de la vis d'accord 54 jusqu'à la profondeur appropriée pour effectuer un accord fin du résonateur 16 afin de corriger les erreurs qui résultent des tolérances de fabrication et de causes similaires. En retournant à -l'élément diélectrique 36, on voit

qu'une seconde encoche 58 est formée dans sa surface supé-

rieure Comme l'encoche 56, l'encoche 58 est orientée pa-

rallèlement aux parois d'extrémité du corps inférieur 22.

Comme on le voit sur la figure 3 B, cette orientation est une caractéristique très importante du résonateur 16 qui permet d'introduire dans la fente 32 (représentée sur la figure 1) dans le côté du couvercle 20, une longueur d'un

élément de circuit rayonnant ayant une orientation préférée.

L'orientation de cet élément rayonnant a pour action d'ali-

gner l'onde stationnaire à l'intérieur de la cavité du ré-

sonateur 16 dans la direction représentée sur la figure 4, de façon que le champ magnétique pratiquement uniforme qui est établi à l'intérieur de la cavité soit couplé de façon

optimale vers la cellule d'absorption.

L'encoche 58 se termine approximativement au cen-

tre de la face supérieure de l'élément diélectrique 36 La terminaison de l'encoche 58 est semi-circulaire et alignée

avec un trou 60 dans la partie supérieure du couvercle 20.

On verra sur la figure 3 B que le trou 60 reçoit la diode à récupération instantanée du circuit destiné à injecter de

l'énergie électromagnétique dans le résonateur à cavité 16.

La figure 3 A est un schéma électrique d'un circuit classique prévu pour l'injection d'énergie électromagnétique

dans une cavité telle que le résonateur 16 Le circuit ac-

cepte un signal de sortie d'environ 120 M Hz qui est obtenu

à partir du signal de sortie de l'oscillateur à quartz con-

tr 8 lé, par l'intermédiaire d'une configuration classique

d'étages multiplicateurs-de fréquence Ce signal est appli-

qué à un accès d'entrée 62 du circuit qui comprend un con-

densateur de découplage 64, une diode à récupération ins-

tantanée 66, une longueur de conducteur rayonnant 68 et la

paroi supérieure du couvercle du résonateur à cavité 16.

Comme il est bien connu, la diode 66 fonctionne en généra-

teur d'harmoniques, en produisant un signal de sortie qui contient de nombreux harmoniques du signal d'entrée, parmi lesquels le cinquanteseptième harmonique de la fréquence

d'entrée de 120 M Hz est à 6,83 G Hz, c'est-à-dire la fré-

quence atomique du rubidium Du fait que le résonateur 16

est prévu et accordé de façon fine pour cette même fré-

quence, la totalité du signal d'entrée appliqué au résona- teur 16 est pratiquement à la fréquence de 6,83 G Hz Comme indiqué ci-dessus, l'énergie électromagnétique injectée à

cette fréquence donne lieu à une interaction avec la cellu-

le d'absorption au rubidium pour produire une inversion dé-

tectable du processus de pompage optique.

Ia figure 3 B est une coupe transversale d'une par-

tie du résonateur 16, selon un plan de coupe traversant le

trou 60 Cette coupe montre une partie du circuit d'injec-

tion représenté schématiquement sur la figure 3 A et qui

n'apparaft pas sur les autres figures les éléments physi-

ques représentés sur la figure 3 B sont numérotés conformé-

ment à la numérotation de ces éléments (représentés sché-

matiquement) sur la figure 3 A De plus, des lignes de flux magnétique résultant du champ qui entoure le conducteur rayonnant 68 sont représentées en 72 Comme on le voit, le champ magnétique est pratiquement parallèle à la longueur du résonateur 16 Cette configuration du champ TE 101 est

une conséquence directe de l'orientation de l'encoche supé-

rieure 58, transversale par rapport à la longueur du réso-

nateur 16 Une telle orientation de l'encoche 58 permet à la boucle de courant du conducteur 68 d'être disposée de façon appropriée pour que, par l'application de la règle bien connue de la main droite au courant qui circule sur la

longueur de l'élément rayonnant 68, on obtienne l'orienta-

tion du champ H de la figure 3 B (et de la figure 4).

La figure 4 est une coupe longitudinale du réso-

nateur 16, dans une direction orthogonale à la coupe repré-

sentée sur la figure 3 E, et traversant le trou 60 On voit

que la cellule d'absorption 70, qui est représentée à l'in-

térieur du résonateur 16, rencontre un ensemble de lignes de champ magnétique parallèles à sa longueur et représentant des lignes de flux magnétique de mode TE 101 Comme mentionné ci-dessus, l'orientation du conducteur rayonnant 68 aligne l'onde stationnaire TE lo à l'intérieur de la cavité de façon que le champ magnétique soit aligné dans une direction pratiquement parallèle à la longueur du résonateur 16 Il en

résulte qu'un flux magnétique pratiquement uniforme est pré-

sent sur toute la longueur de la cellule au rubidium 70.

Comme il est bien connu, un tel flux uniforme concentré à l'intérieur de la région occupée par la cellule 70 produit

un couplage très efficace du champ magnétique avec les ato-

mes de rubidiun Il en résulte que l'absorption de lumière par le rubidium contenu dans la cellule 70 est très sensible à la fréquence de l'énergie électromagnétique injectée et elle augmente notablement lorsque cette fréquence est égale à la fréquence de résonance atomique Ainsi, dans un étalon de fréquence atomique employant un résonateur conforme à l'invention, on obtient une indication extrêmement précise de la fréquence de l'énergie injectée, qui est directement liée à la fréquence de l'oscillateur contr 8 lé, par l'analyse de l'intensité lumineuse qui atteint le photodétecteur après

avoir traversé la cellule d'absorption.

Comme on le note en outre sur cette figure, l'élé-

ment diélectrique 36 concentre le champ magnétique à llinté-

rieur du résonateur 16, ce qui augmente l'uniformité de la

partie d'espace libre du champ (c'est-à-dire la partie si-

tuée à l'intérieur du corps inférieur 22), et permet de ré-

duire encore davantage l'encombrement de la cavité Comme

mentionné ci-dessus, alors que les cavités de l'art anté-

rieur ne permettaient pas d'obtenir à la fois l'uniformité de la distribution du champ et un faible encombrement, une cavité de mode TE 101 rectangulaire conforme à l'invention permet d'obtenir la distribution uniforme de flux magnétique qui est représentée sur la figure 4, avec une structure

d'encombrement relativement réduit On a construit une cavi-

té de mode TE 101 rectangulaire, pour un système d'étalon de

fréquence atomique, conforme à l'invention, avec des di-

mensions de 13 mm X 18 mm x 20 mm, ce qui représente une

diminution de taille importante par rapport à la technolo-

gie actuelle envisagée ci-dessus.

Les distances "a" et "d", correspondant respecti-

vement à la hauteur de la cavité à l'intérieur du résonateur

16 et à l'épaisseur de l'élément diélectrique 36, sont in-

diquées sur la figure 4 On a également indiqué sur cette figure, pour les besoins d'une analyse faite ultérieurement, les coordonnées x et z d'un système tridimensionnel (le troisième axe, ou axe de coordonnée y, est contenu dans un

plan perpendiculaire au papier).

Comme il est bien connu, une onde électromagnéti-

que TE se propageant à travers deux milieux de transmission distincts, " 1 " et " 2 ", le long de l'axe z indiqué, peut être définie par les équations suivantes:

E = O O

z

E = O

x

H = O

Y Hz 1 cos K 1 x Hz 2 = A cos (k 2 x +) (à x a, k 2 a + = Tr) I= ir k 2 a Hz 2 = A cos (k 2 (x-a) + ir) = -A cos k 2 (x-a) Hx 1 = Y sin k 1 x k 1 Ex 2 = -A ' Bin k 2 (x-a) E Yi W P sin klx k 1 Ey 2 = sin k 2 (x-a) k 2 avec: k 1, k 2 = coefficients de phase = constante de propagation = perméabilité A la frontière entre les matières des milieux 1 (espace libre) et 2 (élément diélectrique), Hz et Ey sont

continus (c'est-à-dire: Hzl = Hz 2, Ey 1 Ey 2), ce qui con-

duit à l'égalité: tg k 1 (a-d) tg k 2 d k 1 k 2 Pour l'énergie électromagnétique de mode TE 10 se propageant dans un guide d'ondes, y j en désignant 1 g par âg la longueur d'onde dans le guide On obtient une valeur constante pour le champ magnétique en espace libre Hz 1 en fixant k 1 égal à zéro On peut montrer qu'on obtient cette condition lorsque la longueur d'onde > de l'énergie qui se propage dans le guide s'approche de g Lorsque s'approche de A g, k 2 s'approche de 2 en désignant par ú 2 la valeur de la constante diélectrique relative de l'élément 36 En résolvant maintenant pour les conditions aux limites, en faisant intervenir les distances indiquées

sur la figure 4, on obtient l'équation: tg k 2 d = -k 2 (a-d).

On peut résoudre l'équation précédente pour des valeurs don-

nées de A, ú 2, a et d, comme le montrent les courbes tracées sur la figure 5 Sur cette figure, les valeurs du rapport a/ \ sont portées en ordonnées et les valeurs du rapport (a-d)/ sont portées enabscisses Chaque courbe

est tracée pour une valeur donnée de la constante diélec-

trique relative ú 2 ' Ainsi, pour une longueur d'onde

donnée et pour un élément diélectrique donné, on peut dé-

terminer d'après les résultats de l'analyse précédente les dimensions appropriées pour l E cavité d'un résonateur 16 conforme à l'invention et ayant les avantages de l'invention, en ce qui concerne un couplage optimal de l'énergie vers la

cellule à vapeur métallicue.

Un autre facteur très important dans la conception

d'un résonateur 16 conforme à l'invention concerne la posi-

tion de la "ligne de jonction" horizontale entre le couver-

* cle métallique 20 et la cavité inférieure 22 Bien que le dispositif puisse fonctionner avec une jonction entre le

couvercle 20 et la cavité inférieure 22 qui ne soit pas pla-

cée de façon optimale, on obtient un fonctionnement optimal lorsqu'il n'existe aucune composante du courant de surface

qui soit perpendiculaire à la ligne de jonction Conformé-

ment à l'analyse précédente, une telle position existe à la valeur de x qui maximise la valeur de EY 2 exprimée par

l'équation précédente pour ce paramètre.

On voit ainsi que l'invention a enrichi la tech-

nique des micro-ondes d'un résonateur nouveau et perfection-.

né pour l'utilisation dans un étalon de fréquence atomique

à cellule à vapeur métallique Il va de soi que de nombreu-

ses modifications peuvent 4 tre apportées au dispositif dé-

crit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention.

REIE Di Oj TIONS

le Résonateur à cavité pour un étalon de fréquen-

ce atomique à cellule à vapeur métallique, caractérisé en

ce qu'il comprend, en combinaison: un corps de forme géné-

raie rectangulaire ( 20, 22) ayant une cavité interne conçue pour permettre l'existence d'énergie électromagnétique de mode TE 101; et des moyens ( 58, 68) destinés à orienter de

façon préférentielle cette énergie électromagnétique de mo-

de TE 101.

2 Résonateur à cavité selon la revendication 1, caractérisé en ce que la cavité interne contient un élément

en matière diélectrique ( 36) pratiquement plan.

3 Résonateur à cavité selon la revendication 2, caractérisé en ce que le corps rectangulaire comprend un

couvercle ( 20) et un corps inférieur ( 22).

4 Résonateur à cavité selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'élément diélectrique ( 36) est logé

pratiquement à l'intérieur du couvercle ( 20).

Résonateur à cavité selon la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens destinés à orienter de façon préférentielle l'énergie électromagnétique de mode

TE 101 comprennent une encoche ( 58) dans l'élément diélectri-

que ( 36) qui est conçue de façon à permettre le montage d'un élément rayonnant ( 68) dans une direction préférentielle à

l'intérieur de la cavité.

6 Résonateur à cavité selon la revendication 5,

caractérisé en ce que l'encoche ( 58) est prévue pour rece-

voir une longueur de guide d'ondes ( 68).

7 Résonateur à cavité selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'élément diélectrique ( 36) comprend

en outre une seconde encoche ( 56) qui est destinée à rece-

voir une vis d'accord ( 54).

Résonateur à cavité selon la revendication 7,

caractérisé en ce que lesdites encoches ( 58, 56) sont si-

tuées dans les surfaces principales opposées de l'élément

de matière diélectrique pratiquement plan ( 36).

9 Résonateur à cavité selon la revendication 1,

caractérisé en ce que le corps ( 20, 22) comprend des ouver-

tures formées dans des parois d'extrémité opposées pour le montage de lentilles optiques ( 46, 48). Résonateur à cavité selon la revendication9, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens ( 34)

destinés au montage d'un photodétecteur.

11 Résonateur à cavité de mode TE 101, caractérisé en ce qu'il comprend, en combinaison: un corps comprenant un couvercle ( 20) et un corps inférieur ( 22) et ayant une

cavité interne pratiquement rectangulaire; ce corps com-

portant à des extrémités opposées une paire d'ouvertures prévues pour le montage de lentilles optiques ( 46, 48); un élément diélectrique pratiquement plan ( 36) à l'intérieur

du couvercle ( 20); et des moyens ( 58, 68) destinées à orien-

ter de façon préférentielle l'énergie électromagnétique à

l'intérieur de la cavité.