JPH10117143A - ルビジウム原子発振器及びその発振方法 - Google Patents
ルビジウム原子発振器及びその発振方法Info
- Publication number
- JPH10117143A JPH10117143A JP26868496A JP26868496A JPH10117143A JP H10117143 A JPH10117143 A JP H10117143A JP 26868496 A JP26868496 A JP 26868496A JP 26868496 A JP26868496 A JP 26868496A JP H10117143 A JPH10117143 A JP H10117143A
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- Japan
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- light
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- light source
- rubidium
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 出力信号が安定なルビジウム原子発振器及び
その発振方法を提供する。 【解決手段】 光マイクロ波ユニット１内にある光源２
より出た光３０は、キャビティ３内部にてマイクロ波帯
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。ルビジウムガスセル４を透過した光４０は受光素子
５において光・電気変換され、その信号は比較器７とＶ
ＣＸＯ６に入る。比較器７では周期的に信号を取り込み
初期値と比較して誤差信号を励振信号制御器８に出力
し、励振信号制御器８ではその信号を受けて予め記憶し
てあるデータから最適なものを光源２に出力して光源２
の発光強度を制御し安定させることによって、ＶＣＸＯ
６の制御信号である受光素子５の出力信号を安定させ
て、ルビジウム原子発振器の出力信号であるＶＣＸＯ６
の出力信号を安定化させることができる。
その発振方法を提供する。 【解決手段】 光マイクロ波ユニット１内にある光源２
より出た光３０は、キャビティ３内部にてマイクロ波帯
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。ルビジウムガスセル４を透過した光４０は受光素子
５において光・電気変換され、その信号は比較器７とＶ
ＣＸＯ６に入る。比較器７では周期的に信号を取り込み
初期値と比較して誤差信号を励振信号制御器８に出力
し、励振信号制御器８ではその信号を受けて予め記憶し
てあるデータから最適なものを光源２に出力して光源２
の発光強度を制御し安定させることによって、ＶＣＸＯ
６の制御信号である受光素子５の出力信号を安定させ
て、ルビジウム原子発振器の出力信号であるＶＣＸＯ６
の出力信号を安定化させることができる。
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及びその発振方法
に関する。
グ）法を用いたルビジウム原子発振器及びその発振方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】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は図２にて示す構成のものが採
用されていた。
マイクロ波ユニット周辺は図２にて示す構成のものが採
用されていた。
【０００３】光マイクロ波ユニット１内部は、キャビテ
ィ３と、キャビティ３内部にあるルビジウムガスセル４
に光３０を供給するための光源２と、キャビティ３を透
過した光４０を電気信号に変換する受光素子５とから構
成されており、キャビティ３内部には光ポンピング法に
よりマイクロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム（Ｒ
ｂ）金属を封入しているルビジウムガスセル４が構成さ
れており、また光マイクロ波ユニット１外部には光源２
を発光させるための信号１０を出力する励振器９が構成
されており、図３に示すように励振信号レベルが上がる
と光源の出力光強度も上昇する特性をもつ。
ィ３と、キャビティ３内部にあるルビジウムガスセル４
に光３０を供給するための光源２と、キャビティ３を透
過した光４０を電気信号に変換する受光素子５とから構
成されており、キャビティ３内部には光ポンピング法に
よりマイクロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム（Ｒ
ｂ）金属を封入しているルビジウムガスセル４が構成さ
れており、また光マイクロ波ユニット１外部には光源２
を発光させるための信号１０を出力する励振器９が構成
されており、図３に示すように励振信号レベルが上がる
と光源の出力光強度も上昇する特性をもつ。
【０００４】また、光マイクロ波ユニット１外部には電
圧制御水晶発振器（以降ＶＣＸＯと記す）６も構成され
ており、受光素子５の出力信号を制御信号として取り込
んでいる。ＶＣＸＯの出力信号は分岐されて、一方は光
マイクロ波ユニット１に入り、キャビティ３内部でマイ
クロ波に逓倍されてＲｂガスセル４に照射される。もう
一方はルビジウム原子発振器の出力信号５０となる。
圧制御水晶発振器（以降ＶＣＸＯと記す）６も構成され
ており、受光素子５の出力信号を制御信号として取り込
んでいる。ＶＣＸＯの出力信号は分岐されて、一方は光
マイクロ波ユニット１に入り、キャビティ３内部でマイ
クロ波に逓倍されてＲｂガスセル４に照射される。もう
一方はルビジウム原子発振器の出力信号５０となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術
は、以下の問題点がある。
は、以下の問題点がある。
【０００６】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
変化する。また、光源に雑音が入ると発光強度が変化す
る。光源の発光強度が変化すると、Ｒｂガスセルに照射
される光強度も変化するため、Ｒｂガスセルを透過して
受光素子に入る光強度も不安定となる。これにより、Ｖ
ＣＸＯの制御信号となる受光素子の出力信号が不安定と
なるため、ルビジウム原子発振器の出力信号であるＶＣ
ＸＯの出力信号が不安定となるからである。
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
変化する。また、光源に雑音が入ると発光強度が変化す
る。光源の発光強度が変化すると、Ｒｂガスセルに照射
される光強度も変化するため、Ｒｂガスセルを透過して
受光素子に入る光強度も不安定となる。これにより、Ｖ
ＣＸＯの制御信号となる受光素子の出力信号が不安定と
なるため、ルビジウム原子発振器の出力信号であるＶＣ
ＸＯの出力信号が不安定となるからである。
【０００７】従って、光源の発光強度を安定させること
によって、ＶＣＸＯの制御信号である受光素子の出力信
号を安定させて、ＶＣＸＯの出力信号を安定化させるこ
とが課題である。
によって、ＶＣＸＯの制御信号である受光素子の出力信
号を安定させて、ＶＣＸＯの出力信号を安定化させるこ
とが課題である。
【０００８】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明の目
的は、出力信号が安定なルビジウム原子発振器及びその
発振方法を提供することにある。
的は、出力信号が安定なルビジウム原子発振器及びその
発振方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のルビジウム原子
発振方法は、励振器から出力された信号が、光マイクロ
波ユニット外部にある励振信号制御器を通り、光マイク
ロ波ユニット内部にある光源に入り、光源を発光させる
段階と、光源から出力された光が、光マイクロ波ユニッ
ト内部にあるキャビティに入り、キャビティ内部にある
ルビジウムガスセルに照射される段階と、光マイクロ波
ユニット外部にある電圧制御水晶発振器の出力周波数
が、キャビティ内部でマイクロ波帯の周波数に逓倍され
たマイクロ波帯信号が、ルビジウムガスセルに放射され
る段階と、ルビジウムガスセルを透過した光が、光マイ
クロ波ユニット内部にある受光素子において光信号から
電気信号に変換された後、電圧制御水晶発振器に周波数
制御信号として出力されると共に、光マイクロ波ユニッ
ト外部にある比較器に出力される段階と、比較器が、受
光素子の出力信号を定期的に取り込み初期値からの変動
分を計算して誤差信号を励振信号制御器に出力する段階
と、励振信号制御器が、光源の発光強度の変動分を補正
する励振信号レベルのデータを記憶しておき、比較器か
らの誤差信号を受けて、ルビジウム原子発振器の出力周
波数が安定となるのに必要な励振信号レベルを光源に出
力する段階とを有する。
発振方法は、励振器から出力された信号が、光マイクロ
波ユニット外部にある励振信号制御器を通り、光マイク
ロ波ユニット内部にある光源に入り、光源を発光させる
段階と、光源から出力された光が、光マイクロ波ユニッ
ト内部にあるキャビティに入り、キャビティ内部にある
ルビジウムガスセルに照射される段階と、光マイクロ波
ユニット外部にある電圧制御水晶発振器の出力周波数
が、キャビティ内部でマイクロ波帯の周波数に逓倍され
たマイクロ波帯信号が、ルビジウムガスセルに放射され
る段階と、ルビジウムガスセルを透過した光が、光マイ
クロ波ユニット内部にある受光素子において光信号から
電気信号に変換された後、電圧制御水晶発振器に周波数
制御信号として出力されると共に、光マイクロ波ユニッ
ト外部にある比較器に出力される段階と、比較器が、受
光素子の出力信号を定期的に取り込み初期値からの変動
分を計算して誤差信号を励振信号制御器に出力する段階
と、励振信号制御器が、光源の発光強度の変動分を補正
する励振信号レベルのデータを記憶しておき、比較器か
らの誤差信号を受けて、ルビジウム原子発振器の出力周
波数が安定となるのに必要な励振信号レベルを光源に出
力する段階とを有する。
【００１０】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、電圧制御水晶発振器より供給さ
れる信号をマイクロ波帯の信号に変換する手段を有する
キャビティと、キャビティ内部に光を供給する光源と、
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
とを有し、キャビティ内部に光ポンビング法によりマイ
クロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム金属を封入し
ているルビジウムガスセル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外部に、光源を発光
させるための励振信号を光源に出力する励振器と、受光
素子の出力信号を定期的に取り込み時間に対する変動量
を算出して誤差信号を出力する比較器と、励振器と比較
器の出力信号を受けて、ルビジウム原子発振器の出力周
波数が安定となる励振信号を、光源に出力する励振信号
制御器とを有する。
クロ波ユニット内部に、電圧制御水晶発振器より供給さ
れる信号をマイクロ波帯の信号に変換する手段を有する
キャビティと、キャビティ内部に光を供給する光源と、
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
とを有し、キャビティ内部に光ポンビング法によりマイ
クロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム金属を封入し
ているルビジウムガスセル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外部に、光源を発光
させるための励振信号を光源に出力する励振器と、受光
素子の出力信号を定期的に取り込み時間に対する変動量
を算出して誤差信号を出力する比較器と、励振器と比較
器の出力信号を受けて、ルビジウム原子発振器の出力周
波数が安定となる励振信号を、光源に出力する励振信号
制御器とを有する。
【００１１】従って、光源の発光強度を安定させること
によって、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の制御信号
である受光素子の出力信号を安定させて、ルビジウム原
子発振器の出力信号である電圧制御水晶発振器（ＶＣＸ
Ｏ）の出力信号を安定化させることができる。
によって、電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ）の制御信号
である受光素子の出力信号を安定させて、ルビジウム原
子発振器の出力信号である電圧制御水晶発振器（ＶＣＸ
Ｏ）の出力信号を安定化させることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。
て図面を参照して説明する。
【００１３】図１は、本発明の実施の形態のルビジウム
原子発振器におけるＶＣＸＯの制御信号である受光素子
の出力信号を安定化させるために、光マイクロ波ユニッ
ト内部の光源の発光強度を安定化させるためのブロック
図である。
原子発振器におけるＶＣＸＯの制御信号である受光素子
の出力信号を安定化させるために、光マイクロ波ユニッ
ト内部の光源の発光強度を安定化させるためのブロック
図である。
【００１４】光マイクロ波ユニット１内部は、キャビテ
ィ３と、キャビティ３内部にあるルビジウムガスセル４
に光３０を供給するための光源２と、キャビティ３を透
過した光４０を電気信号に変換する受光素子５とから構
成されており、キャビティ３内部には光ポンピング法に
よりマイクロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム（Ｒ
ｂ）金属を封入しているルビジウムガスセル４が構成さ
れており、また光マイクロ波ユニット１外部には光源２
を発光させるための信号１０を出力する励振器９と、受
光素子５の出力信号を定期的に取り込み時間に対する変
動量を算出して誤差信号を出力する比較器７と、励振器
９と比較器７の出力信号を受けて、ルビジウム原子発振
器の出力周波数が安定となる励振信号を、光源２に出力
する励振信号制御器８とから構成されている。
ィ３と、キャビティ３内部にあるルビジウムガスセル４
に光３０を供給するための光源２と、キャビティ３を透
過した光４０を電気信号に変換する受光素子５とから構
成されており、キャビティ３内部には光ポンピング法に
よりマイクロ波帯の信号で原子共鳴するルビジウム（Ｒ
ｂ）金属を封入しているルビジウムガスセル４が構成さ
れており、また光マイクロ波ユニット１外部には光源２
を発光させるための信号１０を出力する励振器９と、受
光素子５の出力信号を定期的に取り込み時間に対する変
動量を算出して誤差信号を出力する比較器７と、励振器
９と比較器７の出力信号を受けて、ルビジウム原子発振
器の出力周波数が安定となる励振信号を、光源２に出力
する励振信号制御器８とから構成されている。
【００１５】光マイクロ波ユニット１外部にある励振器
９から出力された信号１０は、励振信号制御器８を通
り、光マイクロ波ユニット１内部にある光源２に入り、
光源２を発光させる。なお、励振器９は、従来の技術に
おいて図３に示したように、励振信号レベルが上がると
光源の出力光強度も上昇する特性をもつことは同様であ
る。
９から出力された信号１０は、励振信号制御器８を通
り、光マイクロ波ユニット１内部にある光源２に入り、
光源２を発光させる。なお、励振器９は、従来の技術に
おいて図３に示したように、励振信号レベルが上がると
光源の出力光強度も上昇する特性をもつことは同様であ
る。
【００１６】光マイクロ波ユニット１内部にある光源２
から出力された光３０は、キャビティ３に入り、Ｒｂガ
スセル４に照射される。
から出力された光３０は、キャビティ３に入り、Ｒｂガ
スセル４に照射される。
【００１７】一方、光マイクロ波ユニット１外部に構成
されているＶＣＸＯ６の出力周波数は、光マイクロ波ユ
ニット１内部のキャビティ３内部でマイクロ波帯の周波
数に逓倍されて、そのマイクロ波帯信号は、Ｒｂガスセ
ル４に放射される。
されているＶＣＸＯ６の出力周波数は、光マイクロ波ユ
ニット１内部のキャビティ３内部でマイクロ波帯の周波
数に逓倍されて、そのマイクロ波帯信号は、Ｒｂガスセ
ル４に放射される。
【００１８】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４０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、ＶＣＸＯ６に周波数
制御信号として出力されると共に、比較器７に出力され
る。
ガスセル４を透過した光４０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、ＶＣＸＯ６に周波数
制御信号として出力されると共に、比較器７に出力され
る。
【００１９】比較器７では、受光素子５の出力信号を定
期的に取り込み初期値からの変動分を計算して誤差信号
を励振信号制御器８に出力する。
期的に取り込み初期値からの変動分を計算して誤差信号
を励振信号制御器８に出力する。
【００２０】励振信号制御器８では、光源の発光強度の
変動分を補正する励振信号レベルのデータを記憶させて
おき、比較器７からの誤差信号を受けて、ルビジウム原
子発振器の出力周波数が安定となるのに必要な励振信号
レベルを光源に出力する構成となっている。
変動分を補正する励振信号レベルのデータを記憶させて
おき、比較器７からの誤差信号を受けて、ルビジウム原
子発振器の出力周波数が安定となるのに必要な励振信号
レベルを光源に出力する構成となっている。
【００２１】
【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、励振信号制御器、光源、Ｒｂガスセ
ル、受光素子および比較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の発光
強度を安定化させることができる。
ム原子発振器は、励振信号制御器、光源、Ｒｂガスセ
ル、受光素子および比較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の発光
強度を安定化させることができる。
【００２２】この結果、受光素子が受ける光強度が安定
し、受光素子の出力信号レベルも安定することからＶＣ
ＸＯにかかる制御信号が安定し、ルビジウム原子発振器
の出力信号の安定度が向上できるという効果がある。
し、受光素子の出力信号レベルも安定することからＶＣ
ＸＯにかかる制御信号が安定し、ルビジウム原子発振器
の出力信号の安定度が向上できるという効果がある。
【図１】本発明の実施の形態のルビジウム原子発振器に
おけるＶＣＸＯの制御信号である受光素子の出力信号を
安定化させるために、光マイクロ波ユニット内部の光源
の発光強度を安定化させるためのブロック図である。
おけるＶＣＸＯの制御信号である受光素子の出力信号を
安定化させるために、光マイクロ波ユニット内部の光源
の発光強度を安定化させるためのブロック図である。
【図２】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。
【図３】光源を発光させるための励振信号レベルに対す
る光源の発光強度の関係を示した図である。
る光源の発光強度の関係を示した図である。
１ 光マイクロ波ユニット ２ 光源 ３ キャビテイ ４ ルビジウム（Ｒｂ）ガスセル ５ 受光素子 ６ 電圧制御水晶発振器（ＶＣＸＯ） ７ 比較器 ８ 励振信号制御器 ９ 励振器 １０、２０ 信号 ３０、４０ 光 ５０ 出力信号
Claims (2)
- 【請求項１】 励振器から出力された信号が、光マイク
ロ波ユニット外部にある励振信号制御器を通り、前記光
マイクロ波ユニット内部にある光源に入り、該光源を発
光させる段階と、 前記光源から出力された光が、前記光マイクロ波ユニッ
ト内部にあるキャビティに入り、該キャビティ内部にあ
るルビジウムガスセルに照射される段階と、 前記光マイクロ波ユニット外部にある電圧制御水晶発振
器の出力周波数が、前記キャビティ内部でマイクロ波帯
の周波数に逓倍されたマイクロ波帯信号が、前記ルビジ
ウムガスセルに放射される段階と、 前記ルビジウムガスセルを透過した光が、前記光マイク
ロ波ユニット内部にある受光素子において光信号から電
気信号に変換された後、前記電圧制御水晶発振器に周波
数制御信号として出力されると共に、前記光マイクロ波
ユニット外部にある比較器に出力される段階と、 該比較器が、前記受光素子の出力信号を定期的に取り込
み初期値からの変動分を計算して誤差信号を前記励振信
号制御器に出力する段階と、 前記励振信号制御器が、前記光源の発光強度の変動分を
補正する励振信号レベルのデータを記憶しておき、前記
比較器からの誤差信号を受けて、ルビジウム原子発振器
の出力周波数が安定となるのに必要な励振信号レベルを
前記光源に出力する段階とを有することを特徴とするル
ビジウム原子発振方法。 - 【請求項２】 光マイクロ波ユニット内部に、電圧制御
水晶発振器より供給される信号をマイクロ波帯の信号に
変換する手段を有するキャビティと、該キャビティ内部
に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を有し、 前記キャビティ内部に光ポンビング法によりマイクロ波
帯の信号で原子共鳴するルビジウム金属を封入している
ルビジウムガスセルを有するルビジウム原子発振器にお
いて、 前記光マイクロ波ユニット外部に、前記光源を発光させ
るための励振信号を前記光源に出力する励振器と、前記
受光素子の出力信号を定期的に取り込み時間に対する変
動量を算出して誤差信号を出力する比較器と、前記励振
器と前記比較器の出力信号を受けて、ルビジウム原子発
振器の出力周波数が安定となる励振信号を、前記光源に
出力する励振信号制御器とを有することを特徴とするル
ビジウム原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26868496A JPH10117143A (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | ルビジウム原子発振器及びその発振方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26868496A JPH10117143A (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | ルビジウム原子発振器及びその発振方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10117143A true JPH10117143A (ja) | 1998-05-06 |
Family
ID=17461963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26868496A Pending JPH10117143A (ja) | 1996-10-09 | 1996-10-09 | ルビジウム原子発振器及びその発振方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10117143A (ja) |
-
1996
- 1996-10-09 JP JP26868496A patent/JPH10117143A/ja active Pending
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