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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- signal
- light
- output
- 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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