Мазеры, т.е. квантовые устройства для генерирования, усиления, модуляции, демодуляции или преобразования частоты, использующие стимулированное излучение электромагнитных колебаний с длиной волны, превышающей длину волны колебаний в инфракрасной области спектра – H01S 1/00

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть применено в квантовых стандартах частоты. Устройство содержит последовательно включенные в замкнутое кольцо автоматической подстройки частоты управляемый генератор, фазовый модулятор, управляемый лазерный источник света, управляемый оптический аттенюатор, квантовый поглотитель, фотоприемник и блок подстройки частоты, выход которого подключен к входу управляемого генератора, а также первый низкочастотный генератор, выход которого подключен к модулирующему входу фазового модулятора и опорному входу блока подстройки частоты. Второй вход управляемого лазерного источника света через блок подстройки несущей подключен к выходу фотоприемника, а третий вход подключен к выходу второго низкочастотного генератора, соединенному с опорным входом блока подстройки несущей. Управляющий вход управляемого оптического аттенюатора через блок подстройки интенсивности света подключен к выходу фотоприемника. Блок подстройки интенсивности света содержит последовательно соединенные устройство сдвига уровня, вход которого образует вход блока подстройки интенсивности света, фильтр нижних частот, устройство сравнения, опорный вход которого подключен к выходу задатчика уровня, и усилитель постоянного тока, выход которого образует выход блока подстройки интенсивности света. Технический результат заключается в обеспечении увеличения ресурса работы при сохранении высокой стабильности частоты выходного сигнала. 4 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике. Активный материал для мазера с оптической накачкой содержит кристалл карбида кремния, содержащего парамагнитные вакансионные дефекты. Мазер с оптической накачкой включает генератор (1) сверхвысокой частоты (СВЧ), циркулятор (2), магнит (3), между полюсами которого размещен резонатор (4) со светопрозрачным окном (5), активный материал (6) в виде кристалла карбида кремния, содержащего парамагнитные вакансионные дефекты, помещенный внутри резонатора (4), и источник (7) импульсного или непрерывного света, оптически связанный через светопрозрачное окно (5) резонатора (4) с активным материалом (6). Технический результат заключается в обеспечении возможности работы мазера при комнатной температуре. 2 н. и 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике квантовых стандартов частоты на основе цезиевых атомно-лучевых трубок. Предлагаемый соленоид цезиевой атомно-лучевой трубки содержит две идентичные катушки, расположенные внутри системы магнитных экранов по обеим сторонам U-образного СВЧ-резонатора вдоль продольной плоскости его симметрии и равноудаленные от нее, каждая катушка представляет собой прямоугольную рамку из линейных проводников с перемычками, с каждой стороны рамки перемычки разделены на две равные части и плавно загнуты перпендикулярно продольной плоскости симметрии резонатора, одна часть загнута в направлении к резонатору, а другая часть в направлении от резонатора, высота загиба h1 к резонатору и высота загиба h2 от резонатора определяются из условий: 2 h1/H 0.6, 0.4 h2/Н 0.8, где Н - расстояние между рамками, при этом ширина рамок S и расстояние между рамками Н находятся в соотношении H/S=tg30°. Технический результат заключается в обеспечении возможности снижения магнитного сдвига частоты и повышения стабильности частоты цезиевых атомно-лучевых трубок. 4 ил.

Изобретение относится к квантовой электронике и может быть использовано в квантовых стандартах частоты. Квантовый дискриминатор содержит магнитный экран, катушку для создания постоянного магнитного поля, термостат с окном оптической накачки, СВЧ резонатор с газовой ячейкой, возбудителем СВЧ поля и фотодетектором. СВЧ резонатор содержит токопроводящий корпус с основной полостью для размещения газовой ячейки, закрытый с торцов передней и задней токопроводящими крышками с отверстиями для прохождения света оптической накачки через газовую ячейку в фотодетектор. В корпусе СВЧ резонатора по обеим сторонам основной полости симметрично ее продольной оси располагаются две продольные дополнительные полости. Дополнительные полости связаны с основной полостью соответствующими продольными каналами доступа в виде прорезей, расположенных симметрично относительно продольной оси основной полости, а также поперечными каналами доступа, образованными соответствующими углублениями в корпусе и/или передней и задней крышках. Дополнительные полости заполнены от 20% до 100% своего объема диэлектрическими вставками. Возбудитель СВЧ поля размещен на крышке СВЧ резонатора и выполнен в виде петли связи с внутренним участком, расположенным в соответствующем поперечном канале доступа, и наружным участком, расположенным на внешней стороне крышки. Технический результат заключается в обеспечении возможности уменьшения габаритов СВЧ резонатора при сохранении его резонансных свойств. 7 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к технике квантовых стандартов частоты (КСЧ) на основе цезиевых атомно-лучевых трубок (АЛТ), предназначенных для использования в качестве источников сверхстабильных частот в различных навигационных системах, в том числе в спутниковой системе ГЛОНАСС. Сущность изобретения заключается в том, что индикатор атомного пучка цезиевой атомно-лучевой трубки содержит корпус с внутренней перегородкой в виде плоской диафрагмы с отверстием для пропускания атомов и ионов цезия, являющийся анодом ионно-оптической системы, фокусирующий электрод с плоским щелевым отверстием, термический ионизатор в виде плоской металлической ленты, расположенной внутри щелевого отверстия фокусирующего электрода и электрически изолированной от него, компактный пористый геттер и коллектор ионов, также содержит плоский электрод, расположенный параллельно боковым поверхностям ленты ионизатора на расстоянии S и электрически соединенный с одним концом ленты ионизатора, при этом расстояние S определяется из условия: 0.4 S/w 0.8, где w - ширина ленты термического ионизатора. Технический результат - расширение области токопрохождения по потенциалам фокусирующего электрода и ленты ионизатора, повышение устойчивости токопрохождения по отношению к дестабилизирующему влиянию КРП, увеличение срока службы бортовой цезиевой АЛТ. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области квантовой электроники и может быть использовано в пассивных квантовых мерах частоты на парах рубидия. Ячейка поглощения содержит откачанный замкнутый стеклянный баллон, наполненный парами рубидия ⁷⁸Rb, внутренняя поверхность которого покрыта антирелаксационным покрытием из тетраконтана. Дополнительно во внутреннее пространство ячейки введен буферный газ - азот или неон. Давление азота составляет от 3 до 4 мм рт.ст., а давление неона - от 12 до 17 мм рт.ст. Технический результат заключается в обеспечении слабой температурной зависимости частоты рабочего атомного перехода с одновременным сохранением узкой спектральной линии и малого дрейфа частоты рабочего атомного перехода.

Изобретение относится к технике квантовых дискриминаторов частоты, в частности цезиевым атомно-лучевой трубкам (АЛТ). Технический результат - повышение эффективности системы магнитной защиты АЛТ с оптической селекцией атомных состояний с коэффициентом экранирования не менее 10⁶. Для достижения данного результата предлагаемая система содержит четыре магнитных экрана, выполненных в виде полых цилиндров, имеющих общую ось вращения, торцы которых закрыты плоскими дисками. Четвертый экран является корпусом атомно-лучевой трубки, третий, второй и первый экраны расположены внутри корпуса, при этом диски экранов разделены между собой зазорами. В центре дисков выполнены сквозные отверстия для пропускания ленточного атомного пучка. Отверстия в дисках третьего экрана выполнены щелевыми с закругленными узкими боковыми стенками, причем вокруг щелевого отверстия с наружной стороны каждого диска выполнен кольцевой выступ. Размеры щелевого отверстия, кольцевого выступа, а также ширина зазора между дисками первого и второго экранов и ширина зазора между дисками второго и третьего экранов определяются заданными условиями. 1 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к технике квантовых стандартов частоты на основе цезиевых атомно-лучевых трубок. Магнитная отклоняющая система содержит постоянный магнит, магнитопровод и два полюсных наконечника, торец одного имеет выпуклую, а другого вогнутую цилиндрическую поверхность. Плоскость симметрии постоянного магнита параллельна плоскости симметрии полюсных наконечников. Диаметр цилиндрической поверхности равен длине рабочей части ленты термического ионизатора h. Выпуклая поверхность выполнена в виде полуцилиндра, а вогнутая выполнена в виде сегмента цилиндрической поверхности, сопряженной с двумя плоскостями, пересекающимися под углом (180-µ)°, где µ - величина центрального угла сегмента цилиндрической поверхности 130° µ 150°, при этом ширина магнитного зазора s по оси полюсных наконечников равна S/w=1+h/2w(1-cosµ/2), где w - ширина ленты термического ионизатора. Технический результат заключается в улучшении эффективности селекции атомов цезия по их энергетическим состояниям. 4 ил.

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано в квантовых стандартах частоты на газовой ячейке с источником света оптической накачки в виде безэлектродной спектральной лампы. Достигаемый технический результат - создание более надежного и экономичного квантового стандарта частоты на газовой ячейке с уменьшенными флуктуациями интенсивности света оптической накачки. Устройство содержит соединенные в замкнутое кольцо автоматической подстройки частоты подстраиваемый кварцевый генератор, блок формирования возбуждающего и опорного сигналов, блок квантового дискриминатора и блок автоматической подстройки частоты, спусковое устройство, блок квантового дискриминатора содержит расположенные на одной оптической оси безэлектродную спектральную лампу, снабженную индуктором - возбудителем плазменного разряда, газовую ячейку, размещенную в СВЧ резонаторе, радиочастотный вход которого соединен с сигнальным выходом блока формирования возбуждающего и опорного сигналов, и фотодетектор, устройство также содержит индуктор безэлектродной спектральной лампы, блок формирования сигнала индукции, который выполнен в виде последовательно соединенных умножителя частоты с номинальной частотой выходного сигнала в диапазоне от 90 МГц до 300 МГц и управляемого усилителя мощности. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Квантовый стандарт частоты содержит лазер, связанный с ячейкой, с которой соединены блоки создания магнитного поля и термостабилизации. Выход ячейки соединен с первым фотодетектором, выход которого соединен с первым синхронным детектором, с которым также соединен выход первого модулятора, второй выход которого соединен с блоком формирователя сигнала управления СВЧ-генератором, с которым соединен выход первого синхронного детектора. Источник опорного излучения и лазер связаны со вторым фотодетектором, выход которого соединен со вторым синхронным детектором, с которым также соединен выход второго модулятора, второй выход которого соединен с введенным формирователем сигнала управления ВЧ-генератором. Выход ВЧ генератора и первый выход СВЧ генератора соединены с источником тока накачки, который соединен с электрическим входом лазера, при этом второй выход СВЧ генератора соединен с ВЧ-генератором. Технический результат заключается в увеличении стабильности частоты на выходе устройства. 3 ил.

Квантовый стандарт частоты содержит последовательно соединенные в замкнутое кольцо подстраиваемый кварцевый генератор, блок формирования возбуждающего и опорного сигналов, первый блок квантового дискриминатора, первый блок автоматической подстройки частоты, сигнальный вход которого подключен к выходу первого блока квантового дискриминатора, опорный вход подключен к опорному выходу блока формирования возбуждающего и опорного сигналов, а выход подключен к управляющему входу кварцевого генератора. Первый блок квантового дискриминатора выполнен с использованием газовой ячейки, размещенной в СВЧ-резонаторе. Радиочастотный вход резонатора образует радиочастотный вход первого блока квантового дискриминатора и соединен с радиочастотным выходом блока формирования сигналов. Оптический вход ячейки связан с первым выходом оптического разветвителя, вход которого связан с выходом лазерного модуля, управляющий вход которого через второй блок автоматической подстройки частоты соединен с выходом второго блока квантового дискриминатора, оптический вход которого связан с вторым выходом разветвителя. Второй блок квантового дискриминатора выполнен в виде атомно-лучевой трубки, содержащей источник атомного пучка, окно оптического возбуждения и фотодетектор, выход которого образует выход блока, соединенный с входом второго блока подстройки частоты. Окно оптического возбуждения образует оптический вход второго блока квантового дискриминатора, связанный с вторым выходом разветвителя с возможностью изменения угла взаимодействия светового излучения с атомным пучком. Технический результат заключается в обеспечении возможности компенсации сдвига резонансной частоты используемого радиочастотного атомного перехода при одновременном увеличении стабильности частоты излучения лазерного модуля. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к технике квантовых дискриминаторов частоты. Техническим результатом является расширение зоны токопрохождения и устойчивое токопрохождение на коллектор в условиях воздействия контактной разности потенциалов (КРП) и других дестабилизирующих факторов. Атомно-лучевая трубка на пучке атомов цезия содержит установленные в корпусе: источник атомного пучка, системы селекции атомных состояний атомов цезия, систему магнитной защиты, СВЧ-резонатор, соленоид слабого однородного магнитного поля, магнитный масс-спектрометр, магнитный электроразрядный насос, поглотители паров цезия, расположенные вдоль пути следования атомного пучка, индикатор атомного пучка, коллектор для сбора ионов и усилитель коллекторного ионного тока. Индикатор атомного пучка содержит корпус с внутренней перегородкой в виде плоской анодной диафрагмы с отверстием, фокусирующий электрод с плоским щелевым отверстием, термический ионизатор в виде металлической ленты, расположенной внутри щелевого отверстия фокусирующего электрода таким образом, что линия симметрии щелевого отверстия фокусирующего электрода и линия симметрии ленты ионизатора находятся в одной плоскости, поглотитель. В фокусирующем электроде со стороны анода на противоположных плоских поверхностях щелевого отверстия выполнены идентичные выступы в виде пластин толщиной t, ограничивающих ширину p щелевого отверстия фокусирующего электрода до ширины h, при этом: 15,0 p/w 20,0; 5,0 h/w 10,0; 0,8 t/w 1,0, где w - ширина ленты термического ионизатора. 3 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей и повышении стабильности. Устройство содержит атомно-лучевую трубку с источником атомного пучка, СВЧ-резонатором, фотодетектором оптической накачки и выходным фотодетектирующим устройством, а также подстраиваемый кварцевый генератор, лазерный модуль детектирования и лазерный модуль накачки, охваченные соответствующими кольцами автоматической подстройки частоты, использующими в качестве эталонных частот определенные частоты атомных переходов рабочего вещества атомно-лучевой трубки. Кольца автоматической подстройки частоты дополнены соответствующими устройствами автоматического поиска частоты, осуществляющими в определенной последовательности начальную («грубую») настойку лазерного модуля детектирования, лазерного модуля накачки и подстраиваемого кварцевого генератора в соответствии с частотами используемых атомных переходов с последующим переходом к стандартному режиму слежения за этими частотами. 3 ил.

Изобретение относится к технике квантовых дискриминаторов частоты (КДЧ). Атомно-лучевые трубки на цезии или рубидии (АЛТ) служат в качестве КДЧ, использование которых позволяет обеспечить генерацию чрезвычайно точных сигналов частоты. Атомно-лучевая трубка содержит вакуумный корпус 1, в котором расположены: источник 2 пучка атомов цезия или рубидия, первый и второй селекторы 3 атомных состояний, СВЧ резонатор 4, индикаторное устройство 5, ионизатор 6, масс-спектрометр 7, магниторазрядный насос 8, коллектор 9. Вдоль траектории прохождения пучка расположены геттеры компактные 10, например из графита и пленочные 11, например из аквадага. В индикаторном устройстве 5 дополнительно установлен по меньшей мере один дополнительный геттер 12, выполненный пористым из активных металлов или их смесей, причем его пористая поверхность покрыта графитовой пленкой микронной или субмикронной толщины. Дополнительный пористый геттер 12 может быть также установлен в источнике атомного пучка, в СВЧ резонаторе, в первом и/или втором селекторе атомных состояний, по краям первого и/или второго селектора атомных состояний, на входе в первый и/или второй селектор атомных состояний, на выходе первого и/или второго селектора атомных состояний. Технический результат - высокий вакуум в процессе работы или хранения АЛТ, увеличение срока службы прибора. 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

Стандарт частоты предназначен для использования в составе бортового оборудования. Устройство содержит два кольца автоподстройки. Кольцо автоподстройки частоты излучения лазерного модуля содержит фотодетектор, подсоединенный к формирователю управляющего тока, выполненному в виде последовательно соединенных входного электронного ключа, блока синхронного детектирования и интегрирования и выходного сумматора. Также на блок синхронного детектирования и интегрирования и выходной сумматор поступают опорные и управляющие сигналы соответственно через формирователь опорного сигнала детектирования и формирователь импульсов, соединенные входами с делителем частоты. Кольцо автоподстройки кварцевого генератора содержит формирователь сигнала импульсного радиочастотного возбуждения и формирователь управляющего напряжения, соединенные с квантовым дискриминатором, а также блок формирования опорных и управляющих сигналов, соединенный с выходом подстраиваемого кварцевого генератора. Оба кольца автоподстройки частоты подстраиваемого кварцевого генератора и лазерного модуля работают в импульсном режиме, используя при этом в качестве эталона газовую ячейку СВЧ-резонатора квантового дискриминатора. Тем самым достигается снижение габаритов и массы устройства, а также уровня электропотребления. При этом характеристики стабильности не изменяются. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Стандарт частоты предназначен для использования в составе бортового оборудования. Устройство содержит два кольца автоподстройки. Кольцо автоподстройки частоты излучения лазерного модуля содержит фотодетектор, подсоединенный к формирователю управляющего тока, выполненному в виде последовательно соединенных входного электронного ключа, блока синхронного детектирования и интегрирования и выходного сумматора. Также на блок синхронного детектирования и интегрирования и выходной сумматор поступают опорные и управляющие сигналы соответственно через формирователь опорного сигнала детектирования и формирователь импульсов, соединенные входами с делителем частоты. Кольцо автоподстройки кварцевого генератора содержит формирователь сигнала импульсного радиочастотного возбуждения и формирователь управляющего напряжения, соединенные с квантовым дискриминатором, а также блок формирования опорных и управляющих сигналов, соединенный с выходом подстраиваемого кварцевого генератора. Оба кольца автоподстройки частоты подстраиваемого кварцевого генератора и лазерного модуля работают в импульсном режиме по сигналу, снимаемому с фотодетектора квантового дискриминатора. Тем самым достигается снижение требований к добротности СВЧ резонатора, габаритов и массы устройства, а также уровня электропотребления. При этом характеристики стабильности не изменяются. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к квантовой радиофизике, более конкретно к твердотельным квантовым генераторам, генерирующим сигналы в миллиметровом и субмиллиметровом диапазонах (30 - 1500 ГГц) и может быть использовано в физике для радиоспектроскопии, для коммуникационных технологий, в радиоастрономии и локации, в биологии и химии. Мазер включает активный элемент и инжектор, прилегающие друг другу своими контактными поверхностями, имеющими степень шероховатости не более 1 мкм. На каждой из поверхностей, противоположной контактной, закреплен соответствующий токоподвод. Активный элемент выполнен в форме пластины из монокристалла антимонида индия, толщиной 0.5 - 1 мм, концентрация носителей в нем составляет 10¹⁴-10¹⁵ см ^-3. Инжектор выполнен в виде пластины из проводящего ферромагнитного материала с высокой степенью спиновой поляризации электронов проводимости, с удельным сопротивлением не более чем 10 ^-2 Ом·см, толщиной 0,5 мкм - 1 мм с температурой Кюри выше рабочей температуры. Технический результат: расширение диапазона излучения в сторону миллиметровых волн с сохранением возможности излучения в субмиллиметровом диапазоне за счет использования спиновых степеней свободы инжектируемых электронов при расширении диапазона рабочих температур в сторону более высоких температур. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к ионной оптике и может быть использовано в квантовых дискриминаторах частоты на основе атомных пучков, в частности, в цезиевых атомно-лучевых трубках (АЛТ). Устройство индикации атомного пучка содержит термический ионизатор атомов 1, размещенный в объемном фокусирующем электроде 2 с диафрагмой 5 для атомного пучка 9 и с диафрагмой 6 для пучка ионов 10. Коллектор 3 с выводом 8 расположен в отсеке с диафрагмой 7 корпуса 4 АЛТ и ориентирован для сбора ионов, движущихся перпендикулярно направлению атомного пучка. На ионизатор и фокусирующий электрод поданы положительные относительно корпуса устройства электрические потенциалы. Технический результат: снижение уровня фототоков при высоком коэффициенте сбора ионов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.