Автоматическое управление частотой или фазой, синхронизация: .с использованием энергетических уровней молекул, атомов или субатомных частиц в качестве эталона частоты – H03L 7/26

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.

Устройство лазерной оптической накачки квантового дискриминатора относится к области квантовой электроники и может быть использовано в квантовых стандартах частоты. Достигаемый технический результат - улучшение шумовых свойств за счет применения малошумящей схемы стабилизации частоты света оптической накачки. Устройство содержит оптически связанные лазерный излучатель, оптический модуль коррекции частоты с Y-образным оптическим разветвителем на выходе и квантовый дискриминатор, выход которого через фотодетектор связан с сигнальным входом блока обратной связи, выход которого связан с управляющим входом оптического модуля коррекции частоты, а блок обратной связи содержит синхронный детектор, интегратор, синтезатор сетки частот, управляемый буферный усилитель, генератор сигнала модуляции, задатчик уровня и дифференциальный усилитель. 1 з.п. ф-лы, 1 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 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 стабилизации частоты и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты. Техническим результатом является создание атомно-лучевого стандарта частоты, работающего по двухчастотной схеме, реализуемой с помощью одного лазерного модуля, и в котором осуществляется автоматическая установка начальных значений частот подстраиваемого кварцевого генератора и лазерного модуля в соответствии с частотами используемых атомных переходов. Стандарт частоты содержит атомно-лучевую трубку с источником атомного пучка, СВЧ резонатором и выходным фотодетектирующим устройством. Атомно-лучевая трубка имеет окно оптического детектирования и окно оптической накачки, оптически связанные с выходом лазерного модуля, причем вторая связь осуществлена через модулятор, входящий в состав блока формирования сигнала оптической накачки. Выход выходного фотодетектирующего устройства соединен через первое фотоприемное устройство и первый блок автоматической подстройки частоты с первым управляющим входом подстраиваемого кварцевого генератора, выход которого через блок формирования сигнала радиочастотного возбуждения соединен с радиочастотным входом СВЧ резонатора. Выход выходного фотодетектирующего устройства соединен также через второе фотоприемное устройство и второй блок автоматической подстройки частоты с первым управляющим входом управляемого стабилизатора тока, выход которого соединен с управляющим входом лазерного модуля. Опорные входы первого блока автоматической подстройки частоты и блока формирования сигнала радиочастотного возбуждения соединены с выходом первого низкочастотного генератора, причем второе из этих соединений осуществлено через первый электронный ключ. Опорные входы второго блока автоматической подстройки частоты и управляемого стабилизатора тока соединены с выходом второго низкочастотного генератора, причем второе из этих соединений осуществлено через второй электронный ключ. Блок формирования сигнала оптической накачки кроме указанного модулятора содержит третий электронный ключ и синтезатор частоты, причем вход синтезатора частоты соединен с выходом подстраиваемого кварцевого генератора, а выход синтезатора частоты через третий электронный ключ соединен с управляющим входом модулятора. Второй выход первого фотоприемного устройства соединен с вторым управляющим входом подстраиваемого кварцевого генератора через первое устройство автоматического поиска частоты, второй выход которого соединен с управляющими входами первого и второго электронных ключей. Второй выход второго фотоприемного устройства соединен с вторым управляющим входом управляемого стабилизатора тока через второе устройство автоматического поиска частоты, второй выход которого соединен с управляющими входами третьего электронного ключа и первого устройства автоматического поиска частоты. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к технике стабилизации частоты и может быть использовано в атомно-лучевых стандартах частоты. Техническим результатом является создание атомно-лучевого стандарта частоты, работающего по двухчастотной схеме, реализуемой с помощью одного лазерного модуля, и в котором осуществляется автоматическая установка начальных значений частот подстраиваемого кварцевого генератора и лазерного модуля в соответствии с частотами используемых атомных переходов. Стандарт частоты содержит атомно-лучевую трубку с источником атомного пучка, СВЧ-резонатором, фотодетектором оптической накачки и выходным фотодетектирующим устройством. Атомно-лучевая трубка имеет окно оптического детектирования и окно оптической накачки, оптически связанные с выходом лазерного модуля, причем вторая связь осуществлена через модулятор. Выход выходного фотодетектирующего устройства соединен через первое фотоприемное устройство и первый блок автоматической подстройки частоты с первым управляющим входом подстраиваемого кварцевого генератора, выход которого через блок формирования сигнала радиочастотного возбуждения соединен с радиочастотным входом СВЧ резонатора. Выход фотодетектора оптической накачки соединен через второе фотоприемное устройство и второй блок автоматической подстройки частоты с первым управляющим входом управляемого стабилизатора тока, выход которого соединен с управляющим входом лазерного модуля. Опорные входы первого блока автоматической подстройки частоты и блока формирования сигнала радиочастотного возбуждения соединены с выходом первого низкочастотного генератора, причем второе из этих соединений осуществлено через первый электронный ключ. Опорные входы второго блока автоматической подстройки частоты и управляемого стабилизатора тока соединены с выходом второго низкочастотного генератора, причем второе из этих соединений осуществлено через второй электронный ключ. Управляющий вход модулятора соединен через третий электронный ключ с выходом синтезатора частоты, вход которого соединен с выходом подстраиваемого кварцевого генератора. Второй выход первого фотоприемного устройства соединен со вторым управляющим входом подстраиваемого кварцевого генератора через первое устройство автоматического поиска частоты, второй выход которого соединен с управляющим входом первого электронного ключа. Второй выход второго фотоприемного устройства соединен со вторым управляющим входом управляемого стабилизатора тока через второе устройство автоматического поиска частоты, второй выход которого соединен с управляющими входами первого устройства автоматического поиска частоты и второго, и третьего электронных ключей. 2 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.

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 области электротехники и может быть использовано, например, в метрологии для определения частоты и времени, в частности при создании атомных стандартов частоты или в атомных часах. Предложен принципиально новый способ формирования высококонтрастного резонанса на сверхтонких переходах основного состояния атома щелочного металла в бихроматическом поле, в котором частотные компоненты одинаково линейно поляризованы. При этом полные угловые моменты сверхтонких компонент в основном состоянии имеют значения F=1 и 2, а возбуждение осуществляется через сверхтонкую компоненту с полным угловым моментом F'=1. Обязательным является условие спектрального разрешения сверхтонкой структуры возбужденного состояния. Среди щелочных металлов перечисленные условия в обычных условиях, выполняются только для D₁-линии ⁸⁷Rb. В отличие от стандартного 0-0 резонанса, здесь резонанс пропускания или когерентного пленения населенности (КПП резонанс) формируется на частотах переходов атомов ⁸⁷Rb: F=2, m=1 F=1, m=-1 и F=2, m=-1 F=1, m=1, где F - квантовое число полного углового момента атома, m - квантовое число проекции полного углового атома на направление магнитного поля. Техническим результатом от использования изобретения является увеличение контраста опорного резонанса при одновременном упрощении способа и уменьшении габаритов реализующего его устройства. 8 ил.