Способ настройки частоты резонатора квантового генератора

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 22 Ч1.1970 (№ 1451767/26-25) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 05.Ч.1972. Бюллетень № 15

Дата опубликования описания 7 Ч1.1972

М. Кл. Н Ols 1/06

Комитет по делам изобретений и сткрьпий при Совете Министров

СССР

УДК 621.375.8(088.8) Авторы изобретения

В. А. Логачев и Н. А. Демидов

Заявитель

СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ РЕЗОНАТОРА

КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА

Изобретение относится к области квантовых генераторов, используемых в различных областях науки и техники, в частности в службе времени и частоты.

Известно, несколько способов настройки резонатора .квантового генератора на пучке атомов или молекул, например водородного, на вершину спектральной линии излучения атомов (молекул). Cyiurность этих способов сводится к тому, что, модулируя ширину спектральной линии излучения,:перестраивают резонатор до наступления минимума девиации частоты квантового генератора, вызванной этой модуляцией.

Модулировать ширину спектральной линии водородного генератора можно путем модуляции и|нтенсивности пучка атомов, введения неоднородного магнитного, поля в резонатор или индуцирования зеемановских переходов между, подуровнями состояния F = 1 (F— квантовое число, характеризующее момент количества движения атома). При этом наиболее часто .применяют первые два способа, обладающие наибольшей чувствительностью.

Чувствительность способа настройки может 1 . акс быть охарактеризована величино" r= лт ": ин где Л 1 а|акс (аппп соответственно максимальная и минимальная ширина линии, которая может быть достигнута в данном способе.

Для получения максимальной чувствительности необходимо модулировать ширину линии в максимально возможных, пределах.

Для осуществления процесса настройки из5 меняют интенсивность пучка от IM до 1а акс. тем самым изменяя ширину спектральной линии излучения атомов из-за спин-обменного взаимодействия, измеряют разность частот генерации в этих двух положениях и пере10 страивают резонатор до наступления минимума этой разности. При этом нижний предел интенсивности:пучка лимитируется снижением мощности генерации (начинает неустойчиво ра ботать система измерения частоты), а

15 верхний — снижением мощности или производительностью вакуумных насосов. В отсутствии процесса настройки генератор работает при пучке 1с. В малогабаритных установках, имеющих малую производительность насосов, за

20 максимальный предел интенсивности пучка выбирают 1с.

При модуляции ширины линии неоднородным магнитным полем интенсивность пучка атомов выбирают обышо равной оптималь25 ной (рабочей) величине Iс, в область резонатора вводят неоднородное, статическое магнитное, поле и измеряют разность частот генерации с,полем и без него. Чувствительность способа ограничивается снижением мощности

30 генерации, вызванным уширением спектраль337872

Составитель И:. Старосельская

Редактор А ; Батыгйн

Техред Л, Богданова

Корректор В. Жолудева

Заказ 1531/18 Изд. № 674 Тираж 448 Подписное

ЦНЙИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, 5Ê-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2 ной линии,при введении неоднородного магнитного .поля.

В известных способах настройки резонатора имеют место: большой расход атомов и, как следствие этого, — малый срок службы магниторазрядных насосов и накопительной колбы водородного генератора, который уменьшается с ростом интенсивности пучка атомов;: большая производительность вакуумных насосов, требуемых для откачки |пучка; низкая чувствительность настройки. Средняя интенсивность пучка при непрерывной автоматической настройке первым слособом равна """+ " ", вторым способом /в.

По предлагаемому способу верхний предел интенсивности пучка выбирается меньшим максимально возможного IMazc и по достиокении этого предела дополнительно вводят в

Область резонатора неоднородное статическое магнитное поле (или индуцируют зеемановские переходы периодическим возмущением).

Такая комбинация известных методов настройки приводит к новому лоложительному эффекту — уменьшению суммарной интенсивности пучка и, как следствие этого,— увеличению,срока службы квантового генератора и снижению требуемой производительности вакуумных насосов. Если же максимальная интенсивность пучка при модуляции была равна Ip (в малогабаритных установках), то может быть достигнуто повышение чувствительности настройки по .сравнению с каждым из ранее .применявшихся методов, при отсутствии выихры ша в пучке.

Предлагаемый способ настройки осуществляется следую|щим образом: устам авл ива ют нижн ий предел интенсивности лучка IMHBt

:измеряют частоту генерации; устанавливают интенсивность пучка lp npu наибольшей мощности, генерации; дополнительно вводят в область резонатора неоднородное магнитное .поле или индуциру ют квантовые, переходы периодическим возмущением (при этом мощность генерации

5 снова у меньшается до прежней величины); измеряют частоту генерации; по разности измеряемых частот определяют величину расстройки резонатора от вершины спектральной линии;

10 производят коррекцию частоты резОНатора до наступления минимума этой разности.

Средний пучок атомов при этом равен мин + 40

) 15 что более чем в 2 раза меньше пучка, иапельзовавшегося в известном способе.

Предмет изобретения

Способ настройки частоты резонатора квантового генератора, например водородного, на вершину спектральной линии излучения атомов путем модуля ции ее ширины, содержа25 щий операции измерения частоты генерации при двух значениях интенсивности молекулярного пучка, одно из которых наименьшее, определения величины расстройки резонатора от вершины спектральной линии по разности

30 измеренных частот и корреиции частоты резонатора до наступления минимума этой разности, отличающийся тем, что, с целью повышения чувствительности настройки и срока службы генератора, выбирают второе значе35 ние интенсивности пучка, соответствующее наибольшей мощности генерации, дополнительно вводят в область резонатора магнитное поле, вызывающее квантовые, переходы в верхних из используемых для генерации энер40 гетических уровнях, при которых измеряют частоту генерации.