СПОСОБ НАСТРОЙКИ ЧАСТОТЫ РЕЗОНАТОРА КВАНТОВОГО ГЕНЕРАТОРА Советский патент 1972 года по МПК H01S1/06 

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

Известно несколько способов настройки резонатора .квантового генератора на нучке атомов или молекул, например водородного, на вершину спектральной линии излучения атомов (молекул). Сущность 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 интенсивности пучка атомов, введения неоднородного магнитного поля в резонатор или индуцирования зеемановских переходов между подуровнями состояния (F - квантовое число, характеризующее момент количества движения атома). При этом наиболее часто применяют первые два способа, обладающие наибольшей чувствительностью. Чувствительность способа настройки может

„А1 -агс

быть охарактеризована величиной ,

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

Для осуществления процесса настройки изменяют интенсивность пучка от /мпи до /макс.

тем самым изменяя ширину спектральной линии излучения атомов из-за спин-обменного взаимодействия, измеряют разность частот генерации- в этих двух положениях и перестраивают резонатор до наступления минимума этой разности. При этом нижний предел интенсивности пучка лимитируется снижением мощности генерации (начинает неустойчиво работать система измерения частоты), а

верхний-.снижением мощности или производительностью вакуумных насосов. В отсутствии процесса настройки генерато-р работает при пучке /0. В малогабаритных установках, имеющих малую производительность насосов, за

максимальный предел интенсивности пучка выбирают /0При модуляции ширины линии неоднородным магнитным .полем интенсивность пучка атомов выбирают обычио равной оптимальной (рабочей) величине /о, в область резонатора .вводят неоднородное статическое магнитное поле и измеряют разность частот генерации с полем и без него. Чувствительность способа ограничивается снижением мощности ной линии .при введении неадйородного магнитного поля. В известных .способах настройки резонатора имеют место: большой расхбд атоМов и, как следствие этого, - малый срок сл1ужбы магниторазрядных насосов и накопительной колбы водородного генератора, который уменьшается с ростом интенсивности пучка атомой( боЛЫпая прОизйодительностЪ вакуумных насосов, требуемых Для откачки пучка; низкая чувствительность настройки. Средняя интеноивйость пучка лри непрерывной автоматической настройке первым способом рав/мин + /макс вторым ШОСОбоМ /о. По Предлагаемому способу верхний предел интенсивности пучка выбирается меньшим максимально возможного /макс и п.0 достижении этого предела дополнительно -вводят в область резонатора неоднородное статическое магнитное поле (или индуцируют зеемановские переходы периодическим возм(уш,ением). Такая комбинация известных методов настройки приводит к новому положительному 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 /о (в малогабаритных установках), то может быть достигнуто повышение чувствительности настройки по сравне.нию с каждым из ранее .применявших,ся методов, при отсутствии выигрыша в пучке. Предлагаемый .способ настройки осуществляется следующим образом: устанавливают нижний предел интенсивности пучка /мин; измеряк)Т частоту генерации; устанавливают йнтенсивно.сть пучка /о при наибольшей мощности .генерации; Дополнительно вв&дят в область резонатора неоднородное к1а.Гнитное поле ил.и индуцируют квантовые переходы .периодическим возм.ущенией (при этом мощность генерации .снова уменьшается до прежней величины); измеряют частоту генерации; по ра:зностй измеряемых частот опредёляют величнну расстройки резонатора от вершины .спектральной линии; производят коррекцию -частоты резойатора до наступления минимума этой разности. Средний пучок атомов при этом равен /мнн + /о что более чем в 2 раза меньше -пучка, №сп&льзовав-шегося в известном способе. Предмет изобретения Способ настройки частоты резонатора квантОВого генератора, на.пример водородного,- на вершину спектральной линии излучения атомов путем модуляции ее ширины, содержащий операци-и измерения частоты генераци-и при двух значениях и-нтенсивности молекулярного пучка, одно из которых наименьшее, определения величины расстройки резонатора от вершины спектральной линии по разности измеренных частот и коррекции частоты резонйтора до наступления минимума этой разности, отличающийся тем, что, с целью повышения чув|ствительно.сти настройки и срока службы генератора, выбирают второе значение интенсивности .пучка, соответств-ующее наибольшей мощности генерации, дополнительно вводят в область резонатора магнитное поле, вызывающее квантовые .переходы в верхних из нопользуемых для генерации энергетических уровнях, при которых измеряют частоту ге1нера.ции.