ВОДОРОДНЫЙ ГЕНЕРАТОР Советский патент 1996 года по МПК H01S1/06 

Изобретение относится к области применения приборов квантовой электроники и может быть использовано при создании стандартов частоты с повышенной кратковременной и долговременной стабильностью и воспроизводимостью частоты.

В известном водородном генераторе, излучающем одну спектральную линию, состоящем из источника пучка атомов водорода, селектора состояний, устройства для возбуждения переходов атомов, резонатора с накопительным объемом и соленоида с экраном, требуется большое количество прецизионной аппаратуры, используемой для определения величины и знака расстройки резонатора. Кроме того, в таком генераторе процессы настройки резонатора и калибровки магнитного поля вносят ухудшение кратковременной стабильности частоты.

В предлагаемом генераторе, с целью уменьшения объема вспомогательной аппаратуры, увеличения воспроизводимости частоты, а также ее кратковременной и долговременной стабильности, накопительный объем разделен, по крайней мере, на два самостоятельных отсека, определенным образом ориентированных относительно поля резонатора и поля соленоида.

На чертеже представлен общий вид предлагаемого водородного генератора.

Генератор содержит источник 1 атомарного водорода; селектор 2 состояний; устройство 3 для возбуждения атомов водорода; резонатор 4, накопительный объем 5, разделенный на четыре отсека, входы 6 отсеков накопительного объема, соленоид 7, магнитный экран 8, петлю 9 связи, элемент 10 настройки.

Устройство работает следующим образом. Источник 1 атомов направляет пучок в направлении селектора 2 состояний. В исходном пучке имеются атомы на четырех равнонаселенных уровнях сверхтонкой структуры основного состояния атома водорода. Селектор 2 состояний фокусирует на устройство 3 атомы на двух самых верхних уровнях, а также рассеивает атомы на двух нижних уровнях. Устройство 3 возбуждает переходы между верхним и третьим сверху уровнями атомов, в результате чего населенности этих уровней выравниваются. Попадающий в накопительный объем 5 пучок содержит возбужденные атомы в трех верхних состояниях.

Накопительный объем 5 разделен на самостоятельные отсеки таким образом, что в одной паре отсеков магнитное СВЧ поле резонансного типа колебаний перпендикулярно полю соленоида, а в другой паре параллельно. В отсеках первого типа атомы, находящиеся на первом и третьем сверху уровнях, имеют максимальную электромагнитную связь с полем резонатора и излучают энергию при индуцированных этим полем переходах на самый нижний уровень.

В отсеках второго типа излучают атомы, находящиеся на втором сверху уровне энергии. Сигналы на трех частотах, соответствующих переходам с верхних уровней на один и тот же нижний, выводятся из резонатора в нагрузку через петлю 9 связи.

В результате частотного сравнения излучаемых описываемым генератором трех спектральных линий решается задача определения величины и знака расстройки резонатора и величины рабочего магнитного поля. Таким образом, отпадает необходимость в дополнительном опорном высокостабильном генераторе, благодаря чему существенно уменьшается объем необходимой аппаратуры. При этом сокращается время подстройки резонатора, повышается воспроизводимость и стабильность частоты.

Водородный генератор, содержащий источник пучка атомов водорода, селектор состояний, устройство для возбуждения переходов атомов, резонатор с накопительным объемом и соленоид с экраном, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени подстройки резонатора, повышения воспроизводимости и стабильности частоты, накопительный объем резонатора выполнен, по крайней мере, из двух отсеков, причем в одном отсеке магнитное сверхвысокочастотное поле ориентировано перпендикулярно, а в другом отсеке - параллельно направлению магнитного поля соленоида.

Водородный генератор, содержащий источник пучка атомов водорода, селектор состояний, устройство для возбуждения переходов атомов, резонатор с накопительным объемом и соленоид с экраном, отличающийся тем, что, с целью сокращения времени подстройки резонатора, повышения воспроизводимости и стабильности частоты, накопительный объем резонатора выполнен, по крайней мере, из двух отсеков, причем в одном отсеке магнитное сверхвысокочастотное поле ориентировано перпендикулярно, а в другом отсеке параллельно направлению магнитного поля соленоида.