Оптические стандарты частоты это:

Оптические стандарты частоты
        квантовые стандарты частоты оптического диапазона. О. с. ч. по сравнению с квантовыми стандартами частоты (См. Квантовые стандарты частоты) радиодиапазона имеют важные преимущества: более высокую стабильность частоты Оптические стандарты частоты10–13, а в перспективе Оптические стандарты частоты10–15 – 10–16 (в диапазоне СВЧ — 10–12); возможность создания в одном приборе эталонов частоты (т. е. времени) и длины (интерферометрические измерения длины волны).
         Основным элементом О. с. ч. является Газовый лазер (2 на рис. 1), работающий в спец. режиме, который позволяет выделять из относительно широкой спектральной линии (см. Ширина спектральных линии (См. Ширина спектральных линий)) чрезвычайно узкие пики, фиксирующие положение вершины спектральной линии ν0 (центральной частоты перехода). Спектральные линии газа в оптическом диапазоне из-за Доплера эффекта имеют тонкую структуру. Они состоят из смещённых линий однородной ширины, излучаемых отдельными атомами (рис. 2). В слабых световых полях эта структура не проявляется. В мощных же полях происходит избирательное поглощение энергии частицами, обладающими определённой скоростью, в результате чего в контуре спектральной линии «выжигаются» узкие провалы (минимумы мощности излучения) с шириной Г, равной однородной ширине линии (рис. 3). Т. к. в резонаторе лазера распространяются 2 волны, бегущие навстречу друг другу, то каждая из них резонансно поглощается «своей» группой атомов, отличающихся.знаком проекции скорости на ось резонатора: ±k, где k = с (ν— ν0)/ν0. Поэтому в спектральной линии выжигаются 2 провала. Только если генерация лазера возбуждается на частоте резонатора, соответствующей вершине спектральной линии ν0, обе бегущие волны поглощаются одними и теми же частицами и 2 провала сливаются в 1 (рис. 4).
         Этот эффект, обнаруженный в 1962—63 американскими учёными У. Ю. Лэмбом и У. Р. Беннеттом, дал возможность принять в качестве репера частоты частоту генерации лазера, «привязанную» к частоте ν0 квантового перехода не по доплеровской ширине (2 на рис. 2), а по однородной ширине Г линии, что даёт точность Оптические стандарты частоты10–10 – 10–11. Однако эта точность не была бы достигнута, если бы не был ослаблен эффект смещения (сдвиг) спектральной линии, обусловленный соударениями частиц газа между собой, что возможно при уменьшении давления. Для этого в резонатор лазера вводится ячейка с поглощающим газом (3 на рис. 1). Если при изменении частоты генерации в центре спектральной линии излучения появляется минимум мощности (рис. 4), то в центре линии поглощения этот же эффект приводит к максимуму мощности той же однородной ширины Г (рис. 5, а). Благодаря низкому давлению в поглощающей ячейке (10–3 мм рт. ст., или 0,13 н/м2) эта частота стабильна. Осуществленный О. с. ч. с гелий-неоновой усиливающей и метановой поглощающей ячейками (λ = 3,39 мкм) имеет γ = 300–500 кгц и относительную стабильность частоты Оптические стандарты частоты10–13, что означает поддержание частоты Оптические стандарты частоты1014 гц с точностью до 10 гц.
         Дальнейший прогресс в развитии О. с. ч. связан с возможностью выделения ещё более узких линий, фиксирующих частоту квантовых переходов на несколько порядков уже однородной ширины Г спектральной линии. Это осуществляется в лазере с кольцевым резонатором, работающем как в одноволновом, так и в двухволновом режимах (рис. 6). При этом мощность излучения лазера из-за эффектов спектрального «выгорания» линии, пространственного выгорания среды и фазового взаимодействия на частотах, близких к центральной частоте перехода, перераспределяется между волнами разных типов. Это приводит к возникновению узких резонансных пиков, которые могут быть на несколько порядков более узкими и более резкими, чем в случае пиков мощности линейного лазера. Воспроизводимость частоты кольцевых лазеров с метановой поглощающей ячейкой такая же, как и в случае линейных лазеров. Существуют и др. методы стабилизации частоты лазеров.
         Лит.: Квантовая электроника. Маленькая энциклопедия, М., 1969; Басов Н. Г., Беленов Э. М., Сверхузкие спектральные линии и квантовые стандарты частоты, «Природа», 1972, № 12.
         Э. М. Беленов.
        Рис. 1. Схема оптического стандарта частоты с гелий-неоновым лазером и поглощающей ячейкой: 1 — зеркала оптического резонатора; 2 — ячейка лазера с активным газом; 3 — ячейка с поглощающим газом; 4 — приёмник излучения; 5 — система обратной связи.
        Рис. 1. Схема оптического стандарта частоты с гелий-неоновым лазером и поглощающей ячейкой: 1 — зеркала оптического резонатора; 2 — ячейка лазера с активным газом; 3 — ячейка с поглощающим газом; 4 — приёмник излучения; 5 — система обратной связи.
        
        Рис. 2. Структура спектральной линии газа в оптическом диапазоне: 1 — линии однородной ширины Г, излучаемые отдельными атомами и смещённые из-за эффекта Доплера; 2 — контур спектральной линии газа; 3 — резонансная кривая резонатора; ν0 — собственная частота резонатора; ν0 — частота, соответствующая вершине спектральной линии.
        Рис. 3. «Выжигание провалов» в контуре спектральной линии.
        Рис. 3. «Выжигание провалов» в контуре спектральной линии.
        Рис. 4. Слияние двух провалов в один.
        Рис. 4. Слияние двух провалов в один.
        Рис. 5. а. Появление минимума мощности в центре линии излучения сопровождается появлением максимума мощности в центре линии поглощения. б. Осциллограмма интенсивности бегущих волн гелий-неонового лазера с поглощающей метановой ячейкой в зависимости от частоты генерации; на центральной частоте спектральной линии метана у обеих волн возникают пики мощности.
        Рис. 5. а. Появление минимума мощности в центре линии излучения сопровождается появлением максимума мощности в центре линии поглощения. б. Осциллограмма интенсивности бегущих волн гелий-неонового лазера с поглощающей метановой ячейкой в зависимости от частоты генерации; на центральной частоте спектральной линии метана у обеих волн возникают пики мощности.
        Рис. 6. Схема оптического стандарта частоты, основанного на лазере с кольцевым резонатором.
        Рис. 6. Схема оптического стандарта частоты, основанного на лазере с кольцевым резонатором.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Оптические стандарты частоты" в других словарях:

  • ОПТИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ — квантовые стандарты частоты, в к рых частотным репером служит сверхузкая спектр. линия излучения лазера. В О. с. ч. используются газовые лазеры в сочетании с устройством для сравнения с частотой эталона или стандарта частоты радиодиапазона. О. с …   Физическая энциклопедия

  • ОПТИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ — квантовые стандарты частоты, в которых используется сверхузкая спектральная линия излучения лазера. Открывают путь к созданию единого эталона длины и времени …   Большой Энциклопедический словарь

  • оптические стандарты частоты — квантовые стандарты частоты, в которых используется сверхузкая спектральная линия излучения лазера. Открывают путь к созданию единого эталона длины и времени. * * * ОПТИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ ОПТИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ, квантовые стандарты… …   Энциклопедический словарь

  • ОПТИЧЕСКИЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ — квантовые стандарты частоты, в к рых используется сверхузкая спектральная линия излучения лазера. Открывают путь к созданию единого эталона длины и времени …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • КВАНТОВЫЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ — устройства для точного измерения частоты колебаний или для генерирования колебаний с весьма стабильной частотой, в к рых используются квант. переходы (атомов, молекул, ионов) из одного энергетич. состояния в другое. Рис. 1. Схема атомно лучевой… …   Физическая энциклопедия

  • ЛАЗЕРНЫЕ СТАНДАРТЫ ЧАСТОТЫ — см. Оптические стандарты частоты. Физическая энциклопедия. В 5 ти томах. М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988 …   Физическая энциклопедия

  • Стандарт частоты — высокостабильный по частоте источник электромагнитных сигналов (радиодиапазона или оптических). Стандарты частоты используются в качестве вторичных или рабочих эталонов в метрологических измерениях, а также при производстве высокоточных средств… …   Википедия

  • ЛАЗЕР — (оптический квантовый генератор), устройство, генерирующее когерентные эл. магн. волны за счёт вынужденного испускания или вынужденного рассеяния света активной средой, находящейся в оптич. резонаторе. Слово «Л.» аббревиатура слов англ. выражения …   Физическая энциклопедия

  • газовый лазер — лазер, в котором активной средой являются газы, пары или их смеси (СО2, Ar, смесь He+Ne и др.). Используют как репер частоты (см Оптические стандарты частоты), в лазерной спектроскопии, голографии, лазерной технологии, в медицине и др. * * *… …   Энциклопедический словарь

  • Лазер —         источник электромагнитного излучения видимого, инфракрасного и ультрафиолетового диапазонов, основанный на вынужденном излучении (См. Вынужденное излучение) атомов и молекул. Слово «лазер» составлено из начальных букв (аббревиатура) слов… …   Большая советская энциклопедия

Книги

  • Электронные системы связи, Томаси У.. Руководство по современным средствам электросвязи охватывает различные аспекты технологий передачи и обработки информации, методов приема и генерации сигналов, аналоговой и цифровой… Подробнее  Купить за 399 руб
  • Квантовые стандарты частоты, В. В. Григорьянц, М. Е. Жаботинский, В. Ф. Золин. Монография содержит краткое изложение основ радиоспектроскопии и систематическое рассмотрение теории и техники квантовых стандартов частоты. Описаны все существующие типы квантовых стандартов… Подробнее  Купить за 190 руб


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»