РУБИДИЕВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ

РУБИДИЕВЫЙ СТАНДАРТ ЧАСТОТЫ

- разновидность квантовых стандартовчастоты с оптич. накачкой, относится к классу вторичных стандартов. <Существуют пассивный Р. с. ч. и активный Р. с. ч. на рубидиевом квантовомгенераторе. В службе времени и технике преим. находят применение пассивныеР. с. ч. Относит, нестабильность частоты находится на уровне 10^-13 за время порядка суток и 10^-12 за время порядка неск. месяцев. <Малогабаритные пассивные Р. с. ч. имеют объём 10³ см ³.

Активной средой в Р. с. ч. являются пары атомов ⁸⁷Rb.Используется переход S_1/2, F±= 1,F₂-2, m_F =0 между подуровнями основного состоянияатомов, невозмущённая частота к-рого равна v₀ = 6834682614 Гц. <Зависимость частоты рабочего перехода от магн. поля квадратична и определяетсявыражением v_p = v₀ + 0,08937 H² (Гц*А ^-2*м ²).Из-за относительно низкой частоты рабочего перехода равновесная разностьнаселённостей его подуровней невелика и не может уверенно наблюдаться обычнымиметодами радиоспектроскопии.

В квантовом частотном дискриминаторе пассивного Р. с. ч. для увеличенияотношения сигнала к шуму при индикации рабочего перехода используются оптич. <накачка и индикация. Оптич. излучение соответствующего спектрального состава(содержащее D₁F₁ и D₂F₂ -компоненты D₁- и D₂ -линий в спектре излучения атомов ⁸⁷Rb)действует на атомы ⁸⁷Rb, переводя их с подуровней S_1/2,F₁ основного состояния в возбуждённые состояния Р _1/2,Р _3/2, нарушая тем самым равновесное распределение атомовп существенно повышая разность населённостей подуровней рабочего перехода(населённость подуровней S_1/2, F₂ растёт, <а подуровней S_1/2, F₂ уменьшается). Индикациюрабочего перехода ведут в этом случае по интенсивности света накачки, прошедшегочерез пары атомов рубидия. Действительно кол-во света, поглощённого в процессенакачки, зависит от числа атомов на подуровне S_1/2, F₁=1, т _F =0 рабочего перехода. Если в дополнениек свету накачки подействовать одновременно на атомы рубидия резонанснымСВЧ-излучением на частоте рабочего перехода, то оно будет стремиться выровнятьнаселённости, т. е. увеличить населённость подуровня S_1/2,F₁, m_F= 0. В свою очередь это приведёт кувеличению поглощения света накачки и уменьшению его интенсивности на выходе. <Эта интенсивность оказывается зависящей от точности настройки частоты СВЧ-излученияна частоту рабочего перехода и, следовательно, может быть использованадля его индикации.

В качестве источника света накачки в Р. с. ч. используют газоразряднуюспектральную лампу с парами ⁸⁷Rb. В спектре излучения такойлампы присутствуют как нужные для накачки D₁F₁- и D₂F₂- компоненты, так и препятствующиенакачке D₁F₂- и D₂F₁- компоненты. <Для устранения нежелательных компонентов свет спектральной лампы пропускаютчерез фильтр, представляющий собой колбу с парами атомов.

Структурная схема квантового дискриминатора Р. с. ч. приведена на рис. <Свет накачки от газоразрядной лампы 1 с парами атомов ⁸⁷Rbпоследовательно проходит через фильтр 2 с парами атомов ⁸⁵Rb,рабочую ячейку 3 с парами атомов ⁸⁷Rb и поступает нафотоприёмник 4 с предварит. усилителем 5 на частоте вспомогат. <фазовой модуляции F. Для уменьшения допле-ровской ширины линии рабочегоперехода рабочая ячейка содержит также смесь инертных газов при давлениинеск. торр. Уменьшение уровня радиочастотной мощности на частоте v достигаетсяпутём размещения рабочей ячейки в резонаторе 6.

Лит.: Григорьянц В. В., Жаботинский М. Е., Золин В. Ф., Квантовыестандарты частоты, М., 1968. Е. Н. Базаров.

Физическая энциклопедия. В 5-ти томах. — М.: Советская энциклопедия. Главный редактор А. М. Прохоров. 1988.