(57)【要約】      （修正有）【課題】キャビティ内のモードの特性の劣化を抑止すると共に、小型且つ低価格のルビジウム原子発振器を提供する。【解決手段】少なくともルビジウムガスセル２を有するキャビティ部１と前記ルビジウムガスセルに光を照射するルビジウムランプとから構成される光−マイクロ波共鳴部を備えたルビジウム原子発振器であって、前記キャビティ部の内部に設置する送信用及び受信用アンテナ４，５を互いに直交する方向に向けていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともルビジウムガスセルを有するキャビティ部と前記ルビジウムガスセルに光を照射するルビジウムランプとから構成される光−マイクロ波共鳴部を備えたルビジウム原子発振器であって、
前記キャビティ部の内部に設置する送信用及び受信用アンテナを互いに直交する方向に向けていることを特徴とするルビジウム原子発振器。
【請求項２】
前記受信用アンテナをＴＥ１１１モードの電界分散領域に配置したことを特徴とする請求項１に記載のルビジウム原子発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ルビジウム原子発振器に関し、キャビティ内に設置する送信用及び受信用アンテナの配置によって発生する種々の不具合を解決したルビジウム原子発振器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ルビジウム原子発振器は永久不変なルビジウム原子（Ｒｂ）のスペクトル線を基準にした発振器であるため長期にわたり周波数が安定している。その反面、システム機器に組み込むには大きさに問題がある。通信ネットワークおよび放送ネットワークの基準発振器のほかに、工場や研究施設などにおける高精度周波数標準や計測器の校正用周波数基準器など、産業用として幅広い用途に使用できるように小型且つ低価格のルビジウム原子発振器の開発が望まれている。
【０００３】
従来のルビジウム原子発振器には、例えば実開昭６０−５９６３３２号公報で開示されたようなものがあり、図３（ａ）はキャビティ部の構成を示す縦断面図、図３（ｂ）は側面図である。
従来のルビジウム原子発振器はルビジウムガスセル等を有するキャビティ部（空胴共振器）と前記ルビジウムガスセルに光を照射するルビジウムランプとから構成される光−マイクロ波共鳴部を備えたルビジウム原子発振器であって、前記キャビティ部は図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、一方開口端を密閉した円筒体の他方開口端に略中央を貫設する円形の開口部１０１ａを備える環状板を固定したキャビティ１０１と、ルビジウムガスセル１０２と、発振回路部（不図示）の駆動電源を供給するための太陽電池１０３と、マイクロ波送信用の第1のアンテナ１０４及び該第1のアンテナ１０４から出力されたマイクロ波を受信するための第２のアンテナ１０５と、を備えている。前記キャビティ１０１の他方端面の内側に前記太陽電池１０３を挟んで前記ルビジウムガスセル１０２を設置しており、前記ルビジウムランプからの光を採光するための前記開口部１０１ａを挟んで対向するように前記第1のアンテナ１０４及び前記第２のアンテナ１０５を前記キャビティ１０１の一方端面の内壁面に設置している。このように前記第1及び第２のアンテナ１０４及び１０５を対向配置することにより、前記キャビティ１０１の内側におけるマイクロ波の発生状態を直接監視することが可能となり、該キャビティ１０１のチューニング状態を明確に判定することができる。
【特許文献１】実開昭６０−５９６３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら図４に示すように前記キャビティの共振モードとして利用するＴＥ１１１モード（共振時における前記キャビティの高さ方向（奥行き）、円周方向及び半径方向のそれぞれに電磁波が一周期分定在する電磁界分布の姿態を示す。）の電界集中領域、即ち磁界の強い領域（密な領域）に前記第1及び第２のアンテナ１０４及び１０５を挿入することにより、強い感度で受信できるという利点を有するが、前記キャビティのマイクロ波共振特性が劣化するという問題が発生した。
【０００５】
つまり解決しようとする問題点は、前記キャビティ内のモードの特性の劣化を抑止すると共に、小型且つ低価格のルビジウム原子発振器を提供することができない点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明に係わる請求項１記載の発明は、少なくともルビジウムガスセルを有するキャビティ部と前記ルビジウムガスセルに光を照射するルビジウムランプとから構成される光−マイクロ波共鳴部を備えたルビジウム原子発振器であって、前記キャビティ部の内部に設置する送信用及び受信用アンテナを互いに直交する方向に向けていることを特徴とする。
【０００７】
本発明に係わる請求項２記載の発明は、請求項１において、前記受信用アンテナをＴＥ１１１モードの電界分散領域に配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のルビジウム原子発振器は、マイクロ波送信用及び受信用アンテナの配置を最適化することで前記キャビティ内のモードの特性の劣化を抑止すると共に、小型且つ低価格のルビジウム原子発振器を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図示した本発明の実施の形態に基づいて、本発明を詳細に説明する。
【００１０】
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態のルビジウム原子発振器に係わるキャビティ部の構成を示す側面図、（ｂ）は縦断面図である。
本発明実施形態のルビジウム原子発振器はルビジウムガスセル等を有するキャビティ部と前記ルビジウムガスセルに光を照射するルビジウムランプとから構成される光−マイクロ波共鳴部を備えたルビジウム原子発振器であって、前記キャビティ部は図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、一方開口端を密閉した円筒体の他方開口端に略中央を貫設する円形の開口部１ａを備える環状板を固定したキャビティ１と、ルビジウムガスセル２と、発振回路部（不図示）の駆動電源を供給するための太陽電池３と、マイクロ波送信用の第1のアンテナ４及び該第1のアンテナ４から出力されたマイクロ波を受信するための第２のアンテナ５と、を備えている。前記キャビティ１の他方端面の内側に前記太陽電池３を挟んで前記ルビジウムガスセル２を設置すると共に、前記開口部１ａを中心にして前記第1のアンテナ４及び前記第２のアンテナ５が互いに直交する共に前記キャビティ１の一方端面の内壁面に設置する構造となっている。
【００１１】
前記第1及び第２のアンテナ４及び５を互いに直交配置することにより、図２に示すようにＴＥ１１１モードの電界分散領域、即ち磁界の弱い領域（疎な領域）に第２のアンテナ５を挿入することが可能となり、受信感度は僅かながら衰微するが、６．８ＧＨｚにてＴＥ１１１モードの共振特性を得ることが出来ると共に、共振Ｑ値が約２４０得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明実施形態のルビジウム原子発振器の構造を示した概略構成図である。
【図２】本発明に係わるＴＥ１１１モードの電界領域における第１及び第２のアンテナの配置図である。
【図３】従来のルビジウム原子発振器の構造を示した概略構成図である。
【図４】従来に係わるＴＥ１１１モードの電界領域における第１及び第２のアンテナの配置図である。
【符号の説明】
【００１３】
１・・キャビティ
２・・ルビジウムガスセル
３・・太陽電池
４・・第1のアンテナ
５・・第２のアンテナ
１０１・・キャビティ
１０２・・ルビジウムガスセル
１０３・・太陽電池
１０４・・第1のアンテナ
１０５・・第２のアンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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