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基于激光器的方式实现体积仅为原来1/16的原子振荡器

2015-12-16 10:07
姚看江湖
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  精工爱普生开发出了外形尺寸仅68mm×60mm×18mm的原子振荡器,体积只有该公司原产品的约1/16,振荡频率为10MHz。原子振荡器是以原子的固有频率为基准的振荡器,与石英晶体振荡器相比,精度高出2位数。新产品虽然尺寸减小,但长期频率稳定度仍跟原产品一样,为±0.05ppb/月。耗电量也降至3W,是原产品的1/6。将于2016年面向通信设备、广播电视设备、工业设备及测量仪器等基准信号发生源量产。

  精工爱普生此次采用基于激光器的“CPT(Coherent Population Trapping,相干布居陷俘)方式”实现了小型化。具体构成如下(图1)。

  图1:通过采用激光器,使原子振荡器实现了小型化

  首先,以4.6GHz的频率对振荡波长为894nm的面发光激光器(VCSEL)进行微波调制。然后,使其输出的光透过密封有铯(Cs)气体的单元,利用光检测器(PD)接受透射光,便可获得相当于2个一次边带波之差的9.2GHz的电信号。由于Cs气体的共振频率会达到约9.2GHz,因此Cs气体单元会作为精度高且稳定的滤波器发挥作用。

  接下来,将PD输出的9.2GHz信号发送到电压控制石英晶体振荡器(VCXO)的“频率控制部分”。这样,就可长期稳定地从VCXO输出10MHz信号。

  原来的方式采用灯光作为光源,在容纳气体单元的“空腔”容器上加载微波。当空腔变小时,长期频率稳定度就会降低,因此小型化存在限制。

  精工爱普生采用CPT方式解决了这一课题,还自主开发出了振荡波长长期稳定度高的VCSEL。激光驱动IC方面,也自主开发出了可稳定以4.6GHz的频率进行调制的产品。内置的VCXO也由精工爱普生制造。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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