Generacja i stabilizacja częstotliwości. Wybrane zagadnienia

Na rysunku 1 pokazane jest takie widmo gęstości mocy zmierzone w Instytucie Radioelektroniki Politechniki Warszawskiej oryginalną metodą opisaną w pracy [10]. Natomiast na rysunku 2 pokazano wymagania NASA co do wariancji Allana w zastosowaniach do sond badających dalekie obszary układu słonecznego porównane ze zmierzoną wariancją maserów wodorowych. Następnie na rysunku 3 pokazano wymagania dla lat 1986 – 1990 również porównane z danymi zmierzonymi dla maserów wodorowych. Podobnie na rysunku 4 pokazano wymagania co do wariancji Allana dla wtórnych
wzorców częstotliwości porównane z wartościami zmierzonymi dla wzorców cezowych. Przypomnijmy, że wariancję Allana można wyliczyć znając widmo gęstości mocy szumu fazowego stosując wzór:

Widmo gęstości mocy szumów fazowych generatorów, w tym również generatorów kwarcowych, można zmodelować szeregiem potęgowym

dobierając odpowiednio współczynniki h_α [9].

Zastosowanie
laserowego chłodzenia atomów
we wzorcach częstotliwości

W ostatnim dziesięcioleciu w laboratoriach w wielu krajach rozwijała się technika schładzania atomów w wiązkach atomowych w celu redukcji ich prędkości. Dla przykładu w konwencjonalnym wzorcu cezowym z pobudzaniem wiązki metodą Ramseya wiązka jest wytwarzana przez piec o temperaturze rzędu 80°C, co odpowiada średniej wartości prędkości atomów w wiązce rzędu kilkuset m/s. Szerokość listka głównego krzywej rezonansowej Ramseya określona jest wzorem

gdzie l jest odstępem między ramionami rezonatora mikrofalowego, zaś v szybkością najbardziej prawdopodobną (dla rozkładu Maxwella). Jest rzeczą oczywistą, że zmniejszenie prędkości atomów prowadzi do zawężenia pasma Δf. Stosowane są dwie techniki osiągnięcia małych prędkości. Jedna polega na zastosowaniu zasady działania fontanny, w której atomy są wysyłane pionowo do powierzchni Ziemi i są hamowane grawitacyjnie. Inna metoda polega na hamowaniu atomów promieniowaniem laserowym.