Квантові стандарти частоти
КВАНТОВІ СТАНДАРТИ частоти, пристрої для точного вимірювання частоти коливань або генерування коливань зі стабільною в часі частотою, в яких використовуються квантові переходи (в СВЧ і оптичних спектрах) атомів, іонів або молекул. Висока стабільність квантових стандартів частоти (відносна похибка відтворення частоти становить 10 -11 -10 -14) зумовила їх широке застосування в якості еталонів частоти (часу) в вимірювальної техніці, навігації, метрологічну службу та ін.
Основу квантових стандартів частоти становить квантовий репер частоти - пристрій, що дозволяє спостерігати обрану спектральну лінію. Для отримання високостабільних коливань в області низьких і середніх радіочастот і коливань з частотою 1 Гц (період 1 с), необхідних для еталонів часу, квантових стандартів частоти, крім квантових реперів частоти, містять електронну схему перетворення частоти репера в інші частотні діапазони. За способом спостереження спектральної лінії квантові стандарти частоти поділяються на активні і пасивні. В активному квантовому стандарті частоти квантові переходи атомів (молекул) призводять до вимушеного випромінювання електромагнітних хвиль, частота яких служить стандартом або опорною частотою. Такий квантовий стандарт частоти є, по суті, квантовим генератором. Найбільш поширені активні квантові стандарти частоти на водневому генераторі і рубідієвого генераторі з оптичним накачуванням. У пасивних квантових стандартах частоти потрібне застосування зовнішнього джерела випромінювання (допоміжного генератора). Основу пасивного репера становить поглинає осередок, в якій атоми, максимально ізольовані від зовнішніх впливів, вибірково поглинають електромагнітне випромінювання з частотою, що формується синтезатором частот з частоти допоміжного генератора. У застосовуваних пасивних квантових стандартах частоти реперні спектральні лінії лежать в сантиметровому діапазоні довжин хвиль; при цьому допоміжним генератором служить кварцовий генератор, а електронна схема забезпечує необхідне перетворення частоти кварцового генератора, порівняння вимірюваної частоти коливань з частотою, що відповідає використовуваної спектральної лінії, і автопідстроювання по ній частоти квантового генератора. До пасивних відносяться квантові стандарти частоти на пучку атомів Cs (так звана цезієвого атомно-променева трубка) і квантові стандарти частоти на атомах Rb (в тому числі з оптичним накачуванням і індикацією). По класу точності квантові стандарти частоти поділяються на первинні, що є основою еталонів частоти і часу, і вторинні - Самокалібрующійся або можуть бути використані калібрування за зразком. В якості первинного стандарту (еталона) частоти Міжнародним комітетом мір і ваг визнаний квантовий стандарт частоти на цезієвої атомно-променевої трубки (дивись цезієві еталон частоти), по відношенню до якого стандарти інших типів є вторинними.
Якщо спектральна лінія знаходиться в інфрачервоному або оптичному діапазоні, то допоміжним генератором служить лазер. Поглинає осередок містить розріджений газ, частота спектральних ліній якого збігається з частотою лазера (дивися Оптичні стандарти частоти).