автореферат диссертации по приборостроению, метрологии и информационно-измерительным приборам и системам, 05.11.07, диссертация на тему:Исследование и разработка источника оптического излучения на основе газоразрядной лампы с парами рубидия в квантовых стандартах частоты

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ. ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ, МЕХАНИКИ И ОПТИКИ

КАЛИНИЧЕНКО Юрий Николаевич

ИССЛЕДОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА ИСТОЧНИКА

ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ГАЗОРАЗРЯДНОЙ ЛАМПЫ С ПАРАМИ РУБИДИЯ В КВАНТОВЫХ СТАНДАРТАХ ЧАСТОТЫ

Специальность 05 11 07 - Оптические и огггико-электронные приборы и

комплексы

На правах рукописи

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Санкт-Петербург 2007

003062131

Работа выполнена в ОАО «Российский институт радионавигации и времени» и на кафедре оптико-электронных приборов и систем «Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики» («СПбГУ ИТМО») Научный руководитель доктор технических наук, профессор

Ишанин Геннадий Григорьевич Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Демин Анатолий Владимирович доктор технических наук, профессор Смирнов Всеволод Дмитриевич Ведущее предприятие - Научно-техническое предприятие «ТКА» Защита диссертации состоится « 29 » марта 2007 года в 15 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.227 01 «Оптические и оптико-электронные приборы и комплексы» при «Санкт-Петербургском государственном университете информационных технологий, механики и оптики» по адресу. Санкт-Петербург, пер. Гривцова, д 14, ауд 313-а

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке «СПбГУ ИТМО» Автореферат разослан « 28 » февраля 2007 г

Ваши отзывы и замечания по автореферату (в двух экземплярах), заверенные печатью просим направлять в адрес университета 197101, г. Санкт-Петербург, Кронверкский пр, д 49, секретарю диссертационного совета Д 212 227 01

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212 227 01, кандидат технических наук

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Газоразрядные источники оптического излучения на основе высокочастотного безэлектродного разряда в парах металла широко используются в различных областях науки и техники Одним из важных направлений применения является их использование в пассивных квантовых стандартах частоты (КСЧ) на основе паров щелочных металлов, в частности рубидия Наивысшая стабильность и воспроизводимость частоты достигнуты в настоящее время в КСЧ, работа которых основана на использовании явлений избирательного поглощения энергии электромагнитного поля Свойством этих явлений, благодаря которому стало возможным их использование для эталонирования частоты, является то, что при определенных условиях поглощение происходит на строго фиксированных частотах, значения которых слабо зависят от внешних факторов и сохраняются неизменными во времени с высокой точностью В настоящее время КСЧ применяют в составе современных систем навигации, синхронизации и связи коммерческого и военного назначения как источники сигнала опорной частоты. Требования к характеристикам этих систем постоянно растут, что предполагает совершенствование и улучшение применяемых в КСЧ элементов В КСЧ осуществляется стабилизация кварцевого генератора по частоте атомного перехода Одним из узлов КСЧ, определяющих в значительной степени, как его кратковременную нестабильность, так и долговременный дрейф, является газоразрядный источник излучения (ИИ), используемый в составе физического блока КСЧ для реализации принципа радиооптического резонанса Поэтому к ИИ предъявляются повышенные требования по стабильности потока излучения Применение для оптической накачки излучения газоразрядного источника не является единственным возможным вариантом построения подобных систем, однако, по совокупности всех предъявляемых требований по устойчивости, надежности и стабильности, исследуемый тип КСЧ и ИИ в его составе сможет обеспечить длительный срок службы и жесткие условия эксплуатации Работа по изучению особенностей процессов, происходящих в ИИ на основе газоразрядной лампы с парами рубидия в квантовых стандартах частоты является важной и актуальной

Цель работы

Целью работы являлось изучение особенностей работы ИИ, применяемых в КСЧ, а также поиск границ использования результатов при разработке современного ИИ с долгосрочным ресурсом работы

Задачи исследования

1 Обзор современного состояния и общих принципов построения ИИ используемых в КСЧ

2 Исследование теоретических положений, описывающих физические явления, используемые при работе ИИ.

3 Изучение особенностей работы ИИ в физическом блоке КСЧ

4 Создание методики энергетического расчета физического блока

КСЧ

5 Разработка методики настройки ИИ

6 Создание ИИ с большим ресурсом работы

7 Разработка стенда и экспериментальное исследование характеристик ИИ

Методы исследования

В работе применялись числовой метод спектральной фильтрации и модуляции оптического излучения, аналитический метод, основанный на применении теории газового разряда, методы расчета электрических цепей, элементы теории четырехполюсников, и теории СВЧ транзисторов, компьютерный метод моделирования структуры электромагнитных полей

Научная новизна диссертации

• методика энергетического расчета физического блока КСЧ с учетом сверхтонкой фильтрации и модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса,

• компьютерная модель формирования безэлектродного разряда в электромагнитном поле с заданной несимметричной геометрией электродов,

• инженерная методика расчета ИИ на основе безэлекродной газоразрядной лампы с низкими флуктуациями потока излучения,

• принципы построения стенда для долговременных исследований характеристик ИИ

Основные результаты, выносимые на защиту

1 Результаты моделирования и оптимизации параметров ИИ на основе безэлектродной газоразрядной лампы и СВЧ генератора возбуждения, для использования в КСЧ

2 Компьютерная модель формирования безэлектродного разряда в электромагнитном поле с заданной несимметричной геометрией при изолированных электродах

3 Методика энергетического расчета физического блока КСЧ с учетом модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса.

4 Методика настройки генератора возбуждения ИИ по критерию максимальной энергетической светимости спектральной лампы

5. Результаты экспериментальных исследований времени готовности, флуктуаций и дрейфа потока излучения ИИ во времени

Практические результаты работы

1. Найдены оптимальные решения при моделировании и оптимизации параметров ИИ на основе безэлектродной газоразрядной лампы и СВЧ генератора возбуждения, использованные для создания современного ИИ применительно к приложению в КСЧ,

2 Методика энергетического расчета физического блока КСЧ, определяющая энергетические характеристики ИИ с учетом модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса

3 Методика настройки ИИ для КСЧ, позволяющая проводить настройку на основании выбранного критерия максимальной энергетической светимости спектральной лампы

4 Макет нового ИИ с использованием современной элементной базы, на котором достигнуты характеристики обеспечивающие нестабильность КСЧ на уровне 110"" т0'5и менее (у серийных КСЧ 3 10"и т0,5)

5 Создан стенд для долговременных исследований характеристик ИИ

Реализация результатов работы подтверждена использованием и внедрением результатов моделирования, оптимизации и практических исследований по тематике диссертации на научно-техническом предприятии «ТКА», в ОАО «Российский институт радионавигации и времени» и на кафедре оптико-электронных приборов и систем «Санкт-Петербургского государственного университета информационных технологий, механики и оптики»

Апробация работы

Основные результаты работы представлялись на форуме и конференциях 16,h European Frequency and Time Forum (Saint-Petersburg, 2002), конференции «Прикладная оптика» (Санкт-Петербург, 2004 г.), II конференции молодых учёных (Санкт-Петербург, 2005 г.), 34-й научно-технической конференции профессорско-преподавательского состава ИТМО (Санкт-Петербург, 2005 г), XXXV научной и учебно-методической конференции СПбГУИТМО (Санкт-Петербург, 2006 г), всероссийской конференции «РСДБ-2012 для астрометрии, геодинамики и астрофизики» (Санкт-Петербург, 2006 г), VIII Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления» (Таганрог, 2006 г), второй

Международной научно-практической конференции "Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности" (Санкт-Петербург, 2006 г.)

Публикации

По теме диссертации опубликовано 7 печатных работ Структура и объем работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 84 наименований, содержит 119 страниц основного текста, 40 рисунков и 12 таблиц

Краткое содержание работы Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы направление исследования, задачи и основные положения, выносимые на защиту

В первой главе проведен критический обзор характеристик современных КСЧ на парах рубидия, который показал, что на сегодняшний день рубидиевые КСЧ обладают нестабильностью частоты на уровне (1-3) 10"1! т"0'5 и этот показатель постоянно улучшается Применяемые в КСЧ ИИ используют в своей основе безэлектродные газоразрядные лампы, наполненные инертным газом и рубидием Возбуждение разряда в лампе обеспечивает генератор возбуждения и катушка индуктивности либо конденсатор В большинстве КСЧ используется индуктивный тип возбуждения Отмечено, что величина нестабильности стандарта ИРБ-2001, где применен емкостной тип возбуждения разряда, не хуже чем в стандартах с индуктивным типом возбуждения

Как следует из материала обзора общими принципами достижения стабильности потока излучения ИИ являются термостатирование спектральной лампы и стабилизация напряжения питания генератора возбуждения Снижение флуктуаций потока излучения примерно в два раза без потери полезного сигнала возможно совместным использованием наполнения спектральной лампы ксеноном и интерференционным фильтром Эффективными при улучшении долговременной стабильности потока излучения, но труднореализуемыми с практической точки зрения являются способ стабилизации по спектральной линии излучения на длительном промежутке времени и способ стабилизации по величине СВЧ мощности, вводимой в разряд

В результате критического анализа особенностей работы ИИ в составе КСЧ предложена обобщенная структурная схема оптимального ИИ Для понимания процессов и теоретических основ, заложенных в основу работы КСЧ и роли в них ИИ, предложена упрощенная структурная схема современного цифрового рубидиевого КСЧ (Рисунок 1)

Термостати рование

ЗВБ1

гв

-> сл

ЯФ

ИИ

Физич блок

ГЯ

ФУ

м 6834,6855 МГц

Выход КСЧ

КГ

АЦП

СЧ МК

ЦАП

Рисунок 1 Упрощенная структурная схема цифрового рубидиевого КСЧ ИИ - источник излучения, ГВ - генератор возбуждения разряда, СЛ -

спектральная лампа, ЯФ - ячейка-фильтр, ГЯ - газовая ячейка, ФУ -фотоприемный узел, МК - микроконтроллер, СЧ - синтезатор частоты, КГ - кварцевый генератор, У - умножитель

Поток излучения двух рабочих длин волн 780 и 794,8 нм, испускаемый ИИ проходя через изотопный фильтр ЯФ и газовую ячейку ГЯ, размещенную в резонаторе, регистрируется фотоприемником Степень пропускания газовой ячейки меняется в зависимости от совпадения подаваемой в резонатор частоты 6834,7 МГц, модулированной низкой частотой (~ 70 - 160 Гц), и частоты, точно соответствующей частоте перехода между подуровнями сверхтонкой структуры основного состояния атомов рубидия. Эти изменения регистрируются фотоприемником в виде модулированного потока излучения Глубина модуляции говорит о близости подаваемой частоты и частоты перехода Это используется в качестве сигнала рассогласования системы автоподстройки, который оцифровывается АЦП и подается на микроконтроллер Микроконтроллер вырабатывает сигнал управления для подстройки кварцевого генератора и часть сигнала модуляции, который через синтезатор частоты попадает в умножитель, где формируется частота, подаваемая в резонатор

Во второй главе в результате рассмотрения принципов построения безэлектродного газоразрядного ИИ установлена связь между уравнениями, описывающими состояние газового разряда, которые позволяют вычислить параметры емкостного разряда с изолированными электродами для одномерного случая, и экспериментальными результатами

А + -

д У.

т Л

где А - амплитуда смещения электронов в действующем поле, см, со = 2лТ - частота прикладываемого поля, с'1, сор = 5,6410плазменная частота для электронного газа, с"1, пе - концентрация электронов, см"3, Ь -расстояние между электродами, см, ут ¡» 3 109 р - эффективная частота столкновений электрона, с"1, р - давление, Тор, я - заряд электрона, Кл, Уа - амплитуда переменного напряжения, В, ш - масса электрона, г, с1 -толщина стенок лампы, см, е - диэлектрическая проницаемость материала стенок

Путем вариации параметров (амплитуды смещения и концентрации электронов) получены значения для решения основного уравнения баланса в виде семейства кривых, демонстрирующих адекватный характер зависимости и численного совпадения результатов Уа, В

Рисунок 2 Пример зависимости амплитуды напряжения на электродах от частоты возбуждения разряда при концентрации электронов 1 - 0,5 1012 см"3, 2 - 1 1012 см"3, 3-2 1012 см"3, Параметры уравнения А = 4 103 см, Ь = 0,8 см, ут = б 109 с"1, пе = 1012 см"3, р = 2 Тор, с1 = 0,01 см, £ = 5

Приведенный график демонстрирует слабую зависимость напряжения на электродах от частоты прикладываемого поля до Г ~ 1 ГГц, что ограничивает частоту возбуждения разряда При уменьшении концентрации носителей, уменьшается требуемая амплитуда прикладываемого переменного напряжения

15 работе приведем а дополненная электрическая схема замещения спектральной лампы, которая используется для анализа работы генератора возбуждения. На основании теории четырехполюсников ИИ представлен в виде активного и пассивного четырехполюсников. Использовано уравнение, обеспечивающее условия авто генерации:

аА аГ1 I. пА -,11 А „А П , А „Н ] А | ^ ,

а и а и+ а [2 а а г! а 12+ а 2э а зг - | а ] < 1, (2} где а\,„ -элементы матрицы активного четырехполюсника; ап,ш -элементы матрицы пассивного четырехполюсника; I аА I - определитель матрицы активного четырехполюсника.

Выполняется моделирование и оптимизация условий поддержания разряда в спектральной лампе. Анализируется эквивалентная схема замещения транзистора, включенного ло схеме с общей базой, работающего на нагрузку и виде колебательного контура с размещенной в нем спектральной лампой.

С помощью специализированного программного обеспечения, предназначенного для моделирования и расчета распространения электромагнитных полей в пространстве, создана трехмерная модель с несимметричным расположением электродов, показывающая характер распределения поля внутри возбуждающего разряд конденсатора. Алгоритм работы е программой и пример сечения модели, состоящей из цилиндрической и штыревой обкладок конденсатора с размещенной вблизи спектральной лампой, в виде модели программного пакета ЕМРЗ представлены на рисунке 3,

а) б)

I Создать script-файл описания трехмерном исследуемой конфигурации в заданной области (*.min)

Vmhh.

: Создать из файла элементарную ячеистую структуру с

L помощью программы MESH3. ЕХЕ

_ ____(*.mou) __

Создать script-файл описания параметров £, ц, о, i) заданных облает ей и местоположение зондов (* ein)

Выполнить программу решения уравнении Максвелла для заданной геометрии ЕМРХЕХЕ.

Рисунок 3. а) Алгоритм работы с программным пакетом ЕМРЗ фирмы Field Precision; б) Сечение трехмерной компьютерной модели анализируемого конденсатора со спектральной лампой (I электрод, на который подается напряжение; 2 - электрод с нулевым потенциалом; 3 - колба спектральной лампы)

Представлены результаты по использованию созданной модели возбуждения в виде распределения напряженности Е электромагнитного поля и оптимизированные параметры схемы генератора возбуждения

В третьей главе приведена созданная методика энергетического расчета физического блока КСЧ необходимая для расчета параметров, закладываемых в элементах физического блока, чтобы получить требуемую нестабильность КСЧ Особенность методики заключена в том, чго

- расчет потока излучения спектральной лампы ИИ выполняется в приближении ламбертовского источника в форме сферы,

- учитывается протяженность объекта излучения и его близость к плоскости установки фотоприемника,

- механизм сверхтонкой фильтрации ячейкой-фильтром и эффект радиооптического резонанса при низкочастотной модуляции частотой перехода 6834,7 МГц, прикладываемой к газовой ячейке, рассматривается путем построения с помощью табулированных контуров Фойгхта на примере длины волны 794,7 нм и учитывается в виде переменной и постоянной компонент в потоке излучения, приходящем на фотоприемник

- методика может применяться для расчетов ИИ с Е- типом и Н-типом возбуждения разряда в лампе

Выражение составляющей полного потока излучения Фспои, приходящего на фотоприемник, которая участвует в накачке газовой ячейки с учетом модуляции

_ (0,08-0,12) т0С-АвыхЯФ АФД

' СПОИ----2 С 7 * V'"V

Я АВхЯФ Г

при Фа! = 7 L 2 xRn2 sme cos(0 - а) • * f^0^' d6, (4)

(/г + Я, (1-cos 6>)r

где т00 - коэффициент пропускания стекла спектральных приборов, АяфВх - эффективная площадь входной поверхности ячейки-фильтра, м2, А„фВых -эффективная площадь выходной поверхности ячейки-фильтра, м2, АФД -площадь фоточувствительной области фотоприемника, м2, Фсл - поток излучения с поверхности спектральной лампы в заданном угле, Вт, Rji -радиус спектральной лампы, м; 0 - угол между нормалью к излучающей площадке и оптической осью; а - угол между прямой, соединяющей центры элементарных излучающей и облучаемой площадок и осью оптической системы, R0 - расстояние от оптической оси до элементарной облучаемой площадки, м; h - расстояние от спектральной лампы до облучаемой поверхности по оптической оси, м

Методика энергетического расчета связывает фотометрические величины ИИ с величиной, характеризующей физический блок КСЧ -параметром качества Б в заданной полосе частот, который определяется чувствительностью метода радиооптического резонанса и связан с полезным сигналом следующим образом

= £ = (5)

/, 27 /, (IV + Г) 4

где Б - крутизна дискриминационной кривой, I] - амплитуда сигнала

первой гармоники, А, О - коэффициент, учитывающий особенности

накачки, V/ - коэффициент, связанный с шириной спектральной линии, с"1,

Г — естественное уширение спектральной линии, с"1

Методика настройки генератора возбуждения необходима для

подбора параметров генератора возбуждения разряда в спектральной

лампе и настройки ИИ Подчеркивается, что при этом должны

выполняться условия (2), необходимые для поддержания генерации

Предложено в качестве критерия настройки использовать получение

максимальной светимости спектральной лампы при минимальном

энергопотреблении ИИ.

Основным результатом по созданию ИИ с большим ресурсом работы

на современной электронной базе является разработанный макет нового

ИИ с учетом проведенной оптимизации Приведены результаты

исследований пяти экземпляров новых ИИ, выполнена оценка их режимов

работы, энергетических характеристик, кратковременной нестабильности

и флуктуации потока излучения и обсуждены особенности работы

Типовая зависимость интегрального потока излучения для созданного

и существовавшего ИИ от напряжения питания приведена на рисунке 4

и, В

Рисунок 4 1 - созданный ИИ, 2 - существовавший ИИ

Приведенный график показывает увеличение эффективности потока излучения и уменьшение питающего напряжения у созданного ИИ при сохраненном режиме работы Преимуществами созданного ИИ являются сниженное напряжение питания и поджига разряда, способность поддерживать разряд в лампе при понижении напряжения питания, когда затухание разряда происходит плавным образом и возможен выбор рабочего режима с пониженной мощностью потребления, а также меньшие флуктуации величины потока излучения Параметр качества физического блока КСЧ при Д£= 650 Гц составляет величину Б(1 Гц) « (23) Гц"1 Использованная элементная база позволяет говорить о ресурсе работы нового источника на протяжении 100000 часов.

В четвертой главе рассматриваются результаты исследований ИИ на созданном стенде На разработанном стенде одновременно исследовались восемь источников, расположенных в индивидуальных термостатах, температура которых поддерживалась терморегуляторами Особенность работы состоит в том, что величины потоков излучения спектральных ламп в стенде регистрировались с помощью фотоприемников и непрерывно записывались через восьмиканальную систему сбора данных в компьютер Изучались характеристики, связанные с выходом ИИ в рабочее состояние, флуктуациями и дрейфом потока излучения, влиянием воздействия окружающей температуры на работу источников в составе стенда. Установлено, что время достижения 1% отклонения потока излучения от среднего значения составляет 1 -4 часа с момента включения, а рабочего состояния источники достигают в среднем за 7 часов Измеренная кратковременная относительная нестабильность потока излучения ИИ, оцениваемая относительным СКО значений, не превысила величину 2,410"4 за 3 часа По абсолютной величине флуктуации потока излучения ИИ уменьшались со временем Пример записи дрейфа ИИ на протяжении 4 месяцев непрерывной работы представлен на рисунке 5

На измеряемом интервале зависимость от времени аппроксимируется уравнением и(Ч) = Ц^к*, где и0 - начальное значение, В, к - коэффициент наклона прямой, 1 - отсчеты по времени, с

Результаты линейной аппроксимации данных записи дрейфа потока излучения источников на протяжении четырех месяцев представлены в таблице

Данные о дрейфе потока излучения источников __Таблица

№ 1 2 3 4 5 6 7 8

и0 0,02971 0,02277 0,03615 0,01495 0,02186 0,02586 0,02907 0,02273

к -1.31Е-9 -2.67Е-11 -1.58Е-9 -4.59Е-10 -5.98Е-10 -3.25Е-10 -1.31Е-9 -1.031Е-9

Фе,

уе 0,0220 -

0 0212

0 0216

0 0218

0 0214

0 0210

О 2000000 4000000 6000000 8000000 10000000 12000000

Отсчеты по времени, с

Рисунок 5 Зависимость изменения потока излучения ИИ №5 во времени Регистрация производилась 129 дней

Приведенные данные говорят о дрейфе потока излучения источников от начального значения на величину 0,03-1,3 % в месяц. Изменение величины потока излучения спектрально^ лампы ИИ в сторону уменьшения на протяжении один год говорит об изменении поверхности колбы спектральной лампы под действием СВЧ разряда Установлена зависимость величины дрейфа потока излучения и мощности, потребляемой ИИ, что означает необходимость снижения последней Обсуждаются метрологические характеристики и поведение ИИ при работе в составе КСЧ

Заключение

Результаты работы сводятся к следующему

1 На основании проведенного анализа, установлено, что для возбуждения разряда в источниках излучения современных КСЧ целесообразно использовать Е-тип возбуждения разряда, поскольку Н-тип требует повышенной мощности, вводимой в разряд

2 Доказано, что существенный вклад в нестабильность КСЧ вносит флуктуации потока излучения ИИ

3 Показано, что среди способов улучшения характеристик КСЧ метод стабилизации по потоку излучения ИИ является эффективным, поскольку изменение инертного газа в наполнении спектральной лампы с криптона на ксенон, при использования интерференционного фильтра отрезающего типа позволяег улучшать стабильность почти в 2 раза Методы стабилизации по электрическим параметрам, эффективны при снижении

долговременного дрейфа величины потока излучения, но сложны в реализации

4 Используя одномерное кинетическое уравнение процессов в газовом разряде, установлена связь параметров поддержания разряда с макроскопическими характеристиками плазмы, что подтверждается численным совпадением результатов

6 Создана математическая модель, связывающая параметры разряда в лампе с параметрами генератора возбуждения, что позволило оптимизировать схему генератора возбуждения

7 Создана компьютерная модель формирования безэлектродного разряда в электромагнитном поле с заданной несимметричной геометрией при изолированных электродах, объясняющая особенности возбуждения разряда в лампе

8 Разработана методика энергетического расчета физического блока КСЧ с учетом модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса, которая определяет энергетические характеристики ИИ

9 Предложена методика настройки генератора возбуждения ИИ по критерию максимальной энергетической светимости спектральной лампы

10. По результатам исследования разработан макет нового ИИ с использованием современной элементной базы, на котором достигнуты характеристики, связанные со снижением напряжения питания, потребляемой мощности и флуктуаций потока излучения ИИ, обеспечивающие нестабильность КСЧ на уровне 1 10"14 °5 и менее

11 Создан стенд для долговременных исследований характеристик ИИ, на котором экспериментально исследованы флуктуации и дрейф потока излучения, а также выход ИИ в рабочее состояние Установлено, что время достижения 1% отклонения потока излучения от среднего значения составляет 1-4 часа, а рабочего состояния - в среднем за 7 часов с момента включения, относительная нестабильность потока излучения ИИ, не превысила величину 2,410"4 за 3 часа; дрейф потока излучения источников от начального значения на величину 0,03-1,3 % в месяц за 4 месяца работы Установлена необходимость снижения мощности, вводимой в разряд

По теме диссертации опубликованы следующие работы 1 Калиниченко Ю.Н., Прокофьев А В Выбор показателя преломления однокоординатного компенсатора сдвига изображения, реализуемого плоскопараллельной пластиной // Современные технологии Труды молодых ученых ИТМО / Под ред профессора Козлова С А СПб СПбГИТМО (ТУ), 2001 - с 58-60

2 О V Berezovskaya, М Е Generalov, V A Gudkov, J N Kalinichenko, V I. Khutorschicov, V.V Kirillov, V E Shabanov, G.M. Smirnova, A A Solovov Compact rubidium gas cell atomic frequency standards // 16th European Frequency and Time Forum, Saint-Petersburg, 2002, pp E-094 - E-097

3 Ишанин Г Г., Калиниченко Ю Н Особенности формирования ВЧ емкостного разряда в безэлектродных спектральных лампах // Сборник трудов шестой международной конференции «Прикладная оптика» октябрь 2004 г. СПб ГОИ Т 1 , с 241.

4 Калиниченко Ю Н, Прокофьев А В , Тимофеев А Н. О построении системы контроля смещений на основе полихроматической оптической равносигнальной зоны // Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ) Выпуск 15 Оптические приборы, системы и технологии / Главный редактор В Н Васильев СПб: СПб ГИТМО(ТУ), 2004 г, с 122-126

5 Калиниченко Ю Н Разработка источника излучения на газоразрядной лампе с парами рубидия для квантового стандарта частоты // Сборник трудов второй международной научно-практической конференции «Исследование, разработка и применение высоких технологий в промышленности»/ Под ред А П Кудинова, Г Г. Матвиенко, В Ф Самохина 2006 г, СПб • Изд-во Политехи ун-та, Т 5 , с 339.

6 Калиниченко ЮН Выбор оптимального режима работы спектрального источника на безэлектродной газоразрядной лампе // Исследования в области приборостроения. Научно-технический вестник СПбГИТМО('ГУ) Выпуск 26. СПб СПб ГИТМО(ТУ), 2006 с 162-165

7. Калиниченко Ю Н Источник излучения для квантового рубидиевого стандарта частоты // Всероссийская конференция «РСДБ-2012 для астрометрии, геодинамики и астрофизики» (РСДБ-2012) Тезисы докладов. СПб/ИПА РАН, 2006 с 140-141

Тиражирование и брошюровка выполнены в Центре "Университетские телекоммуникации" Санкт-Петербург, Кронверкский пр , 49 Тел (812)233-46-69 Объем 1 п л Тираж 100 экз

Введение.

Глава 1. Обзор разработок и способов стабилизации параметров современных источников излучения в составе квантовых стандартов частоты.

1.1 Краткое изложение физических основ, заложенных в принцип действия квантового стандарта частоты.

1.2 Современное состояние разработок КСЧ.

1.3 Анализ особенностей использования и конструкций источников излучения в квантовых стандартах частоты.

1.4 Способы стабилизации потока излучения источника излучения.

1.5 Постановка задачи исследований.

1.6 Выводы.

Глава 2. Исследование и оптимизация элементов источника излучения на основе безэлектродной газоразрядной лампы.

2.1 Принципы построения генератора возбуждения разряда.

2.1.1 Схема замещения транзистора и ее параметры.

2.1.2 Представление пассивных цепей автогенератора.

2.2 Связь процессов в газовом разряде с макроскопическими параметрами плазмы.

2.3 Исследование колебательного контура.

2.4 Особенности работы емкостного способа возбуждения разряда с асимметричной конфигурацией электродов.

2.5 Создание модели источника излучения.

2.6 Выводы.

Глава 3. Экспериментальное исследование источников излучения для квантовых стандартов частоты.

3.1 Исследование работы источника в используемом спектральном диапазоне

3.2 Методика настройки генератора возбуждения разряда.

3.3 Методика энергетического расчета физического блока квантового стандарта частоты.

3.3.1 Выбор параметров газовой ячейки.

3.3.2 Расчет чувствительности квантового дискриминатора.

3.4 Создание нового источника излучения для использования в квантовых стандартах частоты.

3.5 Описание особенностей работы фотоприемного узла в квантовых стандартах частоты.

3.6 Выводы.

Глава 4. Экспериментальное исследование характеристик стабильности источника излучения.

4.1 Изучение характеристик, связанных с выходом источников в рабочее состояние.

4.2 Изучение флуктуаций излучения спектральных источников.

4.3 Изучение долговременного дрейфа спектральных источников.

4.4 Изучение влияния воздействия окружающей температуры на работу источников в составе стенда.

4.5 Выводы.

Газоразрядные источники оптического излучения на основе высокочастотного безэлектродного разряда в парах металла широко используются в различных областях науки и техники. Одним из важных направлений применения является их использование в пассивных квантовых стандартах частоты (КСЧ) на основе паров щелочных металлов, в частности рубидия. В настоящее время в КСЧ достигнута наивысшая стабильность и воспроизводимость частоты, что позволяет их использовать в составе современных систем навигации, синхронизации и связи коммерческого и военного назначения как источники сигнала опорной частоты, а также в качестве эталона времени и частоты. Требования к характеристикам этих систем постоянно растут, что предполагает совершенствование и улучшение применяемых в КСЧ элементов. В КСЧ осуществляется стабилизация кварцевого генератора по частоте атомного перехода[1, 2]. Одним из узлов КСЧ, определяющих в значительной степени, как его кратковременную нестабильность, так и долговременный дрейф, является газоразрядный источник излучения (ИИ), используемый в составе физического блока КСЧ для реализации принципа радиооптического резонанса. Поэтому к ИИ предъявляются повышенные требования по стабильности потока излучения. Применение для оптической накачки излучения газоразрядного источника не является единственным возможным вариантом построения подобных систем, однако, по совокупности всех предъявляемых требований по устойчивости, надежности и стабильности, исследуемый тип КСЧ и ИИ в его составе сможет обеспечить длительный срок службы и жесткие условия эксплуатации. Работа по изучению особенностей процессов, происходящих в ИИ на основе газоразрядной лампы с парами рубидия в квантовых стандартах частоты является важной и актуальной.

Целью работы являлось изучение особенностей работы ИИ, применяемых в КСЧ, а также поиск границ использования результатов при разработке современного ИИ с долгосрочным ресурсом работы. При исследовании ставились следующие задачи:

1. Обзор современного состояния и общих принципов построения ИИ используемых в КСЧ.

2. Исследование теоретических положений, описывающих физические явления, используемые при работе ИИ.

3. Изучение особенностей работы ИИ в физическом блоке КСЧ.

4. Создание методики энергетического расчета физического блока КСЧ.

5. Разработка методики настройки ИИ.

6. Создание ИИ с большим ресурсом работы.

7. Разработка стенда и экспериментальное исследование характеристик ИИ.

В первой главе проведен критический обзор современных рубидиевых КСЧ и применяемых в них ИИ, по результатам которого сформированы основные существующие способы получения стабильного потока излучения ИИ и обоснована актуальность задачи по изучению путей дальнейшего повышения стабильности характеристик ИИ.

Во второй главе рассмотрены принципы построения безэлектродного газоразрядного ИИ. Выполняется моделирование условий поддержания разряда в спектральной лампе и оптимизация параметров схемы генератора возбуждения.

В третьей главе приведена созданная методика энергетического расчета физического блока КСЧ при использовании ИИ, и методика настройки генератора возбуждения, связывающая электрические и фотометрические параметры ИИ при настройке. Также на основании проведенных исследований рассмотрены результаты по созданию макета нового ИИ для КСЧ.

В четвертой главе представлены результаты исследований ИИ на стенде для исследования долговременных характеристик ИИ. Изучались характеристики, связанные с выходом ИИ в рабочее состояние, флуктуациями и дрейфом потока излучения, влиянием воздействия окружающей температуры на работу источников в составе стенда. Рассмотрены метрологические характеристики и поведение ИИ при работе в составе КСЧ.

В заключении приведены результаты и выводы о проделанной работе.

Основные положения, выносимые на защиту, сводятся к следующему:

1. Результаты моделирования и оптимизации параметров ИИ на основе безэлектродной газоразрядной лампы и СВЧ генератора возбуждения, для использования в КСЧ.

2. Компьютерная модель формирования безэлектродного разряда в электромагнитном поле с заданной несимметричной геометрией при изолированных электродах.

3. Методика энергетического расчета физического блока КСЧ с учетом модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса.

4. Методика настройки генератора возбуждения ИИ по критерию максимальной энергетической светимости спектральной лампы.

5. Результаты экспериментальных исследований времени готовности, флуктуаций и дрейфа потока излучения ИИ во времени.

Результаты работы использованы и внедрены на НТП «ТКА», в ОАО «РИРВ», в ФГУП «ВНИИМ им. Д.И. Менделеева» и на кафедре оптико-электронных приборов и систем СПбГУ ИТМО.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 84 наименований, содержит 124 страницы основного текста, 40 рисунков, 12 таблиц и 3 приложения.

Результаты работы сводятся к следующему.

1. На основании проведенного анализа, установлено, что для возбуждения разряда в источниках излучения современных КСЧ целесообразно использовать Е-тип возбуждения разряда, поскольку Н-тип требует повышенной мощности, вводимой в разряд.

2. Доказано, что существенный вклад в нестабильность КСЧ вносит флуктуации потока излучения ИИ

3. Показано, что среди способов улучшения характеристик КСЧ метод стабилизации по потоку излучения ИИ является эффективным, поскольку изменение инертного газа в наполнении спектральной лампы с криптона на ксенон, при использования интерференционного фильтра отрезающего типа позволяет улучшать стабильность почти в 2 раза. Методы стабилизации по электрическим параметрам, эффективны при снижении долговременного дрейфа величины потока излучения, но сложны в реализации.

4. Используя одномерное кинетическое уравнение процессов в газовом разряде, установлена связь параметров поддержания разряда с макроскопическими характеристиками плазмы, что подтверждается численным совпадением результатов.

6. Создана математическая модель, связывающая параметры разряда в лампе с параметрами генератора возбуждения, что позволило оптимизировать схему генератора возбуждения.

7. Создана компьютерная модель формирования безэлектродного разряда в электромагнитном поле с заданной несимметричной геометрией при изолированных электродах, объясняющая особенности возбуждения разряда в лампе.

8. Разработана методика энергетического расчета физического блока КСЧ с учетом модуляции потока излучения при возникновении эффекта радиооптического резонанса, которая определяет энергетические характеристики ИИ.

9. Предложена методика настройки генератора возбуждения ИИ по критерию максимальной энергетической светимости спектральной лампы, вкладываемой в рабочие длины волн рубидия 780 нм и 794,8 нм.

10. По результатам исследования разработан макет нового ИИ с использованием современной элементной базы, на котором достигнуты характеристики, связанные со снижением напряжения питания, потребляемой мощности и флуктуаций потока излучения ИИ, обеспечивающие нестабильность КСЧ на уровне МО'1 Ч"0'5 и менее.

11. Создан стенд для долговременных исследований характеристик ИИ, на котором экспериментально исследованы флуктуации и дрейф потока излучения, а также выход ИИ в рабочее состояние. Установлено, что время достижения 1% отклонения потока излучения от среднего значения составляет 1-4 часа, а рабочего состояния - в среднем за 7 часов с момента включения; относительная нестабильность потока излучения ИИ, не превысила величину 2,4'10"4 за 3 часа; дрейф потока излучения источников от начального значения на величину 0,031,3 % в месяц за 4 месяца работы. Установлена необходимость снижения мощности, вводимой в разряд.

В заключение выражаю свою благодарность всем, без кого стало бы невозможным написание данной работы. Это - коллектив лаборатории вакуумных и спектральных приборов предприятия ОАО «РИРВ» и коллектив кафедры ОЭПиС СПбГУ ИТМО. Особая благодарность за обсуждение полученных результатов, поддержку и внимание к работе - моему научному руководителю - д.т.н., проф. Ишанину Г.Г.; за оказанные консультации и помощь в написании и оформлении работы: к.т.н. Тимофееву А.Н., к.т.н. Бесединой А.Н., к.т.н. Смирновой Г.М., нач. лаб. Шабанову В.Е.

Заключение

1. Стандарты частоты и времени на основе квантовых генераторов и дискриминаторе. Под редакцией Фатеева. - М.:Сов. радио, 1978.

2. Беспалов А. Н., Вдовин В.В., Гончаревский B.C., Дмитриев J1.C., Павлик Е.И., Павский В.Ф. Квантовые стандарты частоты. Издательство МО, 1987. -170 с.

3. Кварцевые и квантовые меры частоты. Под ред. Б.И. Макаренко, МО СССР, 1989.

4. Григорьянц В.В., Жаботинский М. Е., Золин В. Ф. Квантовые стандарты частоты.- М.:Наука, 1968. 288с.

5. СРТ atomic frequency standards. Kernco. Data sheet. <http://www.kernco.com/Kernco, Inc- CPT Atomic Clocks.mht>.

6. J. Vanier, M. W. Levine, D. Janssen, M. J. Delaney «The Coherent Population Trapping Passive Frequency Standard,» IEEE Trans. Instrum. Meas., vol. 52, no. 2,2003, p.p.258-262.

7. Rubidium Frequency Standard. Model RFS-10-7. PerkinElmer optoelectronics. Data sheet, <http://www.perkinelmer.com/opto/ rfs 10-7 .pdf>.

8. Rubidium Frequency Standard. Model RFS-IIF. PerkinElmer optoelectronics. Data sheet, <http://www.perkinelmer.com/opto/ rfs2f.pdf>.

9. Rubidium Frequency Standard. Семейство A10. Quartzlock UK Ltd. Data sheet, <http://www.quartzlock.com>.

10. Rubidium Frequency Standard. Model FE-5600M. Frequency Electronics. Data sheet, <http://www.freqelec.com>.

11. Rubidium Frequency Standard. Model AR-61A. AccuBeat Ltd. Data sheet. <http://www.accubeat.com>.

12. Rubidium Frequency Standard. Model 8130A. Symmetricom. Data sheet. <http://www.symmetricom.com>.

13. Rubidium Frequency Standard. Model LCR-900. Temex Time. Data sheet. <http://www.temextime.com>.

14. Rubidium Frequency Standard. Model RAFS. Temex Time. Data sheet. <http://www.temextime.com>.

15. Rubidium Frequency Standard. Model PRS10. Stanford Research Systems. Data sheet. <http://www.thinkSRS.com>.

16. Рубидиевый стандарт частоты. Модель RFS-2001. ОАО «РИРВ» <http ://www.rirt.ru>.

17. Рубидиевый стандарт частоты. Модель LPFRS-01. ЗАО "ВРЕМЯ-Ч" <http://www.vremya-ch.com/russian/product/?Razdel=l&Id=18>.

18. O.V. Berezovskaya, М.Е. Generalov, V.A. Gudkov, J.N. Kalinichenko, V.I.

19. Khutorschicov, V.V. Kirillov, V.E. Shabanov, G.M. Smirnova, A.A. Solovov• th Compact rubidium gas cell atomic frequency standards //16 European Frequencyand Time Forum, Saint-Petersburg, 2002, pp. E-094 E-097.

20. T. Dass, G. Freed, J. Petzinger, J. Rajan, « GPS clock in space: current performance and plans for the future,» in Proceedings of the 34th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, 2002, pp. 175192.

21. Зайдель A.H., Прокофьев B.K., Райский C.M., Славный В.А., Шрейдер Е.Я. Таблицы спектральных линий. М.: Наука, 1977.

22. US 6 927 636, J. Dang et al. «Light stabilization for an optically excitable atomic medium», 2005, p. 15.

23. Казанцев C.A., Хуторщиков В.И. Источник линейчатого спектра на основе высокочастотного разряда. СПб.: Издательство С.-Петербургского университета, 1995. - 328 с.

24. J. Camparo, С. Klimcak, «Ion-Acoustic Plasma Waves in rf-Discharge Lamps: Light-Shift Stabilization for Atomic Clocks,» in Proceedings of the 36th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, 2005, p. 477.

25. Марин В.П., Фонин М.Н. Высокодолговечные источники света и сферы их применения. Наукоемкие технологии. М.: Радиотехника, 2005, №3-4, 101-104 с.

26. Шитиков Г.Т. Стабильные автогенераторы метровых и дециметровых волн. -М.: Радио и связь, 1983. 256 е., ил.

27. Гоноровский И.С. Радиотехнические цепи и сигналы. Учебное пособие для вузов. 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Сов. радио, 1977. - 608 с.

28. Муравьев O.JI. Радиопередающие устройства. Учебное (программированное) пособие для техникумов. М.: Связь, 1974. 320 с.

29. Семенов C.B., Юшина Г.Г. Зависимость К.П.Д. спектрального источника, собранного на базе высокочастотного транзисторного автогенератора, от режима работы транзистора // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 2. JL, 1980. с.69-75.

30. Александров А.И. Генераторы высокостабильных колебаний. М.: Связь, 1967.- 142 с.

31. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 1. 4-е изд. / К.С. Демиртчян, JI.P. Нейман, Н.В. Коровкин, B.JI. Чечурин. -СПб.: Питер, 2004. - 576 е.: ил.

32. Райзер Ю.П., Шнейдер М.Н., Яценко H.A. Высокочастотный емкостный разряд: Физика. Техника эксперимента. Приложения: Учеб. пособие: Для вузов. М.: Изд-во Моск. физ.-техн. ин-та; Наука Физматлит. 1995. - 320 с.

33. Челноков O.A. Транзисторные генераторы синусоидальных колебаний. -М.: Сов. радио, 1975.-272 с.

34. Шварц Н.З. Линейные транзисторные усилители СВЧ. М.: Сов. радио, 1980.-368 е., ил.

35. Прянишников В.А. Электроника: Полный курс лекций. 4-е изд. - СПб.: КОРОНА принт, 2004. - 416 е., ил.

36. Генераторы высоких и сверхвысоких частот: Учеб. пособие/ О.В. Алексеев, А.А.Головков, A.B. Митрофанов и др. М.: Высш. шк., 2003. - 326 с.:ил.

37. Бессонов JI.A. Теоретические основы электротехники. Электрические цепи 9-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1996. - 624 е.: ил.

38. Теоретические основы электротехники: В 3-х т. Учебник для вузов. Том 2. 4-е изд. / К.С. Демиртчян, JI.P. Нейман, Н.В. Коровкин, B.JI. Чечурин. -СПб.: Питер, 2004.-463 е.: ил.

39. Смирнов Б.М. Введение в физику плазмы. 2-е изд., перераб.- М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1982. 224 с.

40. Смирнов Б.М. Физика слабоионизированного газа (в задачах с решениями). Учебное пособие. 2-е изд., перераб - М.: Наука, Главн. ред. физ.-мат. лит., 1978. - 416 с.

41. Райзер Ю.П. Физика газового разряда. М.: Наука, 1987

42. Голант В.Е., Жилинский А.П., Сахаров И.Е. Основы физики плазмы. М.: Атомиздат, 1977. 384 с.

43. Агапов A.C. и др. Оптимизация источников света для оптической накачки. Моделирование физических процессов в высокочастотных безэлектродных спектральных лампах // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. Вып. 8. Л., 1984. с.91-98.

44. Мак-Дональд А. Сверхвысокочастотный пробой в газах. М.: 1969. 212 с.

45. И. Мак-Даниель Процессы столкновений в ионизированных газах. Пер. с англ. под ред. Л.А.Арцимовича. М.: Мир, 1967. - 832 с.

46. Батыгин В.В., Теплова С.Д. Исследование источников света с печатными индукторами // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 9. Л., 1982. с.78-83.

47. Юшина Г.Г., Батыгин В.В О паразитных реактивностях генератора возбуждения безэлектродной спектральной лампы // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 2. Л., 1980. с.76-82.

48. Справочник по расчету и конструированию СВЧ полозковых устройств / С.И. Бахарев, В.И. Вольман, Ю.Н. Либ и др.; Под ред. В.И. Вольмана. М.: Радио и связь, 1982. - 328 е., ил.

49. Конструирование экранов и СВЧ устройств: Учебник для вузов/А.М. Чернушенко, Б.В. Петров, Л.Г. Малорацкий и др.; Под ред. A.M. Чернушенко. М.: Радио и связь, 1990. - 352 е., ил.

50. Калантаров ГШ Цейтлин ЛА Расчет индуктивностей: Справочная книга. -3-е изд., перераб. и доп. Л: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1986. -488 е., ил.

51. Немцов Н.В. Справочник по расчету параметров катушек индуктивности. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 192 е., ил.

52. Иоссель Ю.Я., Кочанов Э.С., Струнский М.Г. Расчет электрической емкости. М.: Энергия, 1969. - 240 с.

53. Ишанин Г.Г., Калиниченко Ю.Н. Особенности формирования ВЧ емкостного разряда в безэлектродных спектральных лампах // Сборник трудов шестой международной конференции «Прикладная оптика» октябрь 2004 г. СПб. ГОИ Т.1., с. 241.

54. Розбери Ф. Справочник по вакуумной технике и технологии. Пер. с англ. М.: Энергия, 1972. 455 с.

55. Велихов Е.П., Ковалев A.C., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме: Учеб. руководство. М.: Наука. Гл. ред. физ.-мат. лит., 1987.-160 е., ил.

56. Развериг В.Д., Потапов Ю.В., Курушин A.A. Проектирование СВЧ устройств с помощью Microwave Office. Под ред. В.Д. Разевига. М.: СОЛОН-Пресс, 2003. - 496 е.: ил.

57. Программный пакет ЕМРЗ. Field Precision. <http://www.fieldp.com/emp3/emp3.html>.

58. Хуторщиков В.И. О долговечности высокочастотных безэлектродных спектральных ламп с парами Rb // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 2. JL, 1975. с.115-118.

59. Семенов C.B., Якобсон H.H. Исследования некоторых параметров света87оптической накачки в стандарте частоты на газовой ячейке с парами Rb // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 6. JL, 1968. с. 138143.

60. Агапов A.C., Хуторщиков В.И. Высокочастотные безэлектродные спектральные лампы с парами металлов. Теория и эксперимент // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. Вып. 9. JL, 1983. с.111-118.

61. Геворкян А.Г., Юшина Г.Г. Источник света для импульсной накачки // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 9. JL, 1982. с.64-66.

62. Ишанин Г.Г., Панков Э.Д., Челибанов В.П. Приемники излучения // СПб.: Папирус, 2003. 527 с.

63. Бычков С.И., Буренин Н.И., Сафаров Р.Т. Стабилизация частоты генераторов СВЧ. М.: Сов. радио, 1962. - 376 с.

64. Малахов А.Н. Флуктуации в колебательных системах. М.: Наука, Главн. ред. физ.-мат. лит., 1967. - 660 с.

65. Оптика и атомная физика. Под ред. Р. И. Солоухина.- Новосибирск: Наука, 1983.

66. Ишанин Г.Г., Козлов В.В. Источники излучения / Учебное пособие. -СПб.: СПбГУИТМО, 2004. 395 с.

67. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров и учащихся втузов / Под ред. Г. Гоше и В. Циглера. М.: Наука. Главная редакция физ.-мат. лит., 1981. - 720 с.

68. Фриш С.Э. Оптические спектры атомов. М.: Наука, 1963.

69. Жолнеров B.C., Теплова С.Д., Матвеев М.С. Интегральная интенсивность светового потока спектральных рубидиевых ламп // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общетехническая. Вып. 10. JL, 1981. с. 118-121.

70. Жолнеров B.C., Теплова С.Д., Филатова Е.Н. Сверхтонкая фильтрация87излучения Di-линии Rb // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. Вып. 2. JL, 1984. с.68-72.

71. Пихтин А.Н. Оптическая и квантовая электроника: Учеб. для вузов. М.: Высш. шк., 2001. - 573 е.: ил.

72. Балыков Ю.Ю., Хуторщиков В.И. Квантовые стандарты частоты на газовой ячейке с оптической накачкой и регистрацией. РИРВ,С-Пб., 1998. -83 с.

73. Семенов С.В., Смирнова Г.М., Хуторщиков В.И. Об интенсивности излучения высокочастотных безэлектродных ламп // Вопросы радиоэлектроники. Сер. Общие вопросы радиоэлектроники. Вып. 2. JL, 1983. с.95-99.

74. Калиниченко Ю.Н. Выбор оптимального режима работы спектрального источника на безэлектродной газоразрядной лампе // Исследования в области приборостроения. Научно-технический вестник СПб ГИТМО(ТУ). Выпуск 26. СПб: СПб ГИТМО(ТУ), 2006. с. 162-165.

75. Калиниченко Ю.Н. Источник излучения для квантового рубидиевого стандарта частоты // Всероссийская конференция «РСДБ-2012 для астрометрии, геодинамики и астрофизики» (РСДБ-2012). Тезисы докладов. СПб.: ИПА РАН, 2006. с. 140-141.

76. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В 2-х т. Т.1. Пер. с англ. Изд. 2-е, стереотип. М.: Мир, 1984. - 598 е., ил.

77. ГОСТ 8.567 99. Измерения времени и частоты. Термины и определения.

78. Чирков А.Г., Матисов Б.Г. Современная теория стабильности прецизионных генераторов. СПб.: Изд-во Политехи, ун-та, 2005. 355 с.

79. Кулагин Е.В., Дубков В.А., Шаталова Н.В. Влияние спектрального источника и ячейки-фильтра на метрологические характеристики рубидиевого стандарта частоты // Техника средств связи. Сер. РИТ. Вып. 2. Ниж.Новгород, 1991. с. 98-105.

80. J. С. Camparo, "Frequency Equilibration and the Light-shift Effect for Block. IIR GPS Rubidium Clocks," in Proceedings of the 36th Annual Precise Time and Time Interval (PTTI) Systems and Applications Meeting, 2004, pp. 393-410

81. Павлов A.B. Оптико-электронные приборы (Основы теории и расчета). М., Энергия, 1974. 360 е., ил.

82. Фрумкин Г.Д. Расчет и конструирование радиоаппаратуры: Учебник для радиотехнич. спец. техникумов. 5-е изд., перераб. и доп. - М.: Высш. шк., 1989.-463 е.: ил.