122
ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. «Приборостроение». 2012
На практике помимо эталонов данного типа требуются также
компактные, относительно недорогие хранители частоты, пусть и
уступающие указанным выше ОСЧ по точности и воспроизводимо-
сти, но имеющие необходимую стабильность частоты на времени
усреднения 1…10
5
с (в зависимости от области применения) и перио-
дически калибруемые по эталонам. Наиболее стабильными и широко
применяемыми на практике хранителями частоты в настоящее время
являются водородные мазеры (частота излучения
ν
Н
= 1,4 ГГц). Луч-
шие активные Н-мазеры при суточном усреднении имеют долговре-
менную стабильность частоты 1·10
–15
[7, 8 ]. Недостатком их является
наличие дрейфа на времени усреднения τ > 10
5
c, высокие требования
к условиям эксплуатации, недостаточно высокая кратковременная
стабильность частоты (1·10
–13
,
τ
= 1 с),
значительные массогабарит-
ные параметры (75…200 кг), высокая стоимость.
В данной работе проведена оценка возможности создания храни-
теля частоты на
основе ОСЧ с газовой ячейкой низкого давления, не
уступающего по долговременной стабильности активным Н-мазерам,
но на два порядка превышающего кратковременную стабильность
частоты, компактного и допускающего практическую реализацию.
В настоящее время в качестве хранителя частоты на основе ОСЧ
могут быть использованы He-Ne- и Cr
2+
: ZnSe-лазеры, прогнозируе-
мые показатели нестабильности которых достигают 1·10
–16
за 1 с
усреднения. В данной работе исследовали Cr
2+
: ZnSe-лазер.
При разработке хранителя частоты сложилась следующая мето-
дология. Среди уже изученных квантовых переходов в различных
атомах и молекулах подбирают такие, ширина которых минимальна.
Затем из этого набора атомов и молекул выделяют ряд веществ, при
использовании которых не предъявляют высокие требования к усло-
виям эксплуатации. В состав ОСЧ помимо вещества с требуемым
квантовым переходом — репером частоты — входит лазер, длина
волны которого совпадает с подходящим квантовым переходом ве-
щества репера. Если в начале исследований выбор поглощающих пе-
реходов был ограничен из-за отсутствия «малошумящих» перестраи-
ваемых лазеров, то в настоящее время это ограничение в значитель-
ной степени снято и при необходимости можно получить узкие
резонансы насыщенного поглощения или дисперсии насыщения
практически во всем видимом и ИК-диапазонах спектра. Для метро-
логических применений среди различных пар лазер — поглотитель
наиболее разработаны вторичные ОСЧ на линиях газообразных I
2
,
CH
4
, С
2
Н
2
, SF
6
, OsO
4
с использованием газовых, твердотельных и по-
лупроводниковых лазеров.
В работе [9] описан эксперимент с применением Cr
2+
: ZnSe-лазе-
ра, активной средой которого являлся монокристалл, выращенный на
1,2 4,5