Рубидиевые атомные часы компактны, недороги и широко используются, часто в качестве вспомогательных эталонов частоты. Они известны своей превосходной краткосрочной стабильностью частоты и являются ключевыми компонентами в таких системах, как спутниковая навигация и телекоммуникации. Рубидиевые атомные часы работают, используя сверхтонкие переходы атомов рубидия на частоте 6,8 ГГц для стабилизации кварцевого генератора.

Принцип работы:

1. Пары рубидия: В рубидиевых часах используется ячейка с парами рубидия, где атомы возбуждаются светом от рубидиевой газоразрядной лампы.  

2. Микроволновый резонанс: Микроволновая энергия подается на ячейку, и атомы переходят на промежуточный энергетический уровень, если частота совпадает с гипертонким переходом.  

3. Поглощение света: Когда атомы находятся в промежуточном состоянии, они поглощают больше света, что регистрируется фотодиодом.  

4. Стабилизация: Выходной сигнал фотодиода используется для управления микроволновым источником, обеспечивая поддержание частоты на точном значении перехода рубидия.      

Ключевые особенности:

Компактность и доступность: По сравнению с другими типами атомных часов, такими как цезиевые, рубидиевые часы более доступны по цене и меньше по размеру.    

Краткосрочная стабильность: Они обеспечивают отличную краткосрочную стабильность частоты, что делает их подходящими для приложений, требующих точного хранения времени.    

Универсальность применения: Рубидиевые часы используются в различных системах, включая спутниковую навигацию (например, GPS и Galileo), телекоммуникации и испытательное оборудование.    

Примеры использования:

Спутниковая навигация: Рубидиевые часы используются в GPS и других системах спутниковой навигации для обеспечения точного хранения времени при расчетах позиции.  

Телекоммуникации: Они применяются для синхронизации частот в сотовых сетях и других системах связи.  

Испытательное оборудование: Рубидиевые часы используются в качестве эталонов частоты в различном испытательном и измерительном оборудовании.      

В заключение, рубидиевые атомные часы — это надежная и универсальная технология, играющая важную роль в современных системах, требующих точного хранения времени.