КВА́НТОВЫЕ СТАНДА́РТЫ ЧАСТОТЫ́

КВА́НТОВЫЕ СТАНДА́РТЫ ЧАСТОТЫ́, уст­рой­ст­ва для точ­но­го из­ме­ре­ния час­то­ты ко­ле­ба­ний или ге­не­ри­ро­ва­ния ко­ле­ба­ний со ста­биль­ной во вре­ме­ни час­то­той, в ко­то­рых ис­поль­зу­ют­ся кван­то­вые пе­ре­хо­ды (в СВЧ и оп­тич. спек­трах) ато­мов, ио­нов или мо­ле­кул. Вы­со­кая ста­биль­ность К. с. ч. (от­но­си­тель­ная по­греш­ность вос­про­из­ве­де­ния час­то­ты со­став­ля­ет 10^–11–10^–14) обу­сло­ви­ла их ши­ро­кое при­ме­не­ние в ка­че­ст­ве эта­ло­нов час­то­ты (вре­ме­ни) в из­ме­рит. тех­ни­ке, на­ви­га­ции, мет­ро­ло­гич. служ­бе и др.

Ос­но­ву К. с. ч. со­став­ля­ет кван­то­вый ре­пер час­то­ты – уст­рой­ст­во, по­зво­ляю­щее на­блю­дать из­бран­ную спек­траль­ную ли­нию. Для по­лу­че­ния вы­со­ко­ста­биль­ных ко­ле­ба­ний в об­лас­ти низ­ких и сред­них ра­дио­час­тот и ко­ле­ба­ний с час­то­той 1 Гц (пе­ри­од 1 с), не­об­хо­ди­мых для эта­ло­нов вре­ме­ни, К. с. ч., по­ми­мо кван­то­вых ре­пе­ров час­то­ты, со­дер­жат элек­трон­ную схе­му пре­об­ра­зо­ва­ния час­то­ты ре­пе­ра в др. час­тот­ные диа­па­зо­ны. По спо­со­бу на­блю­де­ния спек­траль­ной ли­нии К. с. ч. под­раз­де­ля­ют­ся на ак­тив­ные и пас­сив­ные. В ак­тив­ном К. с. ч. кван­то­вые пе­ре­хо­ды ато­мов (мо­ле­кул) при­во­дят к вы­ну­ж­ден­но­му из­лу­че­нию элек­тро­маг­нит­ных волн, час­то­та ко­то­рых слу­жит стан­дар­том или опор­ной час­то­той. Та­кой К. с. ч. яв­ля­ет­ся, по су­ще­ст­ву, кван­то­вым ге­не­ра­то­ром. Наи­бо­лее рас­про­стра­не­ны ак­тив­ные К. с. ч. на во­до­род­ном ге­не­ра­то­ре и ру­би­дие­вом ге­не­ра­то­ре с оп­тич. на­кач­кой. В пас­сив­ных К. с. ч. тре­бу­ет­ся при­ме­не­ние внеш­не­го ис­точ­ни­ка из­лу­че­ния (вспо­мо­гат. ге­не­ра­то­ра). Ос­но­ву пас­сив­но­го ре­пе­ра со­став­ля­ет по­гло­щаю­щая ячей­ка, в ко­то­рой ато­мы, мак­си­маль­но изо­ли­ро­ван­ные от внеш­них воз­дей­ст­вий, из­би­ра­тель­но по­гло­ща­ют элек­тро­маг­нит­ное из­лу­че­ние с час­то­той, фор­ми­руе­мой син­те­за­то­ром час­тот из час­то­ты вспо­мо­гат. ге­не­ра­то­ра. В при­ме­няе­мых пас­сив­ных К. с. ч. ре­пер­ные спек­траль­ные ли­нии ле­жат в сан­ти­мет­ро­вом диа­па­зо­не длин волн; при этом вспо­мо­гат. ге­не­ра­то­ром слу­жит квар­це­вый ге­не­ра­тор, а элек­трон­ная схе­ма обес­пе­чи­ва­ет не­об­хо­ди­мое пре­об­ра­зо­ва­ние час­то­ты квар­це­во­го ге­не­ра­то­ра, срав­не­ние из­ме­ряе­мой час­то­ты ко­ле­ба­ний с час­то­той, со­от­вет­ст­вую­щей ис­поль­зуе­мой спек­траль­ной ли­нии, и ав­то­под­строй­ку по ней час­то­ты кван­то­во­го ге­не­ра­то­ра. К пас­сив­ным от­но­сят­ся К. с. ч. на пуч­ке ато­мов Cs (т. н. це­зие­вая атом­но-лу­че­вая труб­ка) и К. с. ч. на ато­мах Rb (в т. ч. с оп­тич. на­кач­кой и ин­ди­ка­ци­ей). По клас­су точ­но­сти К. с. ч. под­раз­де­ля­ют­ся на пер­вич­ные, яв­ляю­щие­ся ос­но­вой эта­ло­нов час­то­ты и вре­ме­ни, и вто­рич­ные – са­мо­ка­либ­рую­щие­ся или тре­бую­щие ка­либ­ров­ки по эта­ло­ну. В ка­че­ст­ве пер­вич­но­го стан­дар­та (эта­ло­на) час­то­ты Ме­ж­ду­нар. к-том мер и ве­сов при­знан К. с. ч. на це­зие­вой атом­но-лу­че­вой труб­ке (см. Це­зие­вый эта­лон час­то­ты), по от­но­ше­нию к ко­то­ро­му стан­дар­ты др. ти­пов яв­ля­ют­ся вто­рич­ны­ми.

Ес­ли спек­траль­ная ли­ния на­хо­дит­ся в ин­фра­крас­ном или оп­тич. диа­па­зо­не, то вспо­мо­гат. ге­не­ра­то­ром слу­жит ла­зер. По­гло­щаю­щая ячей­ка со­дер­жит раз­ре­жен­ный газ, час­то­та спек­траль­ных ли­ний ко­то­ро­го сов­па­да­ет с час­то­той ла­зе­ра (см. Оп­ти­че­ские стан­дар­ты час­то­ты).