• 検索結果がありません。

光弾性効果による光線の変調とその応用研究 第7報 : 光変調水晶発振器の経時周波数安定度

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "光弾性効果による光線の変調とその応用研究 第7報 : 光変調水晶発振器の経時周波数安定度"

Copied!
13
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)Title. 光弾性効果による光線の変調とその応用研究 第7報 : 光変調水晶発振器 の経時周波数安定度. Author(s). 山形, 積治. Citation. 北海道教育大学紀要. 第二部. A, 数学・物理学・化学・工学編, 34(1) : 13-24. Issue Date. 1983-09. URL. http://s-ir.sap.hokkyodai.ac.jp/dspace/handle/123456789/6096. Rights. Hokkaido University of Education.

(2) . 北海道教育大学紀要 (第2部A) 第3 4巻 第1号. l i i i Se i lofHokka do Un i t t t I A)Vo Journa ve r s on( c onl yofEduca .34 .I ,No. 昭和58年9月 Sep t 983 embe r ,1. 光弾性効果による光線の変調とその応用研究 第7報 光変調水晶発振器の経時周波数安定度. 山. 積. 形. 治. 北海道教育大学旭川分校物理学教室. icat ions on the Li / lodulation by the Dynamic Study on the APP1 ght 、 Photo‐E1ast ic Ef f ect Report No.7 Ag ing Characteristics ofthe Light ルlodulation l lator tal osci Quartz Crys i YAMAGATA Seki i Rhys i ikawa Conege ido Un i i ion ty ofEducat csLaboratory vers ,Asah , Hokka , Asah ikawa070. Abstract l latorsystem i A bas i tudy ofa quartz crystalosci n whi cs ch a quartzcrystal platei sused. i asl ght modu.atorisreported.. Becausei l latorsystem thel ightbeam i nthi sosci s modulated ,. l lat ing quartz crystalplate andthi bythe dynamic stress ofthe。sci ightbeam i s modulatedl s l lat。rsystem a plan。‐convex AT‐Cutquartzcrystalplate l i app edforafeedbakloop oftheosci ,. was used for a three‐port network device. Expermlental resul i ics 。f thi ts on the ageing character l lat。r are st s quartz crystal osci - 9 l descr i bedi l i ndetai zedi nthe present . An ageing ratio ofAbout5 x lo a week hasbeenrea l lat。r osci .. 1. 緒. 言. t水晶振動子を光変調器として用い, 安定度の高い経年変化の 少 本研 究の最終的目標はAT‐Cu ~ 3 } その目的のために 動的な光弾性の検討4 ) 振動水晶 に よる光 い水晶発振器を作ることであっ た1 , , 。 5 ) AT‐Cut 水 晶 振 動 子 の 応力 - 光 学係 数 の 検 討6 ) P1ano ’ 変調 の 特 性4 Cu t水晶振動子 ‐Convex AT‐ , , ) 又 測定 7 ) の厚味すべり振動応力分布測定(レーザー光による), 及び, 振動のQの測定を行っ た8 , 。. 値の裏づけを行うために有限要素法による P1ano‐Convex AT‐Cut 水 晶 振 動 子 の 振 動 解 析 を 行 っ ) 本報告がこれら一連の研究の最終のものとなる た9 , 。 1 ) ( 3.

(3) . 14. 山 形. 積. 治. 振動子は 2 端 子 回 路 網 と し て 用 い ら れ て い 0 1 1 ) 近年 水晶振動子の改良や発振 回路の研究 ’ る1 , . が飛躍的に進み, 水晶振動子を2端子回路として. ”. Ce. 用いた水晶発振器の高安定化はほぼ上限に達した 2 1 3 ) 従っ て 更に高安定化をおし進 ’ ように思える1 , .. めるためには発振方式を根本的に考え直す必要が tW o termi naー. ある .. ‐著者らは水晶振動子を光変調素子として用いる F i g .・. 新 しい 発 振 回 路 方 式 を 考 案 した. こ の 発 振 回 路に. お い て は, 電 気 系 - 機 械 系 - 光 学 系 を cascade と. fourtermi ヨ ー. Compar i terminal son between a two‐. hreepor tworkandat tne tworkfor ne l l thequar t t t zcrysa pae .. 2 3 ) した発振回路方式をとり, 水晶振動 子は4端子回路網として活用されている1 ’ ’ , . 一般に回体素子を電気回路に持込む場合, トランスジュ サーとして用いる時には 電気系-機械 , 系のエネ ルギー結合系数 給 jを可能な限り大きく し, エネ ルギーの変換が効率よく行なわれるよう に設計する, 発振素子として用い る場合は, 水晶板 (固体素子) の機械的自由振動を電気系の回路 定数が制約しないよう に設計する必要がある. 即ち結合系数 × , ブを可能な限り小さくす る配慮をし 1 4 ) なければならない . ところが2端子回路網の発振素子においては, 〃” を小さくすると, 構成回路 の他の要素で発振が生ずる場合があるので 為ブを小さくする点において本質的な無理がある 一方 , . 帰還回路に光学系を用い, 4端子回路として発振素子を用いれば, 水晶振動子から電極を十分に離 ・したとしても 水晶板の機械的自由振動 してエネルギー結合係 数 ““ を極めて小さく で決定される , 周波数で発振器は発振する. 又, 蒸着電極を用いる必要もないので, 発振中の電極の経年変化によ るトラ ブルも防止できる. Fi g .1に水晶振動子で構成されている2端子回路と4端子回路の比較を. 示す. 4端子回路網 と して用 いた場合, 入出力 の 間にアイ ソレータ が挿 入さ れていることに な 5 1 6 ) ’ る1. 2. 発振回路の構成 電界Eたによ って励振されている水晶振動子中を光線が通過すれば, 水晶振動子の共振による応力 によって, 光弾性効果が生じ, 通常光と異常光との間に位相差 d が生ずる, 光学 バイアスが1/4入. t o器無げi g r anaーy 議す Pho. tz Po ー ar quar 溺. β. ーas. r. ーoosay coup庭d eー ctrodes. i igr f ainpー. J- 』」図 Fig. 2. -〆 1 -β 1=I ×. Diagram ofthe quartzc l lator ight modulat i。n taloにi .bythel 1γs .. ( ) 1 4.

(4) . 光変調水晶発振器 o. 15. \uふ Q. ′ox i z s. ′. Jo. x ,dar d qd cm/ e ′ n y oの o i Xox s. ↑b ー i gh. Fig. 3. i f i h C d The cal t ent culated s ress ‐opt c coef ci s , , an C6 ,oft e i i f AT‐Cut quar tz crys tal plate are the coef c ents for the ive ly,inanang lef t s ressly romtheZ′ -axi s .andl主,respect .. Z′ Li9ht beam. 4. P1ano‐convex AT-cut 0 5 MHz. . 2. 、 刀/2ノ、 、 14.oo mm. 0 n 卵一 -AJZ J. Fig. 5 P1ano- tal tz crys convex AT-Cut quar l i l i h d l t t t s n n 【 1 o u a o r a eu g g p .. 1 ( ) 5. ー. 2. 3. 4. lnput volr.. 1.45 mm. Fig. 4. Q. 5. 6. ア. V- pp. 1at ion between the input v○l tage Re talcurrent andthecrys ..

(5) . 16. 山. . g. ち. . ○ 2 ,. 形. 積. 治. G ー醍 醐. 08mm β=0 ,. 1 P1ano‐convex A r‐cut quartz H2 c上ystal pla亡e 5 1 Rqno‐Con Vex lun i t tzc「 tq AT -c肌 quqr ys. 0 0l .. cdes E 1 t ec r i dhes ve A. 1. 2. cてysヒaI Current Fig. 6. Gー Qssbqr β=0 08mm .. lat ion between the crys talcurrent Re l ft he photo‐ dt h t t t u u o a e o eo p v an g ipl i t m ー ul er .. Fig. 7. L i t疑… qm gh 、 i t for G1ass bar mounted Crystal un io quartz Crys ight・modulat tal the l l lator osci .. であれば,dヴは水晶振動子の振動周波数と同一の周波数で変動する. 従っ て Fi g .2に示すように端 3 ) 子Aと端子Bを増幅器を通して接続すると 発振回路が形成される . 回路が発振状態にある場合,増幅器の増幅度 〆 と光変調器の増幅度 β の積は ”こな っ て い る は ず. であるから, ” を測定すれば β を知ることができる.. 試 作 発 振 器 に お い て は 発 振 素 子 と して, エ ネ ル ギ ー 閉 じ込 め 型 に な っ て い る,P1 ano ‐Conve× AT‐. Cu tの厚みすべり振動の応力 Tもによ って光変調を行ない光変調 水晶発振器を構成した. この場合, ′-zっ に平行に入射させ Fi 先の報告によ って, 光線を主面 (x .3で示す応力-光学係数が最大に , g o l なる方向, 即ち, z 軸から約30 傾いた方向に設定すると最大能率 で光変調がかかることが知られ ) Fi ) 発振素子としてはこれまでの解析等で振動の特性がよく知られている9 ている6 .4に示す形状 , g . の P1ano‐Convex AT t水晶振動子を用いた. この振動子を用いて, 電極間電圧と共振時の結晶 ‐Cu. i i 電流の関係 を示したものが F g g .6であ .5 で, 共振電流と変調出力電圧の関係を示 したもの が F i る. 測定の条件は F g .7に示ように水晶振動子を支持し, 電極間離を 3伽粥 とした. 支持の方法は o バ i 0 0 8 ー ガラ を 2本平行に張りその上に 水晶振動子をガラス バーと F の ス g .4の Z 軸 が約30 . 粥伽 をなすように乗せ, 四隅を接着した. この支持方法では 水晶の振動のQを極めて高くすることがで 2 0 7 ) 利点については後述する ’ き, 水晶振動子の新しい支持方式として有望 である1 . .. 3. 光変調水晶発振器の安定条件. 光変調水晶発振器の周波数の安定化を論ずる場合, 次の四点について検討を行う必要がある.. ( 1 )光源単色光の波数及び輝度の変動 ( 2 )装置全体の機械的な変動. 1 ) ( 6.

(6) . 光変調水晶発振器. 17. ( 3 )水晶自体の電気的・機械的な特性 4 ( )水晶振動子及び回路の温度特性 発振周波数の変動には上記の要因が重複して作用するの で個々の解析は因難であるが,( 1に ついて はレーザー光を用いているの で振幅・波長の変動は白色ノイ ズと考えられ長期間で積 分すれば変動 はゼロとなり, 長期周波数安定には影響を与えないことになる.( 2 )の要因について, これを雑音と 1 )の場合と同様, 積分値はゼロとなり長期周波安定には影響しないと考えられるが, 装置 考えれば(. 全体が温度, 機械的ゆるみのために経時的に変化すれば発振周波数のシフトにつながる.( 3 )の要因 については水晶自体の結晶構造に起因し, 格子欠陥や支持方法の問題になり, 長期的な周波数安定 4に ついては安定は恒温槽を作り対策を構ずることができる。 に重大な影響を与える.(. 3. 1 光変調にかかわる安定化の検討 光変調の基本式は, 光源の輝度及び波長をlo , ぇ とし, 入射直線偏光の方位角を 小, 水晶結晶面 への入射角を(ガーの, 光路長をh, 常光線の屈折率をno , 電界をEものsの可 として, 直交ニコー ルの場合の検光子からの出力光輝度は. z -脳討“ - {忍. 』- “ - 蚤 島 』 -廊 腸β 煽 の〆}. 1 ( ). ) 但し上式で の々は振動子の共振角周波数である ( となる5 )式で{ }内の第1項はhを変えたり, 。 。 1 外部の位相板を用いて自由に選ぶことが可能であるために, ガ/4とすることができる。 従って上式 は. にぷ肝2嫡2 {テー諸 島 晦 - 砺. 』 E 如 sのけ}. 2) (. こ こ で, 応 力 Tもと 電 界 Eんは, Tも=e ぬbE云と, e勅 電歪係数によって結びつけられる。 一連の本研 ′-zっ 究に お い て は (だめ -zめ) ngz/凡 を応力-光学係数と定義し, AT‐ Cu tの場合, 主面 (x. に平行に光線を入射させた場合, Fi g .3のようになる. ここで z” は圧光学係数である. さて,( 2 )式を. -ェ *- 誓十昔-各十. , . ドゴ ー 普 十 冊」 書 評. ◎. を用いて変形すれば 2 に 郎i 2 の脂 . 孫 詩(廊-廊)鍋 錠 … 鰯一二 什{テー 脆圧ず n. 6 . . . . . }] (卿 - 卿)鍋 彫 … の〆¥+ 叢言{テー.. ◎. となる. 光変調の出力として輝度変化の成分は 十 こ比較して微少なので { }2の部分を取るだけ で十分 である。 ちなみに振動を示す部分d の オ ー ダー は 10-2 程 度 であ る. 故に( 4 )式は. ヱ. 2 2 〔骨一千.発島影“顧 み ぷn の. Eんcosのけ. ( 1 ) 7.

(7) . 18. 山. 形. 積. 治. 2 十{ 鷺 島 卿 - 砺 腸 』 ー 鋤 け}〕. 5 ) (. となる. 〔 〕内の第1項目は 直流成分を示し, 第2項目は交流成分を示す. 又, 第3項目は高調波 成分を示し, 第2項に比較して無視することができる. 受光器 (フオトマル) や同調増幅器を通し 2 て取り出されるのは 第2項の成分 である. 一方, 光源の輝度は振幅の2乗であるから, lo= A と おき, フオトマルの感度を L .2のA端の交流電流は , 同調増幅器の増幅度を ” とおけば, F壇. 2 L ” -=A . 〆血 “ 千.煮 街 に. -郷 』 &. 6 ( ). 但 し, Eた=Eたcosの話. )式の両辺の対数を取り 6 となる.( i og”o ogれ+31 og 音 十l n2ゅ+31 l ogs og 叶 21 ogL十l ogfZ1‐ 肋 g A 十l i nβ og入一1ogs ogβた-l 十l ogeた og(汀め }汀。ゎ)+l ゎ十l. (7). となり, 各々 を変数とみて, 偏微分を行い, その絶対値の和をとれば. 1 4 1m姻例十 1羊 回 そ H苓 蛋考『) 1明 ヨ テHテー一針十 1馴鋪の + 十 1普 H乎1 + 1誓子1. ) (8. 0 となる. 但 し ガ の項は定数なので除いた. 光変調を行う場 合, 偏光子の方位角は 小=45 にとると 上 式 右 辺 第 4 項 目 は ゼ ロ に な る. 又, h, no た bは各々 水晶の定数なのでこれらの項 , だめ -#“ ,e 8 )式は の変動分 もゼロとみると結局(. 1半 日 手1十勝1十-字 ト1普 H 射十-馴夕げ〆. 9 ( ). 1姉をヱ のような安定対策が必要である. この表 となり, 安定した出力が得られるためには, 次の 7 においては光 学的, 機械的, 電気的なカテ ゴリーに分けて整理し, 原因と乱れの内容, 対策を示し ておく, これらの諸条件が整えられて, 光変調にかかわる安定が保障されるが, 水晶振動子自体に ついては別に検討を加える.. 3. 2 水晶振動子の高安定性 8 ) r ら は 次 の よ う に ま と め て い る1 rbe 高安定な水晶振動子の 必要条件について E . .A.Ge ( 1 )水晶振動子のQが高いこと 2 )水晶振動子の動作範囲にわたって, 周波数温度特性が良好なこと. ( ( 3 )経時変化が小さい振動子であること 4 )水晶の励振電流による周波数変動の特性が良好であること ( ( 5 )高イ ンピー ダンスの振動子であること (電気的-機械的エネルギー結合係数が小さくとれる振. 動子) ) ( 1 8.

(8) . 光変調水晶発振器. 19. Tab l el . 光変調の安定対策 種. 別. i l t op ca. l i mechan ca. 式. 2誉 βえ. Cotβaβ a乙 L. l i l t c ec r ca. 年. ” βEK EK. 原. 乱 れ の 内容. 因. 光源の輝度が相対的に変動による. 変調出力の振幅. 対. 策. 輝度動の小さい光源. 単 色光 の spec t rum の幅 の 変 化に よる. 畝の小さい光源 上 同 (レーザー光では封入ガスのドプラー効果による) 装置全体の機械的振動によって入射角 同上の他, 常光線 ( ィ )耐震性の装置 が変動する と異常光線間の位相 に)βを9oo に とる (結晶面に直角に入射) フ オ トマ ルの電源 の変動に よ る も の と ( イ ) 安定化電源の使用 上 同 装置の機械的振動により受光面の位置づれ ( 口 )耐震性の装置 同調増幅器の増幅度の変動による. 同. 発振周波数及び 上 同. 振動子の電界の変動による. 安定な増幅器の使用 回路的な補償 3. ( )雰囲気・マウント等の外的要因による影響の 6. d u n 発露 品 鵡‐ ・ g. 少 い 設 計・ 構 造 に な っ て い る こ と. 1 6 0 , 三1 ・ 乙 28 薪 . 、. これらの必要条件を満 しているのは振動エネ ル ギー 閉 じ 込 め 型 に な っ て い る, P1ano ‐Convex. AT-Cut であ る .. 〉 . g 言. のことが重要であり, そこで考案されたのが前述. O. した Fi cut水 晶 振 動 g .7 の 支 持 方 法 で あ る. AT‐. Fig. 8. あ っ て, 電 極 間 隔 3伽伽 で 5物 仰 げZ oれe で用 い る. f t ho t r5 . . f q. -. . \ - e t d e c r o e. 2. 子は主面に電界をかけ厚みすべり振動 で用いるの. f q. 、 、繋ぎ 欝孝三 9 0 ‐ 憂. O 三 8 .. 水晶振動子が本来もっ ている良好な振動特性を 出来る限り活して用いるためには( 6 )の設計, 支持. で電気的-機械的エネ ルギー結合係数は Kを 6 で木 され, Kを を可能な限り さくすると ( 1 ・ ) の条件の 6 Qが高くなる. i 電極間隔と Kを g 6の関係を示したものが F .8 で. 上. ′t ho t k . .. ぴ 仁 一 ー Q コ o u - o u - r 」 o 上 Uに 」 o 」 } U ⑤ - 頚. 4 6 8 0 1 i t fe ー t er n valo gc r ode ー(mm). There lat ion between theinte ・val of i ionel d dt h l theexc tat t ee ec‐ ec ro ean ingfactor t ro 1mechani calenergycoupl l lat ionf atthethi cknessshearosci re ‐ 1 es quenC .. 3 - と Kを i 6キ1 6は一定値となる, .7×10 となる. 同図からも知られる通り電極間隔を大きく しても K. 1程度である 電極を水晶から - 従って電極間隔は 3粥粥 として用いる. 蒸着電極の場合は Kを 6=10 . 隔してあるために, 蒸着電極の水晶表面からの経時的な脱着等のトラ ブルがなく( 3 )の条件も満すこ と が でき る.. 4. 発振実験 4. 1 周波数温度特性 i 発振の実験を行うために F ‐Ne ガスレー g ,9の写真で示す発振回路 を組立てた. 光源に は He ザ ー(ヱ粥 W, 入二6328年)を用い, 光電子増倍管には東芝 PM5 0を用いている.増幅回路には AM/. FMIFAmp.用 の IC(“PC27C)を 用 い た. 5 MH で6 B までの利得が得られるよう に してある. 0d ‐ F i g .7に示した水晶振動子はレーザー光を導くことができる窓を有する恒温槽に 入れた. 恒温槽は 数枚の銅板を重ねて作り熱容量を大きく し,半田 ゴテ用のヒーターをつけ断熱材で囲ん だ.Fi g .9の ) ( 1 9.

(9) . 20. 山. 形 積. 治. 署 . . Fig. 9. losci l lator Photograph of l ight α ion quartzcrys ta 1 odulat .. 49 99 98 ・. 奈美姓 96 .. 星美旧 94 ,. 99 92 ム9 ,. 9 9 以 ) ム9 . O. 10. 20. 30. 40. 50. 60. 70. 80. 90(℃). 官制nPemt u i で Fig. 1O. lat ion quar i ic of l ight nnodu tz t Frequency‐ s ten 〔 ・perature character i l latorwhenthetemperatureoftheresonatori schanged talosc crys .. ) ( 2 0.

(10) . 光変調水晶発振器. i b du l e d L tM at 9h. i l t l t t l○に a o r 伽a r r a zc s y. 49 8 o o 日z 9 99 .. 21. 49 9 99 8 0 0 0O H Z .. G 震 ;三 富 ; “. 骨 1 i r 肥nt re a” u 丁 ct胴 o ′ D 2 i ; r e m e n七 as u ri a o nme P a ′ 〔ね叩 ′f i i } [ L r e us s鰍do gu. 2 #. l l o駕i o sm陛 Fig. 1I. Measurementsystem ofthef requency .. 写真の中央部が恒温槽である. まず第一の実験として発振周波数温度特性をみた。 恒温槽, 水晶振 動子共に1 0℃ま で冷却し,ヒーターにスライ ダックスを接続し15時間かけて,9 0℃ま で槽内温度を AT 上昇させ, 1℃上昇する毎に発振周波数を プロ ッ トしたものが Fi Cu t振動子の場 1 0であり ‐ g . , 合, 周波数温度特性は三次関数になることが知られているが, この振動子の場合, 69.0℃のところ 7 〉 こ の 温 度 での 周 波 数 は 4999903 57 H であ っ た 従 っ て に 一 方 の 極 値 が あ る こ と が知 ら れた1 z . , . .. 恒温槽は69.0℃ で一定に保温されるようにし設計することとした. 周波数の測定は Fi 11に示す g . ー図形 ようにリサージュ で検定した. 4, 2 短期周波数安定特性 水晶発振器の短期 周波数安定を検定する方法として a b )周波数再現性,( )周波数立ち上り安定性, 9 ) 実験方法と ( c )エージン グレイ ト等が定義されていて, これらの値によ って, 発振器は評価される1 , しては, 恒温槽内の温度を6 9. 0℃に設定し(温度制御 はサーミスタ, サイリスターを主な部品とす る電流制御方式で行う) こ5時間連続して発振 , 1週間発振を継続させ後半の3日間,30分毎に1日む 周波数と槽内温度を測定し, 3日目に発振を止める (恒温槽, フトマル, Amp , レーザーの電源は. そのままにし, レーザー光を黒い紙 でさえ ぎる) 4時間経過の後にレーザー光を通し再発 . その後,2 振させる, 発振を OFF にした時と 0N にした時の周波数の差を 周波数再現性″といい, 差の少い もの程よい発振器とされる. 発振を ON にしてから24時間の間の周波数の変化を 立ち上り周波数 特性〃 といい, それ以後の24時間毎についての周波数の変化を エ ー ジ ン グレ ー ト″ と い い, い づ れもその差が小さい程, 安定な発振器とされている。 測定結果は Fi 12に示す. g . 8 - ( a )周 波 数 再 現 性 △f=0.082 Hz , △fだ=1.64×10. 9/day b ( )立ち上り周波数安定性 △f=0.035H, △fパニ7.00×10- ( c )エ ー ジ ン グレ ー ト. 8/day でそ の 後 72 時 間 96 時 間 では 10- 9/ 24 時 間 ~48 時 間 △f=0.080 H , △f/f=1.60×10- , , ,. dayのオーダーが得られ,安定化して行き,光変調水晶発振器は短期の安定度も十分 確保できる 1 ) ( 2.

(11) . . 22. 山. 積. 形. 治. 9 8 8 o 8 0・6 0・ v e n6 c . .. o F I F. ON. . 」- 8 ; 0 0 2位 - d l -一 -冊 . - “ -- - - M 冊一 ” ・ 、 F 9 α ) ′ d ー -“ -- --- - - - - - - - q ‐ -デ 以1α ‐ ---”- y 〆 f o関権 8 d -Q . ” - テ r ▲ ▲X ” = 十- T…-→- ‐ 3 0 O I 0 豹 d Q y , -”- - - - “ --」 - ‐ , 1 1 J- . - ! o “ - - - - - . - - ” ・ . l 6 4 x l o , 9 ‐ oxlo 7 0 ′ d d y .. ‐ ‐ 9 6 Fig.12. 一 7 2. - ム 8. 一 2 4. 2 4 0 H o u r s. 8 ム. 7 2. 9 6. i i tz i t i Aging character t c of the quar s s cs and OFF…ON character. l lator crystalosci. 7 ) も の であ る1. 4. 3 長期周波数安定性 本光変調水晶発振器は最初から長期の安定性をめ ざして研究を進めて来た. 連続発振中の8日間 t cの電源投入後発振周 波数が安定するま で についての周波数特性(フオトマル, レー ザー, Amp .e 13であり, 室温の変化によっ 4時間程度要したがそのデーターは除いてある)を示したのが Fi に2 g .. て恒温槽内の温度も69 .0℃を中心に±1℃の範囲で変化し, 長期間に渡っ た安定度が得られなかっ たが, 周波数の変動は恒温槽 内の温度と連動 していることが知られるの で, 恒温槽の温度変化を現 9 のオーダーが得られることの確信を得 - 在の1月0におさえることが出来れば, 長期安定度で10 2 0 ) た . そこで, 恒温槽の断熱性をよく し, 室温変化の少い小部屋(恒温状態に保たれている)に発振 Fi. 14 器を移し, 槽内の温度変化を69 .0+0 .2℃の範囲 で, 発振周波数の安定性を検 定したものが g 9 - f=4.8×10 に保 っ た. 最近 各社から発売され2端子回 / であり, 136時間 (約6日間) に渡り△f - 7. 8/Moq ± 1 ×10 /year (HP 社 周 l o/day ± 2 ×10- f=±5 ×10- / 路方式の水晶発振器では △f , , 波 数 シ ン セ サイ ザ 3335 Aの超高安定 基準用) 程度であるの で以下 で論述するよう な改善を加える と, 光変調方式の水晶 発振器ではより高安 定な発振周波数が得ら れるものと思われる.. . 』 。→. ( 管E 讐 言警 1 2. t t h a T m S e o. . ... 6 ′ 1 7. Fig.13. . . . . :. . . で す- . .十 .. ‐. R O叩 ‐ ‐ ‐ ,‐ ‐‐‐ , ・・. 2 / 6. . 2 6 / 3 i l d T mee a s e p. , . ,‐ . , ,極 ‐“ 一 , ” ,. . 4 / 2 6. .. . 6 / 2 5. 6 6 / 2. i icS i i Frequency- t temperaturecharacter St S CSand aging character .. ( 2 ) 2. . ≧ ≧ 2 . 2 2 1. ・.

(12) . 光変調水晶発振器 Lーョ ,′ ー 1日 . J L r . ‐‐ : ii 醐 m 1, : h一 i 1 Eヨ : i1 1 1 膿 ‐ f1 . 1 1 戸i L 1 1閲 . li ,. 23. I キ 署 E は山 一 息 山 ー り 賜 F r , , , t 1 2C. i . ず. ー ・ 一 ・ 一 ‐ . , ・ 寸” .二 ,,. す マ デ !. Fig.14. 5. ま. と. 1 -キー. ・ -虜 l a 品 斗凌ぎ 関白州 鵠 - i o i 。 F ず ヤ 「 i = コ ド ゴ , ず ー1月 12. . ・ ● . ・. r f i a 言ば f 一 , ,. q“ 〆 ′ 11室 ・ . i :. 一 -. 幸 .. . ◆ . ′ , .. 1 ●・ , . ・ . . ・● .. J. J ・ ・ ● r . ● . ● . ・ ●. T ず j ,. t C. d. Aging Character i icsofthe quartz crys t i l lator talo鰍 s 8 x lo一 〕 .A 4 . ioi i 1ng rat ag sreal zedfor 136 hours .. め. Fi 13 の デ ー タ ー を 検 討 して み て, 恒 温 槽 内 の g .. 温度とは無関係に測定周波数の変動がみられる 。 i この原因にはおそらく,( 1 )F g .8の写真で示され ている通り, 装置が大きいために, 床を伝達して. 来る振動を受けたり, 各部分の熱的変化によるも のと,( 2 )水晶振動子が気圧 Fi g .7に示すような状 態でカラス封入等をせずに恒温槽に入れてあるた めに空気中の ゴミの脱着, 湿度等の 微妙な変化等 L i - 9ht beQm が悪影響を与えるもの考えら れる. 従っ て, 更に F ig.15 A new idea of mounted forthe AT‐ F i 高安定を期するために は, 光源, 受光装置を全く C. 半導体のものにとりかえ, 小型化し, 水晶は Fig. 15に示すように真空封入を行 い, 電極は封入ガラ. tzcrys talplate ut quar e of . A coupl lect d h ide t t t t e rodesi sspa ere on eou s ofholdertube .. 1 0/ e ス チ ュ ー ブ の 外側 に 蒸 着 す る よ う に す れ ば, 10- rオーダーの発振器が実現できるものと考え ya. られる。 今後, これらの諸点が研究課題の中心となろう ろ 。. 謝. 辞. 本研究の装置の大部分は北大工学部電気 回路講座から借用して行っ た 同講座の深井一郎教授を . 始め, 御協力下さいましたスタッフの方々に感謝します 。 昼夜をたがわずデータの収録に協力した昭和3 6年度本学卒業生磯野康昭君, 昭和37年度卒業生 宮川尚久君に感謝します.. ( ) 23.

(13) . 24. 山. 形. 文. 積. 治. 献. 、光変調水晶発振器とその水晶素子の解析″ 信 学 会 誌, 54- A (1971), 6, PP.371一373 1) 山形, 川瀬, 安田: \ u 78 2号 37 9一19 2) 山形, 安田: 光の変調を用いた水晶発振器″ 特許公開公報, 昭4 , 特許証759. l IP1atesUs i i lys i brat t ta l:”Ana ngaLightModu at ed ta oni n AT‐CutQuar zCrys sofVi 3) S .YAMAGATA e ”IEEE Trans Son 1 9 2一1 9 8 SU 2 4 d 1 i 5( i U ) t 1 0 7 8 osc i l lator n ‐ n r a s o c s c sa p p . , , . , ,. 4) 山形積治: ・光弾性効果による光線の変調とその応用研究第1報″ 北 教大 紀 要, 2 - A, 27 (1977), 2, pp. 5 -20. 5) 山形積治: -同 上 第2 報″ 同 上 2 - A, 28 (1978), 6) 山形積治: n同 上 第3 報″ 同 上 2 - A, 29 (1979), \同 上 第4 報″ 同 上 2- A 29 ( ) 1980 7) 山形積治: \ , , 、同上第5報″ 同 上 2- A 30 (1980), 8) 山形積治: 、 , 9) 山形積治: u同 上 第6 報″ 同 上 2 - A, 30 (1981),. 1, pp .29一42 1, pp .15一30 2, pp .19一33. 1, pp .59一72 2, pp .127一161 “ 1922 l i ) t ec r c Resonator 10 ) W.G.CADY :”The Pi ezoe .83一114 .IRE,10( ,4 ,pp , Proc ” ionCa l i brat i i A 1 i dt lO i l l dC IR t onof i C t s P i l t e othePrec P i t t a o r s n r s a S c e s o n a o ra PP 11 ) erce: ezoeecrc rysa y ” Proc AAAS 56( 1 1 0 6 1 2 3 8 9 一 waveme ) t er s p p . , . , ,. 1 2 ) 小林茂夫: n標準用水晶発振器の長期周波数安定度について″ , 電気学会高安定周波数発生回路調査専門委員 ) 1977 会, 資料 No .11- 2 ( , May. ’ ’ 32 i l tan 19 MHZ Beve ture Rec ar AT-Cut Quarzt Resonator n ed Mi き里l ) S, YAMASHITA etal:“A 4 1 3 , .. ISympos i ), pp Annua IFrequency Cont 1978 March um ( ro .267一276 ’ ’ Academi ” ) P 1966 i h i fl C IP t t MAS ON c Press P t n r o c e s s es n e r a c o c so r s a s : .136 . 14 ) W. . y y ,p ,New York( , ) 98 00ct 1 7回精密周波数同期回路調査専門委員会( . ) 山形 安田:-光変調水晶発振器の経時周波数特性″ 第1 1 5 ,. , , 資料17- 2 、光変調水晶発振器の経時・温度特性″ 昭5 4 6電気四学会道支部大会予稿, p 1 ) 山形, 他: 、 6 .19 , 、 7電子通信学会電波部門全国大会予稿分冊2, p.3 ) 山形, 他: 、光変調水晶発振器の高安定特性″ 1 7 , 昭5 1966 i l latorg’ ) IUn i t t ta C sand os ‐Quar z Crys ) E.A. GERBER etal:“Stateofthe Art 1 8 .IEEE,54( ,2 , ,ProC pp .103-106. (1970 19 ) 岡野, 他: 高安定水晶振動子の諸問題″ , 6), , 信学会電子回路部品・材料研究会資料 CPM70-10 pp .1 ~15. 6 7電気四学会道支部予稿, p 2 0 ) 山形, 宮川: ぃ高安定な光変調水晶発振器の特性″ .15 , 昭5. ) ( 24.

(14)

参照

関連したドキュメント

機械物理研究室では,光などの自然現象を 活用した高速・知的情報処理の創成を目指 した研究に取り組んでいます。応用物理学 会の「光

2 つ目の研究目的は、 SGRB の残光のスペクトル解析によってガス – ダスト比を調査し、 LGRB や典型 的な環境との比較検証を行うことで、

When a different radiochromic dye hydrogel dosimeter is used, it is possible to select a suitable light source color and a suitable camera color component by measuring the

After calibration using OpenCV, the rate of distortion improved and became ≤ 5% at the point 5 cm from the center of the image. Next, we measured MTF of the prototype optical

の観察が可能である(図2A~J).さらに,従来型の白

and Shitani, Y., “Vibration Control of a Structure by Using a Tunable Absorber and an Optimal Vibration Absorber under Auto-Tuning Control”, Journal of Sound and Vibration, Vol.. S.,

特に、その応用として、 Donaldson不変量とSeiberg-Witten不変量が等しいというWittenの予想を代数

それゆえ、この条件下では光学的性質はもっぱら媒質の誘電率で決まる。ここではこのよ