Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1958, H. 2 - Molekylarförstärkare för mikrovågor, av Bertil Peterson
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
Fig. 6. Energinivådiagram vid en trenivåmaser.
Energy relations of a three level maser.
förhållande till nivå 2. I fig. 6 b är
relaxationsför-loppen starka mellan nivå 3 och 2, men svaga mellan
nivå 2 och 1. Trots att excitationsfrekvensen här är
densamma som i fig 6 a, erhålles den stimulerade
förstärkningen vid frekvensen vu. Frekvensen v13
kallas i amerikansk litteratur "pumpfrekvens"; det är
vid denna, som energi "pumpas in". Pumpfrekvensen
blir här alltid högre än förstärkningsfrekvensen. Den
stora fördelen med multinivåmasern är, att den
medger kontinuerlig drift, enär pump- och
emissionsprocesserna ej stör varandra. Detta fordrar
visserligen, att det i en kavitet belägna molekylsystemet
samtidigt skall kunna påverkas av två skilda
frekvenser, men om vardera frekvensen exciteras i en
särskild mod är detta möjligt. Med denna förstärkartyp
finns också möjligheten att få relativt lågt brus utan
kraftig nedkylning.
Enligt (15) är brusfaktorn
„ T mol
där Tmoi är molekylsystemets inre temperatur enligt
(1) och
T0 är rumstemperaturen.
Om relaxationsmekanismen mellan nivå 1 och 2 är
mycket starkare än mellan 2 och 3 är
T mol,
— • (verklig kristalltemperatur).
v12
Under förutsättning att va är mycket mindre än v^,
kan då en låg brusfaktor erhållas även vid
rumstemperatur.
Den första trenivåoscillatorn byggdes nyligen vid
Bell Telephone Laboratories. Den oscillerade
kontinuerligt vid frekvensen 9 000 MHz och lämnade en
uteffekt av 20 |xW. Ett paramagnetiskt ämne,
gadoli-niumetylsulfat, utgjorde det aktiva systemet.
Optisk pumpning
Denna excitationsmetod utgör en variant av de i
föregående stycke beskrivna processerna. Den har
fått sitt namn av, att excitations- eller
pumpfrekvensen ligger inom det optiska området. En närmare
beskrivning finns i referens [2]. En förstärkare av
denna typ blir mycket smalbandig, och metoden torde
huvudsakligen bli användbar i samband med
noggranna frekvensnormaler.
Excitation av magnetostatiska moder i ferriter
En ferrit har liksom ett paramagnetiskt ämne
atomer med ett visst nettospin, men de två materialen
har ändå väsentligt olika egenskaper, genom att
kopplingen mellan atomernas spin vid det
förstnämnda är mycket kraftig och vid det sistnämnda mycket
svag. Den höga tätheten av effektiva atomer hos ett
ferromagnetiskt material skulle leda till mycket hög
förstärkning, om det kunde användas i en
molekylarförstärkare. Tyvärr är relaxationstiden så kort, att
några metoder för pulsexcitering ej finns, ej heller
är energinivåerna så ordnade, att kontinuerlig
tre-nivåförstärkning kan erhållas.
I början av 1957 föreslog emellertid H Suhl, att
vissa olinjära egenskaper hos en ferrit skulle kunna
utnyttjas för högfrekvensförstärkning.
Då en ferrit, belägen i ett starkt magnetfält, träffas
av resonant högfrekvensstrålning, kommer dess
elek-trongyromagneter (tidigare nämnda vid den
paramagnetiska förstärkaren) att utföra en
precessions-rörelse kring magnetfältsriktningen. Gyromagnetens
lutningsvinkel i förhållande till denna fältriktning
ökar med ökande amplitud hos hf-fältet, men endast
till ett visst mättningsvärde. Ökas hf-amplituden
ytterligare, kan gyromagneten (elektronen) ej upptaga
mer energi till sin precessionsrörelse.
Överskottsenergin tillföres i stället vissa magnetostatiska moder
i ferriten. Detta kan uppfattas, som att en
oscillerande rörelse kommer att överlagras på gyromagnetens
jämna precessionsrörelse. De magnetostatiska
moderna kan sedan, genom att de är kopplade till en
yttre kavitet, överföra energi från pumpfrekvensen
Fig. 7. Schematisk bild av en
ferromagnetisk
förstärkare.
Sketch of the
ferromagnetic amplifier.
ELTEKNIK 1958 1 30
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
