ルビジウム周波数標準は、ルビジウム87原子の2つのハイパーファイン状態間のエネルギー差を利用して6.835 GHzの周波数を基準としている。3つのガスセルを使用して、フィルタリングされた光で光ポンピングを行い、電波エネルギーで原子の状態を変更する。この遷移点で光吸収の変化が生じ、フィードバックで電波発振器をこの周波数にロックする。

ルビジウム85フィルターセルは、ルビジウム87光源のスペクトルムから特定の波長を吸収することで、光ポンピングに適した光を取得することを可能にする。電波周波数が原子の2つのハイパーファイン状態間の遷移周波数と等しいとき、光吸収の変化が生じる。この変化は、フォトディテクターによって検出され、フィードバック回路は電波発振器をこの周波数にロックする。

ルビジウム標準は、結晶発振器の機械的特性に依存しない、原子遷移に基づいた基準を提供する。この方法は、セシウム時計よりも精度が低いものの、より持ち運びができ、経済的であることを示している。ルビジウム87原子の2つのハイパーファイン状態間の遷移は、電波周波数の精密なロックを可能にしている