原子振蕩器用光學模塊以及原子振蕩器的製作方法
2023-09-23 02:46:40 1
專利名稱：原子振蕩器用光學模塊以及原子振蕩器的製作方法
技術領域：
本發明涉及原子振蕩器用光學模塊以及原子振蕩器。
背景技術：
近些年，提出了利用作為量子幹涉效應之一的CPT (CoherentPopulationTrapping:相干布居俘獲)的原子振蕩器，期待裝置的小型化、低功耗化。利用了 CPT的原子振蕩器是利用了若向鹼金屬原子照射具有2種不同波長(頻率)的相干光，則相干光的吸收停止的現象(EIT 現象:Electromagnetically Induced Transparency:電磁感應透明)的振蕩器。在原子振蕩器中，通常將銣(Rb)、銫(Cs)等鹼金屬原子封閉在由氧化矽等構成的容器(氣體單元)中，通過向該氣體單元照射相干光來使EIT現象顯現。在氣體單元內，鹼金屬原子為氣態(氣體狀)。在這樣的原子振蕩器中，為了防止氣體單元內的原子密度變化，氣體單元的溫度被控制成恆定的(例如參照專利文獻I)。專利文獻1:日本特開2007 - 336136號公報然而，在這樣的氣體單元中，構成鹼金屬原子氣體的各個鹼金屬原子朝隨機的方向運動。因此，構成鹼金屬原子氣體的各個鹼金屬原子在與相干光的行進方向相同的方向的速度分量上具有分布。若鹼金屬原子在與相干光的行進方向相同的方向的速度分量上具有分布，則根據光的都卜勒效應(都卜勒頻移)，在相干光的看上去的波長(頻率)上，即在從鹼金屬原子觀察到的相干光的波長(頻率)上會產生分布。由此，往往得到的EIT信號的線寬(光吸收寬度)會變寬，頻率精度會降低。
發明內容
本發明的幾個方式的目的之一在於提供一種具有高頻率精度的原子振蕩器用光學模塊。另外，本發明的幾個方式的目的之一在於提供一種具有上述原子振蕩器用光學模塊的原子振蕩器。本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊是利用了量子幹涉效應的原子振蕩器用光學模塊，該原子振蕩器用光學模塊包含:光源部，其射出具有2個不同波長的諧振光；氣體單元，其密封有鹼金屬原子氣體，並被照射所述諧振光；光檢測部，其檢測透過了所述氣體單元的所述諧振光的強度；以及氣流生成部，其產生所述鹼金屬原子氣體的流動。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，與鹼金屬原子沿隨機方向運動的情況相比，通過產生鹼金屬原子氣體的流動，能夠減小鹼金屬原子的在與諧振光的行進方向相同的方向的速度分量的偏差。由此，能夠抑制起因於光的都卜勒效應(都卜勒頻移)的EIT信號的線寬展寬。因此，能夠具有高頻率精度。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，上述氣流生成部也可以在上述氣體單元內產生溫度梯度。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，能夠以簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，上述氣流生成部也可以包含向上述氣體單元供給熱量的加熱器。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，能夠以簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，上述氣流生成部也可以包含向上述氣體單元照射光的發光部和吸收從上述發光部照射的光而產生熱量的光吸收部。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，能夠以簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，上述氣流生成部也可以使上述鹼金屬原子氣體產生與上述諧振光的行進方向平行的方向的流動。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，能夠提高EIT的顯現效率。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，上述氣流生成部也可以使上述鹼金屬原子氣體產生與上述諧振光的行進方向垂直的方向的流動。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，與鹼金屬原子沿隨機方向運動的情況相比，通過使鹼金屬原子氣體產生流動，能夠減小鹼金屬原子的與諧振光的行進方向相同的方向的速度分量的偏差。在本發明所涉及的原子振蕩器用光學模塊中，可以為:上述氣體單元是長方體，上述氣流生成部具有設置在上述氣體單元的第I面的第I加熱器和設置在上述氣體單元的與上述第I面對置的第2面的第2加熱器，使用時的上述第I加熱器的溫度高於上述使用時的上述第2加熱器的溫度。根據這樣的原子振蕩器用光學模塊，能夠以簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。本發明的原子振蕩器包含本發明的原子振蕩器用光學模塊。根據這樣的原子振蕩器，由於包含本發明的原子振蕩器用光學模塊，所以能夠具有高頻率精度。
圖1是第I實施方式所涉及的原子振蕩器的功能框圖。圖2(A)是表示鹼金屬原子的Λ型3能級模型與第I邊帶及第2邊帶的關係的圖，圖2 (B)是表示光源部產生的諧振光的頻譜的圖。圖3是表示第I實施方式所涉及的原子振蕩器的構成的圖。圖4是示意地表示第I實施方式所涉及的原子振蕩器的光學模塊的立體圖。圖5是示意地表示第I實施方式所涉及的原子振蕩器的光學模塊的剖視圖。圖6 (A)是示意地表示鹼金屬原子隨機運動時的氣體單元內的圖，圖6 (B)是表示鹼金屬原子隨機運動時的鹼金屬原子的X方向的速度分量的分布的曲線圖。圖7 (A)是示意地表示使鹼金屬原子氣體產生了流動時的氣體單元內的圖，圖7(B)是表示使鹼金屬原子氣體產生了流動時的鹼金屬原子的X方向的速度分量的分布的曲線圖。
圖8是示意地表示第2實施方式所涉及的原子振蕩器的光學模塊的立體圖。圖9是示意地表示第2實施方式所涉及的原子振蕩器的光學模塊的剖視圖。
具體實施例方式以下，使用附圖對本發明的優選實施方式進行詳細說明。此外，以下說明的實施方式不是用來不當地限定權利要求書所記載的本發明的內容。另外，不限定為以下說明的構成的全部是本發明的必要技術特徵。1.第I實施方式首先，參照附圖對第I實施方式所涉及的原子振蕩器進行說明。圖1是第I實施方式所涉及的原子振蕩器100的功能框圖。原子振蕩器100是利用了量子幹涉效應(EIT現象)的振蕩器。原子振蕩器100包含光學模塊I和控制部101而構成。光學模塊I包含光源部2、氣體單兀4、光檢測部6和氣流生成部8而構成。光源部2射出具有2個不同波長的諧振光L。在光源部2中產生的諧振光L包含相對於中心頻率&在上側邊帶具有頻率4 = 4 + fm的第I邊帶Wl ;以及相對於中心頻率f0在下側邊帶具有頻率f2 = fo — fm的第2邊帶W2 (參照圖2)。向氣體單元4照射諧振光L。氣體單元4是在容器中密封了氣體狀的鹼金屬原子(鹼金屬原子氣體)的單元。作為被密封在氣體單元4中的鹼金屬原子，可以舉出鈉(Na)原子、銣(Rb)原子、銫(Cs)原子等。 光檢測部6檢測透過了氣體單元4的諧振光L的強度。氣流生成部8使鹼金屬原子氣體產生流動。這裡，使鹼金屬原子氣體產生流動是指使鹼金屬原子氣體產生運動。即是指在觀察氣體單元內的鹼金屬原子整體時，鹼金屬原子的運動產生一定的趨勢。與鹼金屬原子沿隨機方向運動的情況相比，由於氣流生成部8使鹼金屬原子氣體產生流動，因此能夠減小鹼金屬原子的與諧振光的行進方向相同的方向的速度分量的偏差。其理由後述。控制部101基於光檢測部6的檢測結果，按照第I邊帶Wl以及第2邊帶W2的波長(頻率)差等於與密封在氣體單元4中的鹼金屬原子的2個基態能級的能量差相當的頻率的方式進行控制。控制部101基於光檢測部6的檢測結果，產生包含調製頻率fm的信號。而且，光源部2基於包含該調製頻率fm的信號來調製具有規定的頻率&的基波F，產生具有頻率A = L + fm的第I邊帶Wl、以及具有頻率f2 = fQ — fm的第2邊帶W2。圖2 (A)是表示鹼金屬原子的Λ型3能級模型與第I邊帶Wl以及第2邊帶W2的關係的圖。圖2 (B)是表示諧振光的頻譜的圖。如圖2 (B)所示，光源部2中產生的諧振光L包含具有中心頻率fQ (= ν / λ 0:v是光速，λ ^是雷射的中心波長)的基波F ;相對於中心頻率&在上側邊帶具有頻率的第I邊帶Wl ;以及相對於中心頻率fQ在下側邊帶具有頻率f2的第2邊帶W2。第I邊帶Wl的頻率為= + fm，第2邊帶W2的頻率f2為f2 = fQ — fm。如圖2 (A)以及圖2 (B)所示，第I邊帶Wl的頻率與第2邊帶W2的頻率&的頻率差和與鹼金屬原子的基態能級GLl和基態能級GL2的能量差AE12相當的頻率一致。因此，鹼金屬原子通過具有頻率的第I邊帶Wl和具有頻率f2的第2邊帶W2引起EIT現象。這裡，對EIT現象進行說明。眾所周知，鹼金屬原子和光的相互作用能夠利用Λ型3能級系統模型來進行說明。如圖2 (A)所示，鹼金屬原子具有2個基態能級，若分別單獨向鹼金屬原子照射具有與基態能級GLl和激發態能級的能量差相當的波長(頻率f\)的第I邊帶Wl，或者具有與基態能級GL2和激發態能級的能量差相當的波長(頻率f2)的第2邊帶W2，則發生光吸收。但如圖2 (B)所示，若同時向該鹼金屬原子照射頻率差4一&與相當於基態能級GLl和基態能級GL2的能量差Λ E12的頻率準確地一致的第I邊帶Wl和第2邊帶W2，則成為2個基態能級重疊的狀態，即成為量子幹涉狀態，向激發態能級的激發停止，產生第I邊帶Wl和第2邊帶W2透過鹼金屬原子的透明化現象(EIT現象)。通過利用該EIT現象，檢測控制第I邊帶Wl和第2邊帶W2的頻率差- f2偏離與基態能級GLl和基態能級GL2的能量差AE1JB當的頻率時的光吸收舉動的急劇的變化，能夠製造高精度的振蕩器。以下，對第I實施方式所涉及的原子振蕩器的更為具體的構成進行說明。圖3是表示第I實施方式所涉及的原子振蕩器100的構成的圖。如圖3所示，原子振蕩器100包含半導體雷射器102、氣體單元4、光檢測器106、氣流生成部108、第I檢波電路160、第I低頻振蕩器162、電流驅動電路164、第2檢波電路170、第2低頻振蕩器172、檢波用調製電路174和調製頻率產生電路176而構成。半導體雷射器102能夠向氣體單元4所包含的鹼金屬原子照射諧振光L。對於半導體雷射器102射出的雷射而言，利用電流驅動電路164輸出的驅動電流控制中心頻率fQ(中心波長Aci),通過調製頻率產生電路176的輸出信號(調製信號)被加以調製。S卩，通過在由電流驅動電路164產生的驅動電流上重疊具有調製信號的頻率成分的交流電流，能夠對半導體雷射器102射出的雷射進行調製。由此，半導體雷射器102能夠射出包含第I邊帶Wl以及第2邊帶W2的諧振光L。
半導體雷射器102例如是面發光型半導體雷射(VCSEL)。在面發光型半導體雷射中產生的光具有相干性，所以適合用於得到量子幹涉效應。此外，半導體雷射器102也可以是端面發光型雷射器。氣體單元4是在容器中密封了氣體狀的鹼金屬原子(鹼金屬原子氣體)的單元。若向該氣體單元4照射具有與鹼金屬原子的2個基態能級的能量差相當的頻率(波長)差的2個光波，則鹼金屬原子引起EIT現象。例如，若鹼金屬原子是銫原子，則與Dl線中的基態能級GLl和基態能級GL2的能量差相當的頻率是9.19263…GHz，所以若照射頻率差為
9.19263…GHz的2個光波就會引起EIT現象。光檢測器106檢測透過了氣體單元4的諧振光L，輸出與檢測出的光的量對應的信號強度的信號。光檢測器106例如是光電二極體。氣流生成部108向氣體單元4供給熱量,使氣體單元4中產生溫度梯度。由此,通過對流使氣體單元4內的鹼金屬原子氣體產生流動。第I檢波電路160使用以數Hz 數百Hz的程度的低頻率振蕩的第I低頻振蕩器162的振蕩信號,對光檢測器106的輸出信號進行同步檢波。電流驅動電路164產生與第I檢波電路160的輸出信號對應的大小的驅動電流，控制雷射的中心頻率fo (中心波長λ》。此外，為了能夠進行由第I檢波電路160執行的同步檢波，在利用電流驅動電路164產生的驅動電流上重疊第I低頻振蕩器162的振蕩信號(與供給給第I檢波電路160的振蕩信號相同)。利用通過半導體雷射器102、氣體單元4、光檢測器106、第I檢波電路160以及電流驅動電路164的反饋迴路對雷射的中心頻率A(中心波長λ J進行微調，從而使其穩定。第2檢波電路170使用以數Hz 數百Hz程度的低頻率振蕩的第2低頻振蕩器172的振蕩信號，對光檢測器106的輸出信號進行同步檢波。調製頻率產生電路176產生具有與第2檢波電路170的輸出信號的電壓對應的調製頻率fm的調製信號。該調製信號通過檢波用調製電路174，以第2低頻振蕩器172的振蕩信號(與供給給第2檢波電路170的振蕩信號相同)被加以調製，來供給給半導體雷射器102。由此,略微使調製頻率fm掃頻，同時進行第2檢波電路170的同步檢波，來微調調製頻率fm，以使光檢測器106的輸出信號為最大。在原子振蕩器100中，若諧振光L的第I邊帶Wl和第2邊帶W2的頻率差不與相當於氣體單元4所包含的鹼金屬原子的2個基態能級的能量差的頻率準確地一致，則鹼金屬原子不引起EIT現象，所以光檢測器106的檢測量根據第I邊帶Wl和第2邊帶W2的頻率極其敏感地變化。因此，利用通過半導體雷射器102、氣體單元4、光檢測器106、第2檢波電路170、調製頻率產生電路176和檢波用調製電路174的反饋迴路進行反饋控制，使得第I邊帶Wl與第2邊帶W2的頻率差和與鹼金屬原子的2個基態能級的能量差相當的頻率極其準確地一致。結果，調製頻率成為極其穩定的頻率，所以能夠將調製信號作為原子振蕩器100的輸出信號(時鐘輸出)。這裡，對光學模塊I的構成進行更為具體的說明。圖4是示意地表示光學模塊I的立體圖。圖5是示意地表示光學模塊I的剖視圖。此外，圖5是圖4的V — V線剖視圖。在圖4以及圖5中，為方便起見，圖示了相互正交的X軸、Y軸、Z軸。如圖4所示，在光學模塊I中，沿著X軸配置有半導體雷射器102、準直透鏡103、氣體單元4和光檢測器106。從半導體雷射器102射出的諧振光L沿著X軸行進。S卩，這裡，諧振光L的光軸平行於X軸,諧振光L的行進方向(光軸方向)是X方向。在光學模塊I中，也可以在半導體雷射器102和氣體單元4之間具有用於將諧振光L變換為平行光的準直透鏡103。從半導體雷射器102射出的諧振光L經由準直透鏡103入射至氣體單元4。半導體雷射器102避開氣體單元4的中心照射諧振光L。在圖示的例子中，氣體單元4是長方體，諧振光L避開氣體單元4的中心(長方體的中心)，通過比氣體單元4的中心偏向第2加熱器108b側(+ Y方向)的位置。這是因為氣體單元4的中心附近的鹼金屬原子氣體的流動S弱，所以與氣體單元4的外側附近相比，鹼金屬原子的X方向(行進方向)的速度分量的偏差大。氣體單元4在圖示的例子中是長方體。氣體單元4的形狀並不限於長方體，也可以是其他的多面體、圓柱、球體。氣流生成部108具有第I加熱器108a和第2加熱器108b。第I加熱器108a被設置在氣體單元4的第I側面(第I面)4a。另外，第2加熱器108b被設置在與第I側面4a對置的第2側面(第2面)4b。第I側面4a以及第2側面4b是與諧振光L的光軸不交叉的面(即不入射諧振光L的面)，在本實施方式中，是垂直線與Y軸平行的面。第I加熱器108a以及第2加熱器108b能夠向氣體單元4供給熱量。氣流生成部108例如具有用於控制第I加熱器108a以及第2加熱器108b的控制部(未圖示)。控制部例如按照第I加熱器108a的溫度高於第2加熱器108b的溫度的方式進行控制。由此，在氣體單元4內產生溫度梯度，通過對流使鹼金屬原子氣體產生恆定的流動S。在圖5所示的例子中，從諧振光L的行進方向(X方向)來看，鹼金屬原子氣體產生右旋的流動S。因此，在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體的流動S從氣體單元4的下表面側朝上表面側產生。即，在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體的流動S在與諧振光L的行進方向(X方向)垂直的方向(Z方向)上產生。圖6 (A)是不意地表不鹼金屬原子隨機運動時的氣體單兀內的圖。圖6 (B)是表示鹼金屬原子隨機運動時的鹼金屬原子的X方向的速度分量的分布的曲線圖。圖7 (A)是示意地表示使鹼金屬原子氣體產生了流動時的氣體單元內的圖。圖7 (B)是表示使鹼金屬原子氣體產生了流動時的鹼金屬原子的X方向的速度分量的分布的曲線圖。圖6 (B)以及圖7 (B)的橫軸是鹼金屬原子的X方向的速度。此外，X方向是諧振光L的行進方向。如圖6所示，在氣體單元內，當鹼金屬原子隨機運動時(鹼金屬原子氣體未產生流動時)，鹼金屬原子的X方向的速度分量的偏差大。與此相對，如圖7所示，當氣體單元內產生了 Z方向的流動時,與鹼金屬原子隨機運動的情況相比，鹼金屬原子的X方向的速度分量的偏差小。此外，在圖7的例子中，使鹼金屬原子氣體產生了 Z方向的流動，但對於使鹼金屬原子氣體產生了其他方向(例如X方向、Y方向)的流動的情況也相同，與鹼金屬原子隨機運動的情況相比，鹼金屬原子的X方向的速度分量的偏差小。這樣，通過使鹼金屬原子氣體產生流動，與鹼金屬原子隨機運動的情況相比，能夠減小鹼金屬原子的X方向(諧振光L的行進方向)的速度分量的大小的偏差。通過減小鹼金屬原子的X方向(諧振光L的行進方向)的速度分量的偏差，能夠抑制起因於光的都卜勒效應(都卜勒頻移)的EIT信號的線寬(光吸收寬度，EIT現象產生的頻率差的範圍)展寬。SP，能夠抑制頻率精度的降低。因此，通過使鹼金屬原子氣體產生流動，能夠抑制頻率精度的降低。此外，半導體雷射器102、光檢測器106、氣流生成部108分別與圖1所示的光源部
2、光檢測部6、氣流生成部8對應。另外，由第I檢波電路160、第I低頻振蕩器162、電流驅動電路164、第2檢波電路170、第2低頻振蕩器172、檢波用調製電路174和調製頻率產生電路176構成的電路與圖1所示的控制部101對應。本實施方式所涉及的光學模塊I以及原子振蕩器100例如具有以下的特徵。根據光學模塊1，如上所述，利用氣流生成部108使鹼金屬原子氣體產生流動，從而能夠抑制起因於光的都卜勒效應的頻率精度的降低。因此，光學模塊I能夠具有高頻率精度。根據光學模塊1，氣流生成部108通過在氣體單元4內產生溫度梯度，能夠使鹼金屬原子氣體產生流動S。由此，例如能夠以如上述那樣使用了加熱器108a、108b等的簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。因此，能夠實現裝置的簡單化。並且，通過使鹼金屬原子氣體產生對流，能夠使鹼金屬原子氣體的流動S恆定。由此，能夠使鹼金屬原子的X方向(諧振光L的行進方向)的速度分量的大小的偏差進一步減小。本實施方式的原子振蕩器100包含光學模塊1，所以能夠具有高頻率精度。此外，在上述的實施方式中，氣流生成部108使用2個加熱器108a、108b使鹼金屬原子氣體產生流動，但是，只要能夠使鹼金屬原子氣體產生流動，不特別限定加熱器的數量。2.第2實施方式接下來，參照附圖對第2實施方式所涉及的原子振蕩器進行說明。圖8是示意地表示第2實施方式的原子振蕩器的光學模塊201的立體圖。圖9是示意地表示光學模塊201的剖視圖。此外，圖9是圖8的IX — IX線剖視圖。以下，在第2實施方式的光學模塊201中，對具有與第I實施方式的光學模塊I的構成部件相同的功能部件標註相同的附圖標記，並省略其詳細的說明。在光學模塊201中，如圖8以及圖9所示，氣流生成部108包含發光部210和吸收從發光部210射出的光的光吸收部220而構成。發光部210能夠通過向氣體單元4照射光來供給熱量。發光部210例如射出紅外線IR，光吸收部220由能夠吸收紅外線IR的材料形成。從發光部210射出的紅外線IR照射到光吸收部220。例如能夠使用紅外燈、半導體雷射等發光裝置作為發光部210。光吸收部220吸收從發光部210射出的紅外線IR而發熱。由此，能夠向氣體單元4供給熱量。在圖示的例子中，光吸收部220被設置於氣體單元4的下表面。氣體單元4設置有從第I側面4a貫通到第2側面4b的貫通孔5。因此,利用光吸收部220從氣體單元4的下表面側供給熱量，從而能夠使鹼金屬原子氣體產生圍繞貫通孔5的周圍的流動S。在圖9所示的例子中，從與諧振光L的行進方向(X方向)正交的方向(Y方向)觀察，鹼金屬原子氣體產生右旋的流動S。諧振光L通過貫通孔5的上方(比貫通孔5靠+ Z方向側)。因此，在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體的流動S在與諧振光L的行進方向(X方向)平行的方向上產生。因此，與鹼金屬原子沿隨機方向運動的情況相比，能夠減小鹼金屬原子的X方向(諧振光L的行進方向)的速度分量的偏差。並且，由於諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向相同，所以與諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向不同的情況相比，能夠提高EIT的顯現效率。這是因為，在諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向相同的情況下，與諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向不同的情況相比，鹼金屬原子和諧振光L的相互作用時間長。此外，本實施方式所涉及的原子振蕩器的其他構成與上述的原子振蕩器100相同，省略其說明。本實施方式所涉及的光學模塊例如具有以下的特徵。根據本實施方式所涉及的光學模塊201,與第I實施方式的光學模塊I相同，利用氣流生成部108使鹼金屬原子氣體產生流動，從而能夠抑制起因於光的都卜勒效應的頻率精度的降低。因此，光學模塊201能夠具有高頻率精度。
根據光學模塊201，氣流生成部108通過在氣體單元內產生溫度梯度，能夠使鹼金屬原子氣體產生流動。由此，例如能夠以上述那樣使用了發光部210以及光吸收部220等的簡易的構成使鹼金屬原子氣體產生流動。因此，能夠實現裝置的簡單化。根據本實施方式的光學模塊201,由於諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向相同，所以與諧振光L的行進方向和鹼金屬原子氣體的流動S的方向不同的情況相比，能夠提高EIT的顯現效率。此外，本發明並不限於上述的實施方式，可以在本發明的要點的範圍內實施各種變形。例如，在上述的第I實施方式中，如圖5所示，對在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體的流動S在與諧振光L的行進方向(X方向)垂直的方向(Z方向)上產生的情況進行了說明。另外，在上述的第2實施方式中，如圖9所示，對在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體的流動S在與諧振光L的行進方向(X方向)相同的方向上產生的情況進行了說明，但照射諧振光L的區域中的鹼金屬原子氣體的流動S的方向未特別被限定。無論鹼金屬原子氣體的流動S的方向相對於諧振光L的行進方向是哪個方向，如上所述，與鹼金屬原子沿隨機方向運動的情況相比，鹼金屬原子的X方向的速度分量的偏差小。因此，若在照射諧振光L的區域中，鹼金屬原子氣體產生流動S，則不論該流動S的方向如何，都能夠提高原子振蕩器的頻率精度。另外，例如在上述的第I實施方式中，如圖4所示，氣流生成部108包含加熱器108a、108b而構成，在上述的第2實施方式中，如圖8所示，氣流生成部108包含發光部210以及光吸收部220而構成，但氣流生成部的構成並不限定於此。氣流生成部只要能夠使氣體單元內的鹼金屬原子氣體產生流動，其構成就不特別被限定。本發明包含與在實施方式中說明的構成實質相同的構成(例如功能、方法以及結果相同的構成，或者目的以及效果相同的構成)。另外，本發明包含置換了在實施方式中說明的構成的非本質的部分的構成。另外，本發明包含起到與在實施方式中說明的構成相同的作用效果的構成或者能夠實現相同的目的構成。另外，本發明包含對在實施方式中說明的構成附加公知技術的構成。附圖標記的說明S流動；L諧振光；I光學模塊；2光源部；4氣體單元；4a第I側面；4b第2側面；5貫通孔；6光檢測部；8氣流生成部；100原子振蕩器；101控制部；102半導體雷射；103準直透鏡；106光檢測器；108氣流生成部；108a第I加熱器；108b第2加熱器；160第I檢波電路；162第I低頻振蕩器；164電流驅動電路；170第2檢波電路；172第2低頻振蕩器；174檢波用調製電路；176調製頻率產生電路；201光學模塊。
權利要求
1.一種原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於，是利用了量子幹涉效應的原子振蕩器用光學模塊，所述原子振蕩器用光學模塊包括: 光源部，其射出具有2個不同波長的諧振光； 氣體單元，其密封有鹼金屬原子氣體，並被照射所述諧振光； 光檢測部，其檢測透過了所述氣體單元的所述諧振光的強度；以及 氣流生成部，其產生所述鹼金屬原子氣體的流動。
2.根據權利要求1所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣流生成部在所述氣體單元內產生溫度梯度。
3.根據權利要求1所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣流生成部包含向所述氣體單元供給熱量的加熱器。
4.根據權利要求1所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣體單元是長方體， 所述氣流生成部具有: 第I加熱器，其設置在所述氣體單元的第I面；以及 第2加熱器，其設置在所述氣體單元的與所述第I面對置的第2面， 其中，使用時的所述第I加熱器的溫度高於所述使用時的所述第2加熱器的溫度。
5.根據權利要求1所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣流生成部包括照射光的發光部和吸收由所述發光部照射的光而產生熱量的光吸收部。
6.根據權利要求Γ5所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣流生成部使所述鹼金屬原子氣體產生與所述諧振光的行進方向平行的方向的流動。
7.根據權利要求Γ5所述的原子振蕩器用光學模塊，其特徵在於， 所述氣流生成部使所述鹼金屬原子氣體產生與所述諧振光的行進方向垂直的方向的流動。
8.一種原子振蕩器，其特徵在於， 包含權利要求廣7所述的原子振蕩器用光學模塊。
全文摘要
本發明涉及原子振蕩器用光學模塊以及原子振蕩器。所述原子振蕩器用光學模塊是利用了量子幹涉效應的原子振蕩器用光學模塊，該原子振蕩器用光學模塊包括光源部，其射出具有2個不同波長的諧振光；氣體單元，其密封有鹼金屬原子氣體，並被照射所述諧振光；光檢測部，其檢測透過了所述氣體單元的所述諧振光的強度；以及氣流生成部，其產生所述鹼金屬原子氣體的流動。
文檔編號H03L7/26GK103208992SQ201310006468
公開日2013年7月17日 申請日期2013年1月8日 優先權日2012年1月11日
發明者西田哲朗 申請人:精工愛普生株式會社