原子振蕩器用光學模塊及原子振蕩器制造技術

本發明專利技術涉及原子振蕩器用光學模塊及原子振蕩器，其具有：光源，其產生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波以及具有相互不同波長的第一邊帶及第二邊帶；波長選擇機構，其選擇地透過所述第一邊帶及所述第二邊帶，從而射出第二光；氣體單元，其密封有堿金屬氣體并被照射所述第二光；以及光檢測機構，其檢測透過了所述氣體單元的所述第二光的強度，所述波長選擇機構具有標準具和用于控制所述標準具的溫度的溫度控制機構。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及原子振蕩器用光學模塊及原子振蕩器。
技術介紹
近年來，提出了利用作為量子干涉效應之一的CPT(Coherent PopulationTrapping)的原子振蕩器，并期望裝置小型化、低功耗化。利用了 CPT的原子振蕩器是當向堿金屬原子同時照射波長(頻率)互相不同的兩種諧振光時，利用兩種諧振光的吸收停止的現象(EIT 現象Electromagnetically Induced Transparency)的振蕩器。例如，作為利用了 CPT的原子振蕩器，在專利文獻I中記載了包含光學模塊的原子振蕩器，該光學模塊具有發出相干光的光源、密封了堿金屬原子的氣體單元、檢測透過了氣體単元的光的強度的受光元件。 在利用了 CPT的原子振蕩器中，例如，使用了半導體激光器作為光源。在使用了半導體激光器作為光源的原子振蕩器中，例如通過調制半導體激光器的驅動電流使從半導體激光器射出的光產生邊帶而發現EIT現象。專利文獻I :日本特開2009-89116號公報但是，在從調制了驅動電流的半導體激光器射出的光中不僅包含邊帶還包含基波(載波)，該基波具有無助于EIT現象的中心波長。當這些基波照射堿金屬原子吋，往往堿金屬原子吸收的光的波長(頻率)會發生變化(交流斯塔克效應)，使原子振蕩器的頻率的穩定性下降。
技術實現思路
本專利技術幾個方式的目的之ー是提供ー種原子振蕩器用光學模塊，利用該原子振蕩器用光學模塊能夠得到頻率穩定性高的原子振蕩器。另外，本專利技術幾個方式的目的之一在于提供ー種具有上述光學模塊的原子振蕩器。本專利技術正是為了解決上述課題的至少一部分而做出的，通過以下的實施方式或應用例可以實現本專利技術。應用例I本應用例的原子振蕩器用光學模塊是利用了量子干涉效應的原子振蕩器用光學模塊，具有光源，其產生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波以及具有相互不同的波長的第一邊帶和第二邊帶；波長選擇機構，其通過選擇地透過上述第一邊帶及上述第二邊帶，作為第二光射出；氣體單元，其密封有堿金屬氣體并被照射上述第二光；以及光檢測機構，其檢測透過了上述氣體單元的上述第二光的強度，上述波長選擇機構具有標準具以及用于控制上述標準具的溫度的溫度控制機構。根據本應用例，光學模塊用于利用了量子干涉效應的原子振蕩器。光學模塊具有光源、波長選擇機構、氣體單兀及光檢測機構。并且，光源產生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波以及具有相互不同的波長的第一邊帶和第二邊帶。并且，波長選擇機構從第一光中選擇第一邊帶及第ニ邊帶并作為第二光射出。波長選擇機構具有標準具和用于控制標準具的溫度的溫度控制機構。在氣體單元中密封有堿金屬氣體并被照射第二光。并且，光檢測機構檢測透過了氣體單元的第二光的強度。由于波長選擇機構從第一光中選擇第一邊帶及第ニ邊帶，所以能夠減少第一光的基波的強度或使基波消失。由此，能夠抑制或防止無助于EIT現象的基波照射到堿金屬原子。因此，能夠抑制交流斯塔克效應引起的頻率變動，能夠提供頻率穩定性高的原子振蕩器。并且，由于波長選擇機構具有用于控制標準具的溫度的溫度控制機構，所以波長選擇機構能夠通過熱光學效應使標準具的波長選擇特性(標準具所選擇的波長范圍)變化。由此，波長選擇機構能夠修正由制造誤差或環境變化等引起的標準具的波長選擇特性的偏差，能夠高精度地從第一光中選擇第一邊帶及第ニ邊帶并射出。其結果，能夠提供頻率 穩定性高的原子振蕩器。應用例2在上述應用例所記載的原子振蕩器用光學模塊中，優選，上述溫度控制機構具有電阻體，通過控制流過上述電阻體的電流，控制上述標準具的溫度。根據這樣的光學模塊，波長選擇機構具有電阻體。并且，通過控制流過電阻體的電流來控制標準具的溫度。因此，能夠以簡單的構成來選擇波長。應用例3在上述應用例所記載的原子振蕩器用光學模塊中，優選，上述光源是面發光型激光器。根據這樣的光學模塊，光源是面發光型激光器。因此，與光源是端面發光型激光器時相比，能夠減少用于產生増益的電流。其結果，能夠使光學模塊達到低功耗。應用例4在上述應用例所記載的原子振蕩器用光學模塊中，優選，進一歩具有光學元件，該光學元件用于使上述光源所產生的上述第一光入射到上述標準具。根據這樣的光學模塊，光學元件能夠使光源所產生的光高效地引導至標準具。因此，能夠高效地活用光。應用例5本應用例的原子振蕩器具有上述應用例所記載的原子振蕩器用光學模塊和頻率控制電路。這樣的原子振蕩器包含上述應用例所記載的原子振蕩器用光學模塊。因此，原子振蕩器能夠抑制由交流斯塔克效應弓I起的頻率變動，能夠提高頻率穩定性。附圖說明圖I是表示本實施方式的原子振蕩器的功能的框圖。圖2(A)是用于說明堿金屬原子的Λ型3能級模型和第一邊帶及第ニ邊帶的關系的圖，(B)是用于說明光源所產生的第一光的頻譜的圖。圖3是用于說明從波長選擇機構射出的第二光的頻譜的圖。圖4是表示原子振蕩器的構成的框圖。圖5是表示光學模塊的主要部分的概略立體圖。具體實施例方式以下參照附圖說明本專利技術的優選實施方式。另外，在以下的各圖中，為了將各部件設定為可識別程度的大小，而各部件的尺寸會和實際的有所不同。圖I是表示本實施方式的原子振蕩器的功能的框圖。首先，說明本實施方式的光學模塊及原子振蕩器。原子振蕩器I是利用了量子干涉效應的振蕩器，原子振蕩器I包括光學模塊2和控制機構50。光學模塊2順次連接有光源10、波長選擇機構20、氣體單元30和光檢測機構40。光源10產生包含具有中心波長(中心頻率)的基波F、具有相互 不同波長的第一邊帶Wl及第二邊帶W2的第一光LI。波長選擇機構20從第一光LI中選擇第一邊帶Wl及第ニ邊帶W2，作為第二光L2射出。波長選擇機構20具有選擇并射出規定波長范圍的光的標準具20a和用于控制標準具20a的溫度的溫度控制機構20b。溫度控制機構20b通過控制標準具20a的溫度能夠使標準具20a所選擇的波長范圍(波長選擇特性)發生變化。氣體單元30中密封有堿金屬氣體，第二光L2被照射到氣體單元30。光檢測機構40檢測透過了氣體單元30的第二光L2的強度?？刂茩C構50基于光檢測機構40的檢測結果，以第一邊帶Wl及第ニ邊帶W2的頻率差與相當于密封到氣體單元30中的堿金屬原子的兩個基態能級的能量差的頻率相等的方式進行控制?？刂茩C構50基于光檢測機構40的檢測結果，產生具有調制頻率fm的檢測信號。并且，光源10基于該檢測信號調制具有規定頻率ち的基波F，產生具有頻率= f0+fffl的第一邊帶Wl和具有頻率f2 = f0-fm的第二邊帶W2。圖2(A)是用于說明堿金屬原子的Λ型3能級模型和第一邊帶及第ニ邊帶的關系的圖。圖2(B)是用于說明光源所產生的第一光的頻譜的圖。如圖2⑶所示，光源10中產生的第一光LI包含具有中心頻率ち(=ν/ λ ^ :ν是光速、λ 0是激光的中心波長)的基波F、相對于中心頻率ち在上側邊帶具有頻率も的第一邊帶Wl和相對于中心頻率&在下側邊帶具有頻率f2的第二邊帶W2。第一邊帶Wl的頻率fl是も=fd+fm、第二邊帶W2的頻率f2是f2 = f0-fmo如圖2 (A)及圖2⑶所示，第一邊帶Wl的頻率和第二邊帶W2的頻率f2的頻率差與相當于氣體単元30內的堿金屬原子的基態能級I和基態能級2的能量差AE12的頻率一致。因此，堿金屬原子本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
2011.03.23 JP 2011-0640311.一種原子振蕩器用光學模塊，其特征在于，是利用了量子干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具有 光源，其產生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波以及具有相互不同波長的第一邊帶和第二邊帶； 波長選擇機構，其選擇地透過所述第一邊帶及所述第二邊帶，作為第二光射出； 氣體單元，該氣體單元內密封有堿金屬氣體且該氣體單元被照射所述第二光；以及 光檢測機構，其檢測透過了所述氣體單元的所述第二光的強度， 所述波...

【專利技術屬性】
技術研發人員：西田哲朗，
申請(專利權)人：精工愛普生株式會社，
類型：發明
國別省市：