原子振荡器、电子设备以及移动体制造技术

提供原子振荡器、电子设备以及移动体，能够使偏置电流稳定在吸收频带的最小点附近。原子振荡器(1)具有气室(13)、半导体激光器(10)、光检测器(14)、根据光检测器(14)检测到的光的强度控制偏置电流的偏置电流控制单元(22等)、存储器(26)和MPU(25)。MPU(25)进行扫描偏置电流、并将光检测器(14)检测到的光的强度从减小转变为增大时的偏置电流的值和光的强度的值存储到存储器(26)中的扫描处理，并在扫描处理后，进行如下的再次扫描判定处理：根据所存储的偏置电流的值设定偏置电流，在偏置电流控制单元对偏置电流进行了控制的状态下，对光检测器(14)检测到的光的强度和所存储的光的强度的值进行比较，判定是否再次进行扫描处理。

【技术实现步骤摘要】
原子振荡器、电子设备以及移动体
本专利技术涉及原子振荡器、电子设备以及移动体。
技术介绍
如图13所示，作为碱金属原子的一种的铯原子具有6S1/2的基态能级和6P1/2、6P3/2这两个激励能级，并且，6S1/2、6P1/2、6P3/2的各能级具有分裂成多个能量能级的超细微构造。具体而言，6S1/2具有F＝3、4这两个基态能级，6P1/2具有F’＝3、4这两个激励能级，6P3/2具有F’＝2、3、4、5这4个激励能级。例如，处于6S1/2的F＝3的基态能级的铯原子能够通过吸收D2线而跃迁到6P3/2的F’＝2、3、4中的任意一个激励能级，但是不能跃迁到F’＝5的激励能级。处于6S1/2的F＝4的基态能级的铯原子能够通过吸收D2线而跃迁到6P3/2的F’＝3、4、5中的任意一个激励能级，但是不能跃迁到F’＝2的激励能级。这些是基于假定了电偶极跃迁的情况下的跃迁选择规则的。相反，处于6P3/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级的铯原子能够发射D2线而跃迁到6S1/2的F＝3或者F＝4的基态能级(初始基态能级或者另一基态能级中的任意一个)。此处，由6S1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P3/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级构成的三能级(由两个基态能级和1个激励能级构成)由于能够通过吸收/发射D2线进行Λ型跃迁，因此被称作Λ型三能级。同样，由6S1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P1/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级构成的三能级由于能够吸收/发射D1线进行Λ型跃迁而形成Λ型三能级。与此相对，处于6P3/2的F’＝2的激励能级的铯原子在发射D2线后必定跃迁到6S1/2的F＝3的基态能级(初始基态能级)，同样，处于6P3/2的F’＝5的激励能级的铯原子在发射D2线后必定跃迁到6S1/2的F＝4的基态能级(初始基态能级)。即，由6S1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P3/2的F’＝2或者F’＝5的激励能级构成的三能级，由于不能通过吸收/发射D2线进行Λ型跃迁，因此不能形成Λ型三能级。另外，公知有铯原子以外的碱金属原子也同样具有形成Λ型三能级的两个基态能级和激励能级。此外，公知有在对气体状的碱金属原子同时照射具有与形成Λ型三能级的第1基态能级(在铯原子的情况下为6S1/2的F＝3的基态能级)和激励能级(在铯原子的情况下，例如为6P3/2的F’＝4的激励能级)之间的能量差对应的频率(振动数)的共振光(记作共振光1)、以及具有与第2基态能级(在铯原子的情况下为6S1/2的F＝4的基态能级)和激励能级之间的能量差对应的频率(振动数)的共振光(记作共振光2)时，会成为两个基态能级重合的状态、即量子相干性状态(暗状态)而引起朝激励能级的激励停止的电磁感应透明(EIT：ElectromagneticallyInducedTransparency)现象(有时也称作CPT(CoherentPopulationTrapping：相干布居俘获))。引起该EIT现象的共振光对(共振光1和共振光2)的频率差和与碱金属原子的两个基态能级的能量差ΔE12对应的频率准确地一致。例如，由于铯原子的与两个基态能级的能量差对应的频率是9.192631770GHz，因此，在对铯原子同时照射频率差为9.192631770GHz的D1线或者D2线这2种激光时，会产生EIT现象。因此，如图14所示，在对气体状的碱金属原子同时照射频率为ω1的光和频率为ω2的光时，根据这两个光波是否成为共振光对、碱金属原子是否产生EIT现象，透射过碱金属原子的光的强度急剧地变化。表示该急剧地变化的透射光的强度的信号被称作EIT信号(共振信号)，在共振光对的频率差ω1-ω2和与ΔE12对应的频率ω12准确地一致时，EIT信号的电平呈现峰值。因此，对封入有气体状的碱金属原子的原子室(气室)照射两个光波，并控制为由光检测器检测出EIT信号的峰值、即两个光波的频率差ω1-ω2和与ΔE12对应的频率ω12准确地一致，由此能够实现高精度的振荡器。例如，在专利文献1中公开了与这样的原子振荡器相关的技术。在EIT方式的原子振荡器中，例如对确定半导体激光器发出的光的中心频率f0(＝v/λ0：v是光的速度、λ0是中心波长)(载波频率)的偏置电流叠加频率为fm的调制信号并提供到半导体激光器，由此半导体激光器产生利用调制频率fm对中心频率f0进行调制后的光。半导体激光器的出射光被照射到气室，透射过气室的光被光检测器检测到。根据光检测器检测到的光的强度控制压控石英振荡器(VCXO：VoltageControlledCrystalOscillator)的振荡频率，经由PLL(PhaseLockedLoop：锁相环)电路生成频率为fm的调制信号。并且，控制成半导体激光器发出的1次的边带光、即频率为f0+fm的光和频率为f0－fm的光成为共振光对。通过该控制，压控石英振荡器(VCXO)的输出信号的频率偏差变得极小，从而能够实现频率精度高的振荡器。EIT信号的S/N越高，频率精度(短期稳定度)越提高，因此期望将半导体激光器的出射光的中心波长λ0调整为最佳的波长，使得气室中的光的吸收量为最大。因此，例如在专利文献2中，提出了如下的原子振荡器，该原子振荡器能够将直流偏置电流调整到透射过封入有碱金属原子的室(cell)的透射光的强度为最小的点。【专利文献1】美国专利第6320472号说明书【专利文献2】日本特开2011-101211号公报但是，在经过长时间(例如10年)时，由于半导体激光器的时效劣化，气室中的光的吸收量为最大(吸收频带的最小点)时的偏置电流值有时与初始设定值偏差较大。并且，实际上该吸收频带中存在两个吸收的底部，在专利文献2记载那样的以往的原子振荡器中，根据偏置电流值与初始设定值的偏差大小和方向，可能无法调整到吸收量较小一方的底部。
技术实现思路
本专利技术正是鉴于以上问题点而完成的，根据本专利技术的几个方式，能够提供一种可使偏置电流稳定在吸收频带的最小点附近的原子振荡器、以及使用了该原子振荡器的电子设备和移动体。本专利技术正是为了解决上述课题中的至少一部分而完成的，可作为以下方式或应用例来实现。[应用例1]本应用例的原子振荡器具有：封入有金属原子的室；光源，其产生照射到所述室的光；光检测单元，其检测透射过所述室的光；偏置电流控制单元，其根据所述光检测单元检测到的光的强度，对供给到所述光源的偏置电流进行控制；存储单元；以及偏置电流设定单元，其进行扫描处理，并在所述扫描处理后，进行再次扫描判定处理，在所述扫描处理中，对所述偏置电流进行扫描，将所述光检测单元检测到的光的强度从减小转变为增大时的所述偏置电流的值和所述光的强度的值存储到所述存储单元中，在所述再次扫描判定处理中，根据存储在所述存储单元中的所述偏置电流的值设定所述偏置电流，在所述偏置电流控制单元对所述偏置电流进行了控制的状态下，对所述光检测单元检测到的光的强度和存储在所述存储单元中的所述光的强度的值进行比较，根据比较结果判定是否再次进行所述扫描处理。例如，所述偏置电流设定单元可以在电源起动时进行所述扫描处理。根据本应用例的原子振荡器，在扫描处理中，存储基于气室的光的吸收频带的最小点附近时的偏置电流的值和光强度的值，在再次扫描判定处理中，将偏置本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原子振荡器，其中，该原子振荡器具有：封入有金属原子的室；光源，其产生照射到所述室的光；光检测单元，其检测透射过所述室的光；偏置电流控制单元，其根据所述光检测单元检测到的光的强度，对供给到所述光源的偏置电流进行控制；存储单元；以及偏置电流设定单元，其进行扫描处理，并在所述扫描处理后，进行再次扫描判定处理，在所述扫描处理中，对所述偏置电流进行扫描，将所述光检测单元检测到的光的强度从减小转变为增大时的所述偏置电流的值和所述光的强度的值存储到所述存储单元中，在所述再次扫描判定处理中，根据存储在所述存储单元中的所述偏置电流的值设定所述偏置电流，在所述偏置电流控制单元对所述偏置电流进行了控制的状态下，对所述光检测单元检测到的光的强度和存储在所述存储单元中的所述光的强度的值进行比较，根据比较结果判定是否再次进行所述扫描处理。

【技术特征摘要】
2013.09.27 JP 2013-2022391.一种原子振荡器，其中，该原子振荡器具有：封入有金属原子的室；光源，其产生照射到所述室的光；光检测单元，其检测透射过所述室的光；偏置电流控制单元，其根据所述光检测单元检测到的光的强度，对供给到所述光源的偏置电流进行控制；存储单元；以及偏置电流设定单元，其进行扫描处理，并在所述扫描处理后，进行再次扫描判定处理，在所述扫描处理中，对所述偏置电流进行扫描，将所述光检测单元检测到的光的强度从减小转变为增大时的所述偏置电流的值和所述光的强度的值存储到所述存储单元中，在所述再次扫描判定处理中，根据存储在所述存储单元中的所述偏置电流的值设定所述偏置电流，在所述偏置电流控制单元对所述偏置电流进行了控制的状态下，对所述光检测单元检测到的光的强度和存储在所述存储单元中的所述光的强度的值进行比较，根据比较结果判定是否再次进行所述扫描处理，所述偏置电流设定单元在所述再次扫描判定处理中，在所述光检测单元检测到的光的强度与存储在所述存储单元中的所述光的强度的值之差或之比大于存储在所述存储单元中的阈值的情况下，判定为再次进行所述扫描处理。2.根据权利要求1所述的原子振荡器，其中，所述偏置电流设定单元在所述再次扫描判定处理中，在所述偏置电流控制单元对所述偏置电流进行了控制的状态下，对所述偏置电流和存储在所述存储单元中的所述偏置电流的值进行比较，并根据比较结果判定是否再次进行所述扫描处理。3.根据权利要求2所述的原子振荡器，其中，所述偏置电流设定单元在所述再次扫描判定处理中，在所述偏置电流与存...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中孝明，珎道幸治，吉田启之，牧义之，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP