原子振荡器以及电子设备制造技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种得到的EIT信号的线宽更细且精度高的原子振荡器以及具备原子振荡器的电子设备。本发明专利技术是一种原子振荡器(100)，具备：光源(1)；气室(2)，具有封入了碱金属原子的内部空间(2a)；以及光检测器(3)，对从光源(1)出射并透射了气室(2)的光进行检测。在原子振荡器(100)中，在相对于光源(1)而言的气室(2)的远端(气室(2)的出射侧)，光源(1)的照射区域(基于光源(1)的光斑直径(W2)的面积)比内部空间(2a)的截面积(基于内径(R1)的面积)大。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】原子振荡器以及电子设备
本专利技术涉及原子振荡器以及具备原子振荡器的电子设备。
技术介绍
原子振荡器通过对气密封入有铷、铯等的原子的气室照射两种波长不同的激光，从而能够利用量子干涉效应(CoherentPopulationTrapping(CPT)，相干布居捕获)得到共振频率。已知，气室中的原子吸收激光，并根据两种光的频率差，光吸收特性(透射率)变化。特别是，原子振荡器利用两种光中的任一者都不被吸收而透射的现象(ElectromagneticallyInducedTransparency(EIT)，电磁感应透明)，检测未被原子吸收而透射的透射光光谱作为EIT信号。关于具体的原子振荡器的结构，例如，在专利文献1(日本特开2009-164331号公报)有所公开。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2009-164331号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题被检测的EIT信号在特定的频率成为洛伦兹函数性的信号，线宽越细，越是良好的信号，成为精度高的原子振荡器。但是，已知根据入射到气室的光的强度，EIT信号会受到影响，在以往的原子振荡器中，存在由于该影响而使EIT信号的线宽变粗的问题。具体地，用作原子振荡器的信号源的石英振荡器的振荡的频率根据温度等环境变化而变动，而为了修正该变动，利用了原子振荡器的量子部中的EIT信号。原子振荡器感测在石英振荡器中振荡的频率并进行修正，但是若EIT信号的线宽粗，则如果不产生大的频率变动就不进行修正，不能实现精度高的振荡器。因此，本专利技术的目的在于，提供一种得到的EIT信号的线宽更细且精度高的原子振荡器以及具备原子振荡器的电子设备。用于解决课题的技术方案本专利技术的一个方式涉及的原子振荡器具备：光源；气室，具有封入了碱金属原子的内部空间；以及光检测部，对从光源出射并透射了气室的光进行检测，在相对于光源而言的气室的远端，光源的照射区域比内部空间的截面积大。本专利技术的另一个方式涉及的原子振荡器具备：光源；气室，具有封入了碱金属原子的内部空间；以及光检测部，对从光源出射并透射了气室的光进行检测，在相对于光源而言的近端，使从光源出射的光的一部分入射到气室。本专利技术的一个方式涉及的电子设备具备上述记载的原子振荡器。专利技术效果根据本专利技术，在相对于光源而言的气室的远端，使得光源的照射区域比内部空间的截面积大，或者在相对于光源而言的近端，使从光源出射的光的一部分入射到气室，由此，可得到线宽更细的EIT信号，能够使精度提高。附图说明图1是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的原子振荡器的结构的概略图。图2是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的原子振荡器的功能的框图。图3是用于说明相对于光源的光斑直径的相对光强度与位置的关系的图。图4是用于说明光源的光斑直径与EIT信号的线宽的关系的图。图5是用于说明本专利技术的实施方式1的变形例涉及的原子振荡器的结构的概略图。图6是用于说明本专利技术的实施方式1的变形例涉及的内部空间的形状与光源的光斑直径的关系的概略图。图7是用于说明对准偏移量与EIT信号的线宽的关系的图。图8是用于说明本专利技术的实施方式2涉及的原子振荡器的结构的概略图。图9是用于说明本专利技术的实施方式3涉及的原子振荡器的结构的概略图。图10是用于说明本专利技术的实施方式3涉及的原子振荡器的装置结构的剖视图。图11是用于说明本专利技术的实施方式3涉及的原子振荡器的另一个装置结构的剖视图。图12是用于说明本专利技术的实施方式3涉及的原子振荡器的变形例的结构的概略图。图13是用于说明本专利技术的实施方式4涉及的原子振荡器的结构的概略图。图14是用于说明由原子振荡器的结构造成的光强度的密度的差异的概略图。图15是用于说明本专利技术的实施方式5涉及的原子振荡器的结构的概略图。具体实施方式以下，参照附图对本专利技术的实施方式涉及的原子振荡器进行详细说明。另外，图中相同的附图标记表示相同或相当的部分。(实施方式1)以下，参照附图对本专利技术的实施方式1涉及的原子振荡器进行说明。图1是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的原子振荡器100的结构的概略图。在图1中，在原子振荡器100的结构之中，从光源到光检测器对量子部进行了图示。原子振荡器除了量子部以外，还包含后述的光源波长控制电路以及频率控制电路的结构(参照图2)，虽然未特别图示，但是还包含成为信号源的石英振荡器以及将来自量子部的输出信号反馈给石英振荡器的反馈电路等结构。在本说明书中，为了使说明简单，对原子振荡器的量子部进行说明。此外，在以下的记载中，存在将原子振荡器的量子部仅记载为原子振荡器的情况。图1所示的原子振荡器100由光源1、气室2、光检测器3、波长板4以及ND(NeutralDensity，中灰密度)滤光器5构成。原子振荡器100将来自光源1的光1A经由波长板4以及ND滤光器5入射到气室2，并用光检测器3对透射了气室2的光进行检测而得到EIT信号。图2是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的原子振荡器100的功能的框图。在图2所示的原子振荡器100中，除了图1所示的原子振荡器100的量子部的结构以外，还图示了进行驱动所需的温度控制电路6、9、光源波长控制电路7、以及频率控制电路8。进而，对图1以及图2所示的原子振荡器100的构成要素进行详细说明。光源1例如使用单模的VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLASER，垂直腔面发射激光器)。具体地，将光的波长为894.6nm的Cs-D1线的VCSEL用于光源1。另外，光源1也可以使用光的波长为852.3nm的Cs-D2线的VCSEL、光的波长为795.0nm的Rb-D1线的VCSEL、光的波长为780.2nm的Rb-D2线的VCSEL等。此外，光源1并不限定于VCSEL，也可以使用DFB(DistributedFeedback，分布反馈)激光器、DBR(DistributedBraggReflector，分布布拉格反射器)激光器等。在光源1使用VCSEL的情况下，光的波长由于VCSEL的个体差异而产生偏差，因此使用温度控制电路6进行调整，使得能够输出894.6nm的波长的光。温度控制电路6基于通过设置在光源1的附近的热敏电阻、热电偶测定的温度，通过设置在光源1的加热器对温度进行调节。另外，作为对从VCSEL输出的光的波长进行控制的方法，除了调整温度以外，还有调整动作电流的方法。来自光源1的光在入射到气室2之前通过波长板4以及ND滤光器5。波长板4用于改变来自光源1的光的偏振。从光源1出来的光一般是直线偏振光。使用了直线偏振光的EIT信号使用根据外部磁场而大幅变动的能级，因此容易产生频率变动。因此，通常在原子振荡器中使用由外部磁场造成的频率变动小的能级，因此使用波长板4，将来自光源1的直线偏振光的光用波长板4改变为圆偏振光的光而入射到气室2。另外，用波长板4变换后的圆偏振光可以是右旋圆偏振光，也可以是左旋圆偏振光。ND滤光器5是用于使来自光源1的光的强度衰减的光学部件。在原子振荡器中，已知若入射到气室的光的强度过强，则EIT信号的线宽变粗的功率展宽效应。因此，即使在光源1使用几mW以下的VCSEL的情况下，为了得到良好的EIT信号(EIT信号的线宽细)，也使用透射率为30％以下程度的ND滤光器5。另外，若通过ND滤光器5使入射到气室2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子振荡器，具备：光源；气室，具有封入了碱金属原子的内部空间；以及光检测部，对从所述光源出射并透射了所述气室的光进行检测，在相对于所述光源而言的所述气室的远端，所述光源的照射区域比所述内部空间的截面积大。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.10.19 JP 2016-2050981.一种原子振荡器，具备：光源；气室，具有封入了碱金属原子的内部空间；以及光检测部，对从所述光源出射并透射了所述气室的光进行检测，在相对于所述光源而言的所述气室的远端，所述光源的照射区域比所述内部空间的截面积大。2.根据权利要求1所述的原子振荡器，其中，所述光源的照射区域在所述内部空间内随着接近所述光检测部而变大。3.根据权利要求1或权利要求2所述的原子振荡器，其中，所述气室具备：入射窗，在相对于所述光源而言的所述气室的近端入射来自所述光源的光；出射窗，在所述气室的所述远端将透射了所述内部空间的光出射到所述光检测部；以及侧壁，保持所述入射窗和所述出射窗，所述侧壁具有由吸收光的构件构成的遮光部。4.根据权利要求3所述的原子振荡器，其中，所述遮光部的光的吸收系数为23cm-1以上。5.根据权利要求1～权利要求4中的任一项所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：松田贤二，
申请(专利权)人：株式会社村田制作所，
类型：发明
国别省市：日本,JP