原子振荡器和频率信号生成系统技术方案

本发明专利技术提供原子振荡器和频率信号生成系统。原子振荡器包含：半导体激光器，其收纳在容器中；原子室，其被照射从所述半导体激光器射出的光，收纳有碱金属原子；受光元件，其检测透过了所述原子室的光的强度，输出检测信号；温度传感器，其收纳在所述容器中；第1温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述温度传感器的输出而受到控制；以及第2温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述检测信号而受到控制，所述第2温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离小于所述第1温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离。

Atomic Oscillator and Frequency Signal Generation System

The invention provides an atomic oscillator and a frequency signal generation system. The atomic oscillator includes: a semiconductor laser, which is contained in the container; an atomic chamber, which irradiates the light emitted from the semiconductor laser and receives alkali metal atoms; a light receiving element, which detects the intensity of light passing through the atomic chamber and outputs the detection signal; a temperature sensor, which is contained in the container; and a first temperature control element, which receives the alkali metal atoms in the container. According to the output of the temperature sensor, it is controlled; and the second temperature control element, which is contained in the container, is controlled according to the detection signal, and the distance between the second temperature control element and the semiconductor laser is less than the distance between the first temperature control element and the semiconductor laser.

【技术实现步骤摘要】
原子振荡器和频率信号生成系统
本专利技术涉及原子振荡器和频率信号生成系统。
技术介绍
近年来，已经提出了利用作为量子干涉效应之一的CPT(CoherentPopulationTrapping)的原子振荡器，并且期待装置的小型化和低功耗化。利用CPT的原子振荡器是利用如下电磁诱导透明现象(EIT现象：ElectromagneticallyInducedTransparency)的振荡器：当向碱金属原子照射具有不同的两种波长(频率)的相干光时，相干光的吸收停止。作为利用EIT现象的原子振荡器，例如，专利文献1公开了一种原子振荡器，该原子振荡器根据检测透过原子室的光的光检测部的检测结果，控制从发光元件模块射出的共振光的频率(波长)。这里，构成发光元件模块的半导体激光器的发光状态、例如振荡波长等由于温度变动而变动。因此，在专利文献1的原子振荡器中，将半导体激光器搭载在帕尔帖元件上，以减少半导体激光器的温度变动，从而高精度地对发光元件进行温度控制。专利文献1：日本特开2015-119152号公报在利用CPT的原子振荡器中，需要高精度地控制从光源射出的光的波长。在如专利文献1的原子振荡器那样将半导体激光器用作光源时，可以利用驱动电流来控制振荡波长。然而，当改变驱动电流以控制半导体激光器的振荡波长时，半导体激光器的光输出也会变动。半导体激光器的光输出的变动有时会引起原子振荡器的频率变动(由于AC斯塔克效应引起的频率波动)，使原子振荡器的频率稳定性降低。
技术实现思路
本专利技术的几个方式的目的之一在于提供一种能够减少半导体激光器的光输出的变动的原子振荡器。此外，本专利技术的几个方式的目的之一在于提供一种包含所述原子振荡器的系统。本专利技术是为了解决所述课题中的至少一部分而完成的，作为以下的方式或应用例来实现。[应用例1]本应用例的原子振荡器包含：半导体激光器，其收纳在容器中；原子室，其被照射从所述半导体激光器射出的光，收纳有碱金属原子；受光元件，其检测透过了所述原子室的光的强度，输出检测信号；温度传感器，其收纳在所述容器中；第1温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述温度传感器的输出而受到控制；以及第2温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述检测信号而受到控制，所述第2温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离小于所述第1温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离。在这样的原子振荡器中，由于第2温度控制元件与半导体激光器之间的距离小于第1温度控制元件与半导体激光器之间的距离，因此，通过使用第2温度控制元件控制半导体激光器的温度，与使用第1温度控制元件控制半导体激光器的温度的情况相比，能够更高速地控制半导体激光器的温度。因此，在这样的原子振荡器中，根据受光元件的检测信号来控制第2温度控制元件，由此，能够进行半导体激光器的振荡波长的控制。这里，当利用半导体激光器的温度来控制半导体激光器的振荡波长时，与利用驱动电流来控制半导体激光器的振荡波长的情况相比，半导体激光器的光输出的变动极小。因此，根据这样的原子振荡器，能够减少由于控制半导体激光器的振荡波长而引起的半导体激光器的光输出的变动。[应用例2]在本应用例的原子振荡器中，也可以包含：光输出控制电路，其根据所述检测信号向所述半导体激光器提供电流，由此，控制所述半导体激光器的光输出；和波长控制电路，其根据所述检测信号向所述第2温度控制元件提供电流，由此，控制所述半导体激光器的振荡波长。因此，在这样的原子振荡器中，能够利用半导体激光器的驱动电流来控制半导体激光器的光输出，能够利用半导体激光器的温度来控制半导体激光器的振荡波长。[应用例3]在本应用例的原子振荡器中，也可以是，所述第2温度控制元件搭载于所述第1温度控制元件，所述半导体激光器搭载于所述第2温度控制元件。在这样的原子振荡器中，可以利用第1温度控制元件减少环境温度对半导体激光器和第2温度控制元件的影响，可以利用第2温度控制元件高速控制半导体激光器的温度。[应用例4]在本应用例的原子振荡器中，也可以是，所述第1温度控制元件是帕尔帖元件，所述第2温度控制元件是加热器。在这样的原子振荡器中，第1温度控制元件是帕尔帖元件，由此，能够应对较大范围的环境温度。此外，第2温度控制元件是加热器，由此，例如，与第2温度控制元件为帕尔帖元件的情况相比，能够使元件小型化和简化。[应用例5]在本应用例的原子振荡器中，也可以是，所述第2温度控制元件配置在所述第1温度控制元件的温度控制面，所述半导体激光器配置在所述第2温度控制元件的与所述温度控制面侧的面相反侧的面。在这样的原子振荡器中，可以利用第1温度控制元件减少环境温度对半导体激光器和第2温度控制元件的影响，可以利用第2温度控制元件高速控制半导体激光器的温度。[应用例6]在本应用例的原子振荡器中，也可以是，所述第2温度控制元件的热容量小于所述第1温度控制元件的热容量。温度控制元件的热容量越小，则控制响应性越好，因此，在这样的原子振荡器中，通过使用第2温度控制元件控制半导体激光器的温度，与使用第1温度控制元件的情况相比，能够高速控制半导体激光器的温度。[应用例7]本应用例的系统包含原子振荡器，所述原子振荡器包含：半导体激光器，其收纳在容器中；原子室，其被照射从所述半导体激光器射出的光，收纳有碱金属原子；受光元件，其检测透过了所述原子室的光的强度，输出检测信号；温度传感器，其收纳在所述容器中；第1温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述温度传感器的输出而受到控制；以及第2温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述检测信号而受到控制，所述第2温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离小于所述第1温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离。在这样的系统中，由于包含能够减少半导体激光器的光输出的变动的原子振荡器，因此，能够具有优异的可靠性。附图说明图1是实施方式的原子振荡器的功能框图。图2是用于说明原子室内的碱金属原子的能态的图。图3是示出从半导体激光器射出的两个光的频率差与由受光元件检测的检测强度之间的关系的曲线图。图4是示意性地示出发光元件模块的立体图。图5是示意性地示出发光元件模块的俯视图。图6是示意性地示出发光元件模块的剖视图。图7是用于说明实施方式的系统的一例的图。图8是用于说明实施方式的系统的一例的图。标号说明3：凹部；4：阶梯部；10：发光元件模块；20：第1光学部件；22：第2光学部件；24：第3光学部件；26：第4光学部件；30：原子室；40：受光元件；50：加热器；60：温度传感器；70：线圈；80：控制部；100：原子振荡器；101：封装；101a：基座；101b：盖；101c：窗部件；102：半导体激光器；104：第1温度控制元件；104a：温度控制面；105a：端子；105b：端子；106：第2温度控制元件；106a：配置面；108：温度传感器；110a：连接电极；110b：连接电极；112a：连接电极；112b：连接电极；114a：连接电极；114b：连接电极；116a：连接电极；116b：连接电极；120：金属化层；130a：布线；130b：布线；132a：布线；132b：布线；132c：布线；134a：布线；134b：布线；136a：布线；136b：布线；136c：布线；140：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子振荡器，其包含：半导体激光器，其收纳在容器中；原子室，其被照射从所述半导体激光器射出的光，收纳有碱金属原子；受光元件，其检测透过了所述原子室的光的强度，输出检测信号；温度传感器，其收纳在所述容器中；第1温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述温度传感器的输出而受到控制；以及第2温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述检测信号而受到控制，所述第2温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离小于所述第1温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离。

【技术特征摘要】
2017.09.28 JP 2017-1889941.一种原子振荡器，其包含：半导体激光器，其收纳在容器中；原子室，其被照射从所述半导体激光器射出的光，收纳有碱金属原子；受光元件，其检测透过了所述原子室的光的强度，输出检测信号；温度传感器，其收纳在所述容器中；第1温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述温度传感器的输出而受到控制；以及第2温度控制元件，其收纳在所述容器中，根据所述检测信号而受到控制，所述第2温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离小于所述第1温度控制元件与所述半导体激光器之间的距离。2.根据权利要求1所述的原子振荡器，其中，该原子振荡器包含：光输出控制电路，其根据所述检测信号向所述半导体激光器提供电流，由此，控制所述半导体激光器的光输出；和波长控制电路，其根据所述检测信号向所述第2温度控制元件提供电流，由此，控制所述半导体激光器的振荡波长。3.根据权利要求1或2所述的原子振荡器，其中，所述第2温度控制元件搭载于所述第1温度控制元件，所述半导体...

【专利技术属性】
技术研发人员：西田哲朗，
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