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，提供一种不需要减光滤光器本身或至少不需要减光特性高的减光滤光器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)，具有封入有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。通过使封入到内部空间(2a)的碱金属原子(10)作为液体的状态或固体的状态至少附着于入射窗(2F)，从而对入射到入射窗(2F)的光进行减光。

【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，且光吸收特性(透射率)根据两种光的频率差而变化。特别是，原子振荡器利用两种光均不被吸收而透射的现象(ElectromagneticallyInducedTransparency(EIT)，电磁感应透明)，作为EIT信号而对未被原子吸收并透射的透射光光谱进行检测。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2013-239611号公报)有所公开。在专利文献1所公开的原子振荡器中，在作为光源的半导体激光器与气室之间设置有减光滤光器(ND滤光器)。减光滤光器仅使半导体激光器的出射光的一部分透射，透射了减光滤光器的光入射到气室。一般来说，在将半导体激光器用于原子振荡器的情况下，得到最佳的EIT信号所需的光强度以上的光入射到气室，因此对入射到气室的光进行调整的减光滤光器成为必需的结构。在先技术文献专利文献专利文献1：日本特开2013-239611号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在专利文献1所公开的原子振荡器中，需要在光源与气室之间设置减光滤光器，因此存在部件件数变多这样的问题。此外，即使在将减光滤光器用于原子振荡器的情况下，想要仅通过减光滤光器减光至得到最佳的EIT信号所需的光强度，也需要减光特性高的减光滤光器。特别是，对减光滤光器采用了吸收型的情况下，因为减光特性依赖于厚度，所以为了得到高的减光特性，需要厚的减光滤光器。其结果是，在专利文献1所公开的原子振荡器中，存在不能将减光滤光器小型化的问题。因此，本专利技术的目的在于，提供一种不需要减光滤光器本身或至少不需要减光特性高的减光滤光器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，具有封入有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，气室包括：入射窗，入射来自光源的光；出射窗，将光出射到光检测部；以及侧壁，保持入射窗和出射窗，通过使封入到内部空间的碱金属原子作为液体的状态或固体的状态至少附着于入射窗，从而对入射到入射窗的光进行减光。本专利技术的一个方式涉及的电子设备具备在上述记载的原子振荡器。专利技术效果根据本专利技术，通过使封入到内部空间的碱金属原子作为液体的状态或固体的状态至少附着于入射窗，从而对入射到入射窗的光进行减光，因此能够不需要减光滤光器本身，或者能够至少不需要减光特性高的减光滤光器。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是用于说明本专利技术的实施方式1涉及的气室内的状态的图。图4是用于说明来自光源的光的透射率与光检测部中的信号强度的关系的图。图5是用于说明来自光源的光的透射率与EIT信号的线宽度的关系的图。图6是用于说明来自光源的光的频率与EIT信号的关系的图。图7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以及气室内的状态的概略图。图8是用于说明本专利技术的实施方式1的另一个变形例涉及的气室内的状态的图。图9是用于说明本专利技术的实施方式2涉及的气室内的状态的图。图10是用于说明本专利技术的实施方式2的变形例涉及的气室内的状态的图。图11是用于说明本专利技术的实施方式3涉及的气室内的状态的图。图12是用于说明本专利技术的实施方式3的变形例涉及的气室内的状态的图。图13是用于说明本专利技术的实施方式4涉及的气室内的状态的图。图14是用于说明本专利技术的实施方式5涉及的气室内的状态的图。图15是用于说明形成有导热性高的材料的图案的入射窗的结构的概略图。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，图中相同附图标记示出相同或相当部分。(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1至光检测器3对量子部进行了图示。原子振荡器100除了量子部以外，还包括后述的光源波长控制电路7以及频率控制电路8的结构(参照图2)、没有特别图示的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。在本申请的说明书中，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、光学构件4、波长板5以及加热器9a构成。原子振荡器100将来自光源1的光1A经由光学构件4以及波长板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，垂直腔表面发射激光器)。具体地，将光的波长为894.6nm的Cs-D1线的VCSEL用于光源1。另外，关于光源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，分布式反馈)激光器、DBR(DistributedBraggReflector，分布式布拉格反射)激光器等。在将VCSEL用于光源1的情况下，光的波长会由于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基于由设置在光源1的附近的热敏电阻、热电偶测定的温度，用设置在光源1的加热器对温度进行调节。如果是将原子振荡器100用于原子钟，则温度控制电路6在30℃～125℃左右的温度范围对光源1进行调节。另外，温度控制电路6一边通过配置在光源1的附近的热敏电阻、热电偶等传感器(未图示)对温度进行测定，一边对光源1的温度进行调节。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，还有调整工作电流的方法。关于用于CSAC(Chip-ScaleAtomicClock，芯片级原子钟)用途的原子振荡器100的光源1，使用作为工作电流为0.8～2mA程度的VCSEL。在本实施方式1涉及的光源1中，使VCSEL的工作温度为76.9℃并使工作电流(DC电流值)为1.1mA而进行了实验。此外，光源1的VCSEL在输入侧设置有T型偏置器(BiasTees)，并将通过该T型偏置器对DC电流和4.596315885GH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，具有封入有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，所述气室包括：入射窗，入射来自所述光源的光；出射窗，将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，通过使封入到所述内部空间的所述碱金属原子作为液体的状态或固体的状态至少附着于所述入射窗，从而对入射到所述入射窗的光进行减光。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.22 JP 2016-2268001.一种原子振荡器，具备：光源；气室，具有封入有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，所述气室包括：入射窗，入射来自所述光源的光；出射窗，将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，通过使封入到所述内部空间的所述碱金属原子作为液体的状态或固体的状态至少附着于所述入射窗，从而对入射到所述入射窗的光进行减光。2.根据权利要求1所述的原子振荡器，其中，作为液体的状态或固体的状态附着于所述入射窗的所述碱金属原子的量比附着于其它面的所述碱金属原子的量多。3.根据权利要求2所述的原子振荡器，其中，在所述入射窗中，与周边部相比，中心部的作为液体的状态或固体的状态附着的所述碱金属原子的量多。4.根据权利要求1～权利要求3中的任一项所述的原子振荡器，其中，所述气室在所述入射窗中将来自所述光源的光减光40％以上。5.根据权利要求1～权利要求4中的任一项所述的原子振荡器，其中，在所述气室中，所述入射窗的温度至少相对于所述出射窗的温度低。6.根据权利要求1～权利要求5中的任一项所述的原子振荡器，其中，所述气室在所述出射窗侧还具有第一加热部。7.根据权利要求6所述的原子振荡器，其中，所述气室在所述入射窗...

【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