原子振荡器用光学模块及原子振荡器制造技术

本发明专利技术涉及原子振荡器用光学模块及原子振荡器，其具有：光源，其产生第一光，该第一光包含具有中心波长的基波以及具有相互不同波长的第一边带及第二边带；波长选择机构，其选择地透过所述第一边带及所述第二边带，从而射出第二光；气体单元，其密封有碱金属气体并被照射所述第二光；以及光检测机构，其检测透过了所述气体单元的所述第二光的强度，所述波长选择机构具有标准具和用于控制所述标准具的温度的温度控制机构。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及原子振荡器用光学模块及原子振荡器。
技术介绍
近年来，提出了利用作为量子干涉效应之一的CPT(Coherent PopulationTrapping)的原子振荡器，并期望装置小型化、低功耗化。利用了 CPT的原子振荡器是当向碱金属原子同时照射波长(频率)互相不同的两种谐振光时，利用两种谐振光的吸收停止的现象(EIT 现象Electromagnetically Induced Transparency)的振荡器。例如，作为利用了 CPT的原子振荡器，在专利文献I中记载了包含光学模块的原子振荡器，该光学模块具有发出相干光的光源、密封了碱金属原子的气体单元、检测透过了气体単元的光的強度的受光元件。 在利用了 CPT的原子振荡器中，例如，使用了半导体激光器作为光源。在使用了半导体激光器作为光源的原子振荡器中，例如通过调制半导体激光器的驱动电流使从半导体激光器射出的光产生边带而发现EIT现象。专利文献I :日本特开2009-89116号公报但是，在从调制了驱动电流的半导体激光器射出的光中不仅包含边带还包含基波(载波)，该基波具有无助于EIT现象的中心波长。当这些基波照射碱金属原子吋，往往碱金属原子吸收的光的波长(频率)会发生变化(交流斯塔克效应)，使原子振荡器的频率的稳定性下降。
技术实现思路
本专利技术几个方式的目的之ー是提供ー种原子振荡器用光学模块，利用该原子振荡器用光学模块能够得到频率稳定性高的原子振荡器。另外，本专利技术几个方式的目的之一在于提供ー种具有上述光学模块的原子振荡器。本专利技术正是为了解决上述课题的至少一部分而做出的，通过以下的实施方式或应用例可以实现本专利技术。应用例I本应用例的原子振荡器用光学模块是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，具有光源，其产生第一光，该第一光包含具有中心波长的基波以及具有相互不同的波长的第一边带和第二边带；波长选择机构，其通过选择地透过上述第一边带及上述第二边带，作为第二光射出；气体单元，其密封有碱金属气体并被照射上述第二光；以及光检测机构，其检测透过了上述气体单元的上述第二光的強度，上述波长选择机构具有标准具以及用于控制上述标准具的温度的温度控制机构。根据本应用例，光学模块用于利用了量子干涉效应的原子振荡器。光学模块具有光源、波长选择机构、气体单兀及光检测机构。并且，光源产生第一光，该第一光包含具有中心波长的基波以及具有相互不同的波长的第一边带和第二边带。并且，波长选择机构从第一光中选择第一边带及第ニ边带并作为第二光射出。波长选择机构具有标准具和用于控制标准具的温度的温度控制机构。在气体单元中密封有碱金属气体并被照射第二光。并且，光检测机构检测透过了气体单元的第二光的强度。由于波长选择机构从第一光中选择第一边带及第ニ边带，所以能够减少第一光的基波的強度或使基波消失。由此，能够抑制或防止无助于EIT现象的基波照射到碱金属原子。因此，能够抑制交流斯塔克效应引起的频率变动，能够提供频率稳定性高的原子振荡器。并且，由于波长选择机构具有用于控制标准具的温度的温度控制机构，所以波长选择机构能够通过热光学效应使标准具的波长选择特性(标准具所选择的波长范围)变化。由此，波长选择机构能够修正由制造误差或环境变化等引起的标准具的波长选择特性的偏差，能够高精度地从第一光中选择第一边带及第ニ边带并射出。其結果，能够提供频率 稳定性高的原子振荡器。应用例2在上述应用例所记载的原子振荡器用光学模块中，优选，上述温度控制机构具有电阻体，通过控制流过上述电阻体的电流，控制上述标准具的温度。根据这样的光学模块，波长选择机构具有电阻体。并且，通过控制流过电阻体的电流来控制标准具的温度。因此，能够以简单的构成来选择波长。应用例3在上述应用例所记载的原子振荡器用光学模块中，优选，上述光源是面发光型激光器。根据这样的光学模块，光源是面发光型激光器。因此，与光源是端面发光型激光器时相比，能够减少用于产生増益的电流。其结果，能够使光学模块达到低功耗。应用例4在上述应用例所记载的原子振荡器用光学模块中，优选，进一歩具有光学元件，该光学元件用于使上述光源所产生的上述第一光入射到上述标准具。根据这样的光学模块，光学元件能够使光源所产生的光高效地引导至标准具。因此，能够高效地活用光。应用例5本应用例的原子振荡器具有上述应用例所记载的原子振荡器用光学模块和频率控制电路。这样的原子振荡器包含上述应用例所记载的原子振荡器用光学模块。因此，原子振荡器能够抑制由交流斯塔克效应弓I起的频率变动，能够提高频率稳定性。附图说明图I是表示本实施方式的原子振荡器的功能的框图。图2(A)是用于说明碱金属原子的Λ型3能级模型和第一边带及第ニ边带的关系的图，(B)是用于说明光源所产生的第一光的频谱的图。图3是用于说明从波长选择机构射出的第二光的频谱的图。图4是表示原子振荡器的构成的框图。图5是表示光学模块的主要部分的概略立体图。具体实施例方式以下參照附图说明本专利技术的优选实施方式。另外，在以下的各图中，为了将各部件设定为可识别程度的大小，而各部件的尺寸会和实际的有所不同。图I是表示本实施方式的原子振荡器的功能的框图。首先，说明本实施方式的光学模块及原子振荡器。原子振荡器I是利用了量子干涉效应的振荡器，原子振荡器I包括光学模块2和控制机构50。光学模块2顺次连接有光源10、波长选择机构20、气体单元30和光检测机构40。光源10产生包含具有中心波长(中心频率)的基波F、具有相互 不同波长的第一边带Wl及第二边带W2的第一光LI。波长选择机构20从第一光LI中选择第一边带Wl及第ニ边带W2，作为第二光L2射出。波长选择机构20具有选择并射出规定波长范围的光的标准具20a和用于控制标准具20a的温度的温度控制机构20b。温度控制机构20b通过控制标准具20a的温度能够使标准具20a所选择的波长范围(波长选择特性)发生变化。气体单元30中密封有碱金属气体，第二光L2被照射到气体单元30。光检测机构40检测透过了气体单元30的第二光L2的强度。控制机构50基于光检测机构40的检测結果，以第一边带Wl及第ニ边带W2的频率差与相当于密封到气体单元30中的碱金属原子的两个基态能级的能量差的频率相等的方式进行控制。控制机构50基于光检测机构40的检测结果，产生具有调制频率fm的检测信号。并且，光源10基于该检测信号调制具有规定频率ち的基波F，产生具有频率= f0+fffl的第一边带Wl和具有频率f2 = f0-fm的第二边带W2。图2(A)是用于说明碱金属原子的Λ型3能级模型和第一边带及第ニ边带的关系的图。图2(B)是用于说明光源所产生的第一光的频谱的图。如图2⑶所示，光源10中产生的第一光LI包含具有中心频率ち(=ν/ λ ^ :ν是光速、λ 0是激光的中心波长)的基波F、相对于中心频率ち在上侧边带具有频率も的第一边带Wl和相对于中心频率&在下侧边带具有频率f2的第二边带W2。第一边带Wl的频率fl是も=fd+fm、第二边带W2的频率f2是f2 = f0-fmo如图2 (A)及图2⑶所示，第一边带Wl的频率和第二边带W2的频率f2的频率差与相当于气体単元30内的碱金属原子的基态能级I和基态能级2的能量差AE12的频率一致。因此，碱金属原子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
2011.03.23 JP 2011-0640311.一种原子振荡器用光学模块，其特征在于，是利用了量子干涉效应的原子振荡器用光学模块，所述原子振荡器用光学模块具有 光源，其产生第一光，该第一光包含具有中心波长的基波以及具有相互不同波长的第一边带和第二边带； 波长选择机构，其选择地透过所述第一边带及所述第二边带，作为第二光射出； 气体单元，该气体单元内密封有碱金属气体且该气体单元被照射所述第二光；以及 光检测机构，其检测透过了所述气体单元的所述第二光的强度， 所述波...

【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：