原子共振躍遷裝置、原子振蕩器、時鐘、電子設(shè)備及移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原子共振躍迀裝置、原子振蕩器、時鐘、電子設(shè)備以及移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，作為具有高精度的振蕩特性的振蕩器，已知有基于銣、銫等堿性金屬的原子的能量躍迀而進行振蕩的原子振蕩器。
[0003]雖然原子振蕩器的工作原理一般大致分為:利用光及微波的雙共振現(xiàn)象的方式、以及利用基于波長不同的兩種光而產(chǎn)生的量子干涉效應(yīng)(CPT: Coherent Populat1nTrapping(相干布居俘獲))的方式，但由于利用了量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器與利用了雙共振現(xiàn)象的原子振蕩器相比而能夠?qū)崿F(xiàn)小型化，因此，近幾年，可期待其被搭載于各種設(shè)備中(例如，參照專利文獻I)。
[0004]例如，如專利文獻I所公開的那樣，利用了量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器具備:封入有氣體狀的堿性金屬原子的氣室；出射使氣室中的堿性金屬原子發(fā)生共振的共振光對(第一、第二種光)的光源;對透過氣室的共振光對進行檢測的光檢測部。而且，在這種原子振蕩器中，在兩種共振光的頻率差為特定的值時會產(chǎn)生兩種共振光的雙方不被氣室內(nèi)的堿性金屬原子所吸收而是透過的電磁誘導(dǎo)透明化(EIT: Electromagnetical Iy InducedTransparency)現(xiàn)象，通過光檢測器而檢測出作為隨著該EIT現(xiàn)象而產(chǎn)生的陸峭的信號的EIT信號，并將該EIT信號作為基準(zhǔn)信號來使用。
[0005]此外，在專利文獻I所涉及的原子振蕩器中，以實現(xiàn)電路部分的小型化及省電化為目的，基于從氣室透過的多種光的干涉而得到的差頻信號，以使第一、第二種光成為產(chǎn)生EIT現(xiàn)象的共振光對的方式進行頻率控制。
[0006]然而，在利用了量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器、亦即將EIT信號作為基準(zhǔn)信號來使用的原子振蕩器中，一般情況下，實施對氣室內(nèi)的堿性金屬原子施加固定磁場的操作。因此，在專利文獻I所涉及的原子振蕩器中也需要用于產(chǎn)生磁場的線圈及用于遮蔽外部磁場的屏蔽部件等，其結(jié)果為，存在無法充分實現(xiàn)裝置的小型化的問題。
[0007]專利文獻1:日本特開2011-160251號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的原子共振躍迀裝置，此外，還提供一種具備所涉及的原子共振躍迀裝置的原子振蕩器、時鐘、電子設(shè)備及移動體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的課題中的至少一部分而完成的發(fā)明，并能夠作為以下的方式或應(yīng)用例來實現(xiàn)。
[0010]應(yīng)用例I
[0011 ]本發(fā)明的原子共振躍迀裝置的特征在于，具備:原子室，其中封入有原子;第一光源部，其出射與所述原子的Dl線發(fā)生共振的第一光;第二光源部，其出射波長與所述第一光不同且與所述原子的Dl線或D2線發(fā)生共振的第二光;檢測部，其對因從所述原子室中通過的所述第一光與所述第二光的干涉而產(chǎn)生的光差頻進行檢測并生成差頻信號。
[0012]根據(jù)這種原子共振躍迀裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)如下的原子振蕩器，S卩，不利用作為通過電磁誘導(dǎo)透明化現(xiàn)象而產(chǎn)生的信號的EIT信號，而利用差頻信號，并且具有基于原子的能量躍迀的高精度的振蕩特性的原子振蕩器。因此，不需要如現(xiàn)有技術(shù)這樣在利用了 EIT信號的裝置中所需的磁性線圈、磁性屏蔽部件以及偏振板等部件，其結(jié)果為，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。而且，由于作為第一光及第二光中的至少第一光而使用與原子的Dl線發(fā)生共振的光，因此與僅使用了D2線的情況相比，能夠使原子的吸收的線寬變窄，其結(jié)果為，能夠提高S/N比。
[0013]應(yīng)用例2
[0014]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述第二光為與所述原子的D2線發(fā)生共振的光。
[0015]如此，能夠使第一光的波長與第二光的波長之差變大，并提高差頻信號的頻率。其結(jié)果為，能夠提高短期穩(wěn)定性。
[0016]應(yīng)用例3
[0017]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述第二光為與所述原子的Dl線發(fā)生共振的光。
[0018]如此，能夠使第一光及第二光的雙方的原子的吸收的線寬變窄。
[0019]應(yīng)用例4
[0020]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述原子為堿性金屬原子。
[0021]如此，能夠比較簡單地使原子的吸收的線寬變窄。此外，能夠減少混入差頻信號中的噪聲。
[0022]應(yīng)用例5
[0023]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述堿性金屬原子為銫原子。
[0024]在堿性金屬中，銫原子的Dl線與D2線的頻率差也比較大。因此，能夠擴大第一光的波長與第二光的波長之差，并提高差頻信號的頻率。
[0025]應(yīng)用例6
[0026]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，具備第一控制部，所述第一控制部以使所述第一光的波長成為所述原子的吸收光譜的峰值波長的方式對所述第一光源部進行控制。
[0027]由此，能夠使第一光與原子的Dl線發(fā)生共振。
[0028]應(yīng)用例7
[0029]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述第一控制部以使所述第一光的波長成為所述原子的飽和吸收光譜的峰值波長的方式對所述第一光源部進行控制。
[0030]由此，能夠使通過第一光而產(chǎn)生的原子的吸收的線寬變窄。
[0031]應(yīng)用例8
[0032]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，具備第二控制部，所述第二控制部以使所述第二光的波長成為所述原子的吸收光譜的峰值波長的方式對所述第二光源部進行控制。
[0033]由此，能夠使第二光與原子的Dl線或D2線發(fā)生共振。
[0034]應(yīng)用例9
[0035]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述第二控制部以使所述第二光的波長成為所述原子的飽和吸收光譜的峰值波長的方式對所述第二光源部進行控制。
[0036]由此，能夠使通過第二光而產(chǎn)生的原子的吸收的線寬變窄。
[0037]應(yīng)用例10
[0038]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，所述第一光與所述第二光在所述原子室內(nèi)交叉。
[0039]由此，能夠以使第一光及第二光中的至少一方的光的波長成為原子的飽和吸收光譜的方式進行控制。
[0040]應(yīng)用例11
[0041]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選為，具備輸出部，所述輸出部利用所述差頻信號而輸出時鐘信號。
[0042]由此，能夠取得基于差頻信號的高精度的時鐘信號。
[0043]應(yīng)用例12
[0044]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于，具備本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0045]由此，能夠提供小型的原子振蕩器。
[0046]應(yīng)用例13
[0047]本發(fā)明的時鐘的特征在于，具備本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0048]由此，能夠提供一種具備小型的原子共振躍迀裝置的時鐘。
[0049]應(yīng)用例14
[0050]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具備本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0051]由此，能夠提供一種具備小型的原子共振躍迀裝置的電子設(shè)備。
[0052]應(yīng)用例15
[0053]本發(fā)明的移動體的特征在于，具備本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0054]由此，能夠提供一種小型的具備原子共振躍迀裝置的移動體。
【附圖說明】
[0055]圖1為表示本發(fā)明的第一實施方式所涉及的原子振蕩器(原子共振躍迀裝置)的概要圖。
[0056]圖2為表示原子室內(nèi)的原子(銫原子)的能量狀態(tài)與共振光對(第一光、第二光)之間的關(guān)系的一個示例的圖。
[0057]圖3為用于對分別從圖1所示的第一光源部及第二光源部出射的光進行說明的圖。
[0058]圖4為圖3所不的原子室的橫剖視圖。
[0059]圖5中(a)為表示原子室內(nèi)的原子的吸收光譜的圖，(b)為表示通過檢測部而檢測出的差頻信號的圖。
[0060]圖6為表示本發(fā)明的第二實施方式所涉及的原子振蕩器(原子共振躍迀裝置)的概要圖。
[0061]圖7為用于對分別從圖6所示的第一光源部及第二光源部出射的光進行說明的圖。
[0062]圖8為表不本發(fā)明的時鐘的一個不例的立體圖。
[0063]圖9為表示將本發(fā)明的原子振蕩器應(yīng)用于利用了GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中的情況的概要結(jié)構(gòu)的圖。
[0064]圖10為表不本發(fā)明的移動體的一個不例的圖。
【具體實施方式】
[0065]以下，基于附圖所示的實施方式，對本發(fā)明的原子共振躍迀裝置、原子振蕩器、時鐘、電子設(shè)備以及移動體進行詳細(xì)說明。
[0066]1.原子振蕩器(原子共振躍迀裝置)
[0067]首先，對本發(fā)明的原子振蕩器(具備本發(fā)明的原子共振躍迀裝置的原子振蕩器)進行說明。另外，以下，對將本發(fā)明的原子共振躍迀裝置應(yīng)用到原子振蕩器中的示例進行說明，但本發(fā)明的原子共振躍迀裝置并不限定于此，也可以應(yīng)用到例如磁性傳感器、量子存儲器等設(shè)備中。
[0068]第一實施方式
[0069]圖1為表述本發(fā)明的第一實施方式所涉及的原子振蕩器(原子共振躍迀裝置)的概要圖。圖2為表示原子室內(nèi)的原子(銫原子)的能量狀態(tài)與共振光對(第一光、第二光)之間的關(guān)系的一個示例的圖。圖3為用于對分別從圖1所示的第一光源部及第二光源部出射的光進行說明的圖，圖4為圖3所時的原子室的橫剖視圖。圖5(a)為表示原子室內(nèi)的原子的吸收光譜的圖，圖5(b)為表示通過檢測部而被檢測出的差頻信號的圖。
[0070]圖1所示的原子振蕩器I具備:原子室2(氣室:gascell)，其中封入有原子;第一光源部31，其出射向原子室2內(nèi)的原子進行照射的第一光LLl;第二光源部32，其出射向原子室2內(nèi)的原子進行照射的第二光LL2;光學(xué)部件33、34，其使第一光LLl及第二光LL2合成并入射到原子室2內(nèi)；檢測部4，其對透過了原子室2的第一光LLl及第二