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JP6264876B2 - Quantum interference devices, atomic oscillators, and electronic equipment - Google Patents
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  • Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)

Description

本発明は、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。   The present invention relates to a quantum interference device, an atomic oscillator, an electronic device, and a moving object.

長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている(例えば、特許文献1参照)。
一般に、原子発振器の動作原理は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した方式と、波長の異なる2種類の光による量子干渉効果(CPT:Coherent Population Trapping)を利用した方式とに大別されるが、量子干渉効果を利用した原子発振器は、二重共鳴現象を利用した原子発振器よりも小型化できることから、近年、様々な機器への搭載が期待されている。
As an oscillator having long-term highly accurate oscillation characteristics, an atomic oscillator that oscillates based on energy transition of alkali metal atoms such as rubidium and cesium is known (for example, see Patent Document 1).
In general, the operating principles of atomic oscillators are broadly divided into methods that use the double resonance phenomenon of light and microwaves, and methods that use the quantum interference effect (CPT: Coherent Population Trapping) of two types of light with different wavelengths. However, since an atomic oscillator using the quantum interference effect can be made smaller than an atomic oscillator using a double resonance phenomenon, it is expected to be mounted on various devices in recent years.

量子干渉効果を利用した原子発振器は、例えば、特許文献1に開示されているように、ガス状の金属原子を封入したガスセルと、ガスセル中の金属原子に周波数の異なる2種の共鳴光を含むレーザー光を照射する光出射部(光源)と、ガスセルを透過したレーザー光を検出する光検出部と、光出射部とガスセルとの間に設けられた光学部品とを備えている。そして、このような原子発振器では、2種類の共鳴光の周波数差が特定の値のときに2種類の共鳴光の双方がガスセル内の金属原子に吸収されずに透過する電磁誘起透明化(EIT:Electromagnetically Induced Transparensy)現象を生じるが、そのEIT現象に伴って発生する急峻な信号であるEIT信号を光検出器で検出する。   An atomic oscillator using the quantum interference effect includes, for example, a gas cell in which gaseous metal atoms are sealed, and two types of resonance light having different frequencies in the metal atoms in the gas cell, as disclosed in Patent Document 1. A light emitting part (light source) for irradiating laser light, a light detecting part for detecting laser light transmitted through the gas cell, and an optical component provided between the light emitting part and the gas cell are provided. In such an atomic oscillator, when the frequency difference between the two types of resonance light is a specific value, both types of resonance light are transmitted without being absorbed by the metal atoms in the gas cell (EIT) : Electromagnetically Induced Transparensy) phenomenon, but an EIT signal, which is a steep signal generated with the EIT phenomenon, is detected by a photodetector.

一般的に、光検出部に向ったレーザー光は、大半は光検出部に入射するが、一部が光検出部にて反射されて、反射光として光出射部に向う。反射光は、ガスセルに入射すると、共鳴信号のSN比の低下や共鳴コントラストの低下を招くおそれがある。
そこで、特許文献1に記載の原子発振器では、反射光がガスセルに入射することによる原子発振器の特性低下を抑制すべく、光量減少手段としての光アイソレーターが設けられている。この光アイソレーターは、ガスセルと光検出部との間に設けられており、ガスセルに入射される反射光の光量を減衰させて、原子発振器の特性低下を抑制している。
しかしながら、光出射部から出射したレーザー光は、ガスセルに入射する際にも反射する。このため、ガスセルで反射した反射光は、そのまま光出射部に入射するおそれがある。この反射光が光出射部に入射すると、光出射部から出射するレーザー光の周波数が不安定になる。その結果、原子発振器の周波数安定性が低下するという問題がある。
In general, most of the laser light directed to the light detection unit is incident on the light detection unit, but a part of the laser light is reflected by the light detection unit and is directed to the light emission unit as reflected light. When the reflected light is incident on the gas cell, there is a possibility that the S / N ratio of the resonance signal is lowered or the resonance contrast is lowered.
Therefore, in the atomic oscillator described in Patent Document 1, an optical isolator is provided as a light amount reducing means in order to suppress deterioration of the characteristics of the atomic oscillator caused by reflected light entering the gas cell. This optical isolator is provided between the gas cell and the light detection unit, and attenuates the amount of reflected light incident on the gas cell to suppress the deterioration of the characteristics of the atomic oscillator.
However, the laser light emitted from the light emitting part is also reflected when entering the gas cell. For this reason, the reflected light reflected by the gas cell may be incident on the light emitting portion as it is. When this reflected light enters the light emitting part, the frequency of the laser light emitted from the light emitting part becomes unstable. As a result, there is a problem that the frequency stability of the atomic oscillator is lowered.

特開2010−283641号公報JP 2010-283461 A

本発明の目的は、光源から出射した光が各部で反射されて光源に入射するのを抑制することができ、優れた周波数安定性を有する量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a quantum interference device, an atomic oscillator, an electronic device, and a moving body that can suppress light emitted from a light source from being reflected by each portion and incident on the light source and having excellent frequency stability. There is to do.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
[適用例1]
本発明の量子干渉装置は、金属原子が封入されているガスセルと、
前記金属原子に共鳴光対を含む光を出射する光源と、
前記ガスセルと前記光源との間に設けられている光学素子と、を備え、
前記光学素子の前記ガスセル側の面は、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対して傾斜していることを特徴とする。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The quantum interference device of the present invention includes a gas cell in which metal atoms are sealed,
A light source that emits light including a resonant light pair in the metal atom;
An optical element provided between the gas cell and the light source,
The surface of the optical element on the gas cell side is inclined with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell.

光源から出射した光の一部が、例えばガスセルで反射して光源に向う場合がある。しかしながら、ガスセルと光源との間に設けられた光学素子のガスセル側の面が、光源とガスセルとを結ぶ線分に対して傾斜している。これにより、ガスセルで反射して光源に向う光は、光学素子のガスセル側の面で反射する。よって、ガスセルで反射して光源に向う光が光源に入射するのを抑制することができる。その結果、ガスセルで反射して光源に向う光が光源に入射することによる光源の周波数安定性の低下を抑制することができる。したがって、本発明の量子干渉装置は、優れた周波数安定性を有する。   A part of the light emitted from the light source may be reflected by, for example, a gas cell and directed to the light source. However, the surface on the gas cell side of the optical element provided between the gas cell and the light source is inclined with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell. Thereby, the light reflected by the gas cell and directed toward the light source is reflected by the surface of the optical element on the gas cell side. Therefore, it can suppress that the light which reflects in a gas cell and goes to a light source enters into a light source. As a result, it is possible to suppress a decrease in frequency stability of the light source caused by light that is reflected by the gas cell and directed toward the light source entering the light source. Therefore, the quantum interference device of the present invention has excellent frequency stability.

[適用例2]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子の前記光源側の面は、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対して傾斜しているのが好ましい。
これにより、ガスセルで反射して光源に向う光のうち、光学素子のガスセル側の面で反射されず、光源に向う光を、光学素子の光源側の面で反射させることができる。よって、ガスセルで反射して光源に向う光が光源に入射するのをより効果的に抑制することができる。
[Application Example 2]
In the quantum interference device of the present invention, it is preferable that the surface of the optical element on the light source side is inclined with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell.
Thereby, out of the light reflected by the gas cell and directed to the light source, the light directed to the light source without being reflected by the gas cell side surface of the optical element can be reflected by the light source side surface of the optical element. Therefore, it can suppress more effectively that the light which reflects in a gas cell and goes to a light source enters into a light source.

[適用例3]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子は、減光フィルターであるのが好ましい。
これにより、ガスセルで反射して光源に向う光のうち、光学素子のガスセル側の面で反射されず、光源に向う光の光量を減衰させることができる。
[適用例4]
本発明の量子干渉装置では、前記光源と前記ガスセルとの間には、前記光学素子を含む光学素子群が配置されており、
前記光学素子は、前記光学素子群の中で最も前記光源側に配置されているのが好ましい。
これにより、光学素子群が設けられている分、原子発振器の発振特性を高めることができるとともに、光学素子群のうちの光学素子以外の光学部品で、反射した光が光源に入射するのを抑制することができる。
[Application Example 3]
In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that the optical element is a neutral density filter.
Thereby, the light quantity which is not reflected by the surface by the side of the gas cell of an optical element among the light which reflects in a gas cell and goes to a light source can be attenuated.
[Application Example 4]
In the quantum interference device of the present invention, an optical element group including the optical element is disposed between the light source and the gas cell,
The optical element is preferably arranged on the light source side most in the optical element group.
As a result, the oscillation characteristics of the atomic oscillator can be improved as much as the optical element group is provided, and the reflected light is prevented from entering the light source by optical components other than the optical element in the optical element group. can do.

[適用例5]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子の前記ガスセル側の面の、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対する傾斜角度θ1は、80°以下であるのが好ましい。
これにより、本発明の効果を顕著に発揮することができる。
[適用例6]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子の前記光源側の面の、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対する傾斜角度θ2は、前記光源から出射した光の放射角度θ3よりも大きいのが好ましい。
これにより、光源から出射した放射状の光が、光学素子の光源側の面で反射して光源に入射するのを抑制することができる。
[Application Example 5]
In the quantum interference device of the present invention, it is preferable that the inclination angle θ1 of the surface on the gas cell side of the optical element with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell is 80 ° or less.
Thereby, the effect of this invention can be exhibited notably.
[Application Example 6]
In the quantum interference device of the present invention, the inclination angle θ2 of the surface on the light source side of the optical element with respect to the line segment connecting the light source and the gas cell is larger than the radiation angle θ3 of the light emitted from the light source. preferable.
Thereby, it can suppress that the radial light radiate | emitted from the light source reflects in the surface at the side of the light source of an optical element, and injects into a light source.

[適用例7]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子は、前記ガスセル側の面と、前記光源側の面とが平行な部分を有するのが好ましい。
これにより、光学素子の製造が容易になる。
[適用例8]
本発明の量子干渉装置では、前記光学素子の前記ガスセル側の面は、前記光学素子の前記光源側の面に対して傾斜しているのが好ましい。
これにより、光学素子の光源側の面およびガスセル側の面の傾斜角度を適宜設定することができる。
[Application Example 7]
In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that the optical element has a portion in which the surface on the gas cell side and the surface on the light source side are parallel.
Thereby, manufacture of an optical element becomes easy.
[Application Example 8]
In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that the gas cell side surface of the optical element is inclined with respect to the light source side surface of the optical element.
Thereby, the inclination angle of the light source side surface and the gas cell side surface of the optical element can be appropriately set.

[適用例9]
本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた原子発振器を提供することができる。
[適用例10]
本発明の電子機器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
[適用例11]
本発明の移動体は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性に優れた移動体を提供することができる。
[Application Example 9]
The atomic oscillator according to the present invention includes the quantum interference device according to the present invention.
Thereby, an atomic oscillator having excellent reliability can be provided.
[Application Example 10]
An electronic apparatus according to the present invention includes the quantum interference device according to the present invention.
Thereby, an electronic device with excellent reliability can be provided.
[Application Example 11]
The moving body of the present invention includes the quantum interference device of the present invention.
Thereby, the moving body excellent in reliability can be provided.

本発明の第1実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置)の概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the atomic oscillator (quantum interference apparatus) which concerns on 1st Embodiment of this invention. アルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the energy state of an alkali metal. 光出射部から出射される2つの光の周波数差と、光検出部で検出される光の強度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the frequency difference of two light radiate | emitted from a light-projection part, and the intensity | strength of the light detected by a photon detection part. 図1に示す原子発振器(量子干渉装置)の斜視図である。It is a perspective view of the atomic oscillator (quantum interference apparatus) shown in FIG. 図1に示す原子発振器が備える光出射部およびガスセル部を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the light emission part and gas cell part with which the atomic oscillator shown in FIG. 1 is provided. 図1に示す原子発振器が備える光学素子群を説明するための模式図である。It is a schematic diagram for demonstrating the optical element group with which the atomic oscillator shown in FIG. 1 is provided. 図6中の第1ユニットおよび光学素子を示す拡大詳細図である。FIG. 7 is an enlarged detail view showing a first unit and an optical element in FIG. 6. 本発明の第2実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置)が備える第1ユニットおよび光学素子を示す拡大詳細図である。It is an enlarged detail drawing which shows the 1st unit and optical element with which the atomic oscillator (quantum interference apparatus) which concerns on 2nd Embodiment of this invention is provided. GPS衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器(量子干渉装置)を用いた場合の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure at the time of using the atomic oscillator (quantum interference apparatus) of this invention for the positioning system using a GPS satellite. 本発明の移動体の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the moving body of this invention.

以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
1.原子発振器(量子干渉装置)
まず、本発明の原子発振器(本発明の量子干渉装置を備える原子発振器)について説明する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。
Hereinafter, a quantum interference device, an atomic oscillator, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1. Atomic oscillator (quantum interference device)
First, the atomic oscillator of the present invention (the atomic oscillator including the quantum interference device of the present invention) will be described. In the following, an example in which the quantum interference device of the present invention is applied to an atomic oscillator will be described. However, the quantum interference device of the present invention is not limited to this, for example, a magnetic sensor, a quantum memory, etc. It is also applicable to.

<第1実施形態>
図1は、本発明の第1実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置)の概略構成を示す模式図である。また、図2は、アルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図3は、光出射部から出射される2つの光の周波数差と、光検出部で検出される光の強度との関係を示すグラフである。
<First Embodiment>
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an atomic oscillator (quantum interference device) according to the first embodiment of the present invention. 2 is a diagram for explaining the energy state of the alkali metal, and FIG. 3 is a relationship between the frequency difference between the two lights emitted from the light emitting part and the intensity of the light detected by the light detecting part. It is a graph which shows.

図1に示す原子発振器1は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。
この原子発振器1は、図1に示すように、光出射側のユニットである第1ユニット(光源)2と、光検出側のユニットである第2ユニット3と、第1ユニット2および第2ユニット3を制御する制御部6と、第1ユニット2および第2ユニット3の間に設けられた光学部品群(光学素子群)4と、を備える。
An atomic oscillator 1 shown in FIG. 1 is an atomic oscillator using a quantum interference effect.
As shown in FIG. 1, the atomic oscillator 1 includes a first unit (light source) 2 that is a light emission side unit, a second unit 3 that is a light detection side unit, a first unit 2 and a second unit. 3 and an optical component group (optical element group) 4 provided between the first unit 2 and the second unit 3.

ここで、第1ユニット2は、光出射部21と、光出射部21を収納する第1パッケージ22とを備える。
また、第2ユニット3は、ガスセル31と、光検出部32と、ヒーター33と、温度センサー34と、コイル35と、これらを収納する第2パッケージ36と、第2パッケージ36を収納する磁気シールド38とを備える。
また、光学部品群4は、NDフィルター41と、レンズ42と、偏光フィルター43とを備える。
Here, the first unit 2 includes a light emitting unit 21 and a first package 22 that houses the light emitting unit 21.
The second unit 3 includes a gas cell 31, a light detection unit 32, a heater 33, a temperature sensor 34, a coil 35, a second package 36 that stores these, and a magnetic shield that stores the second package 36. 38.
The optical component group 4 includes an ND filter 41, a lens 42, and a polarization filter 43.

まず、原子発振器1の原理を簡単に説明する。
図1に示すように、原子発振器1では、光出射部21がガスセル31に向けて励起光LLを出射し、ガスセル31を透過した励起光LLを光検出部32が検出する。
ガスセル31内には、ガス状のアルカリ金属(金属原子)が封入されており、アルカリ金属は、図2に示すように、3準位系のエネルギー準位を有し、エネルギー準位の異なる2つの基底状態(基底状態1、2)と、励起状態との3つの状態をとり得る。ここで、基底状態1は、基底状態2よりも低いエネルギー状態である。
First, the principle of the atomic oscillator 1 will be briefly described.
As shown in FIG. 1, in the atomic oscillator 1, the light emitting unit 21 emits the excitation light LL toward the gas cell 31, and the light detection unit 32 detects the excitation light LL transmitted through the gas cell 31.
A gaseous alkali metal (metal atom) is enclosed in the gas cell 31, and the alkali metal has energy levels of a three-level system and has different energy levels as shown in FIG. Three ground states (ground states 1 and 2) and an excited state can be taken. Here, the ground state 1 is a lower energy state than the ground state 2.

光出射部21から出射された励起光LLは、周波数の異なる2種の共鳴光1、2を含んでおり、この2種の共鳴光1、2を前述したようなガス状のアルカリ金属に照射したとき、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波数ω2との差(ω1−ω2)に応じて、共鳴光1、2のアルカリ金属における光吸収率(光透過率)が変化する。
そして、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波数ω2との差(ω1−ω2)が基底状態1と基底状態2とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態1、2から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光1、2は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をCPT現象または電磁誘起透明化現象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)と呼ぶ。
The excitation light LL emitted from the light emitting unit 21 includes two types of resonance lights 1 and 2 having different frequencies. The two types of resonance lights 1 and 2 are irradiated onto the gaseous alkali metal as described above. Then, the optical absorptance (light transmittance) of the resonant lights 1 and 2 in the alkali metal changes according to the difference (ω1−ω2) between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2.
When the difference (ω1−ω2) between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2 matches the frequency corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the ground states 1 and 2 Each excitation to the excited state stops. At this time, both the resonant lights 1 and 2 are transmitted without being absorbed by the alkali metal. Such a phenomenon is called a CPT phenomenon or an electromagnetically induced transparency (EIT) phenomenon.

例えば、光出射部21が共鳴光1の周波数ω1を固定し、共鳴光2の周波数ω2を変化させていくと、共鳴光1の周波数ω1と共鳴光2の周波数ω2との差(ω1−ω2)が基底状態1と基底状態2とのエネルギー差に相当する周波数ω0に一致したとき、光検出部32の検出強度は、図3に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をEIT信号として検出する。このEIT信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなEIT信号を用いることにより、発振器を構成することができる。   For example, when the light emitting unit 21 fixes the frequency ω1 of the resonant light 1 and changes the frequency ω2 of the resonant light 2, the difference between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2 (ω1-ω2). ) Coincides with the frequency ω 0 corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the detection intensity of the light detection unit 32 increases sharply as shown in FIG. Such a steep signal is detected as an EIT signal. This EIT signal has an eigenvalue determined by the type of alkali metal. Therefore, an oscillator can be configured by using such an EIT signal.

以下、本実施形態の原子発振器1の具体的な構成について説明する。
図4は、図1に示す原子発振器(量子干渉装置)の斜視図、図5は、図1に示す原子発振器が備える光出射部およびガスセル部を説明するための模式図、図6は、図1に示す原子発振器が備える光学素子群を説明するための模式図、図7は、図6中の第1ユニットおよび光学素子を示す拡大詳細図である。なお、以下では、図5〜図7の上側を「上」、図5の下側を「下」ともいう。また、図4〜図6では、理解を容易にするため、励起光LLの主光線(光軸)のみを図示している(図8についても同様)。
Hereinafter, a specific configuration of the atomic oscillator 1 of the present embodiment will be described.
4 is a perspective view of the atomic oscillator (quantum interference device) shown in FIG. 1, FIG. 5 is a schematic diagram for explaining a light emitting part and a gas cell part included in the atomic oscillator shown in FIG. 1, and FIG. FIG. 7 is a schematic diagram for explaining an optical element group included in the atomic oscillator shown in FIG. 1, and FIG. 7 is an enlarged detailed view showing the first unit and optical elements in FIG. In the following, the upper side of FIGS. 5 to 7 is also referred to as “upper” and the lower side of FIG. 5 is also referred to as “lower”. 4 to 6, only the principal ray (optical axis) of the excitation light LL is illustrated for easy understanding (the same applies to FIG. 8).

以下、原子発振器1の各部を順次詳細に説明する。
(第1ユニット)
前述したように、第1ユニット2は、光出射部21と、光出射部21を収納する第1パッケージ22とを備える。
[光出射部]
光出射部21は、ガスセル31中のアルカリ金属原子を励起する励起光LLを出射する機能を有する。
Hereinafter, each part of the atomic oscillator 1 will be described in detail sequentially.
(First unit)
As described above, the first unit 2 includes the light emitting unit 21 and the first package 22 that houses the light emitting unit 21.
[Light emitting part]
The light emitting unit 21 has a function of emitting excitation light LL that excites alkali metal atoms in the gas cell 31.

より具体的には、光出射部21は、前述したような周波数の異なる2種の光(共鳴光1および共鳴光2)を含む光を励起光LLとして出射するものである。
共鳴光1の周波数ω1は、ガスセル31中のアルカリ金属を前述した基底状態1から励起状態に励起(共鳴)し得るものである。
また、共鳴光2の周波数ω2は、ガスセル31中のアルカリ金属を前述した基底状態2から励起状態に励起(共鳴)し得るものである。
More specifically, the light emitting unit 21 emits light including two types of light (resonant light 1 and resonant light 2) having different frequencies as described above as excitation light LL.
The frequency ω1 of the resonant light 1 can excite (resonate) the alkali metal in the gas cell 31 from the ground state 1 to the excited state.
Further, the frequency ω2 of the resonance light 2 can excite (resonate) the alkali metal in the gas cell 31 from the ground state 2 to the excited state.

この光出射部21としては、前述したような励起光LLを出射し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)等の半導体レーザー等を用いることができる。
また、このような光出射部21は、図示しない温度調節素子(発熱抵抗体、ペルチェ素子等)により、所定温度に温度調節される。
The light emitting unit 21 is not particularly limited as long as it can emit the excitation light LL as described above. For example, a semiconductor laser such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) can be used. .
Further, such a light emitting portion 21 is temperature-controlled to a predetermined temperature by a temperature adjusting element (a heating resistor, a Peltier element, etc.) not shown.

[第1パッケージ]
第1パッケージ22は、前述した光出射部21を収納する。
この第1パッケージ22は、図4に示すように、外形形状がブロック状をなす筐体で構成されている。また、第1パッケージ22からは、例えば、複数のリード(図示せず)が突出しており、これらは、配線を介して光出射部21に電気的に接続されている。そして、前記各リードは、図示しないコネクター等で配線基板と電気的に接続されている。このコネクターとしては、例えば、フレキシブル基板や、ソケット状をなすもの等を用いることができる。
[First package]
The first package 22 houses the light emitting unit 21 described above.
As shown in FIG. 4, the first package 22 includes a housing whose outer shape forms a block shape. Further, for example, a plurality of leads (not shown) protrude from the first package 22, and these are electrically connected to the light emitting unit 21 through wiring. Each lead is electrically connected to the wiring board by a connector or the like (not shown). As this connector, for example, a flexible board or a socket-shaped one can be used.

また、第1パッケージ22の第2ユニット3側の壁部には、窓部23が設けられている。この窓部23は、ガスセル31と光出射部21との間の光軸(励起光LLの光軸)a上に設けられている。そして、窓部23は、前述した励起光LLに対して透過性を有する。
なお、窓部23は、励起光LLに対する透過性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、レンズであってもよく、例えば、単なる光透過性の板状部材のようなレンズ以外の光学部品であってもよい。
このような第1パッケージ22の窓部23以外の部分の構成材料としては、特に限定されず、例えば、セラミックス、金属、樹脂等を用いることができる。
A window 23 is provided on the wall of the first package 22 on the second unit 3 side. This window part 23 is provided on the optical axis (optical axis of the excitation light LL) a between the gas cell 31 and the light emitting part 21. And the window part 23 has transparency with respect to the excitation light LL mentioned above.
The window 23 is not particularly limited as long as it has transparency to the excitation light LL. For example, the window 23 may be a lens, for example, other than a lens such as a simple light-transmissive plate member. It may be an optical component.
The constituent material of the portion other than the window portion 23 of the first package 22 is not particularly limited, and for example, ceramic, metal, resin, or the like can be used.

ここで、第1パッケージ22の窓部23以外の部分が励起光に対して透過性を有する材料で構成されている場合、第1パッケージ22の窓部23以外の部分と窓部23と一体的に形成することができる。また、第1パッケージ22の窓部23以外の部分が励起光に対して透過性を有しない材料で構成されている場合、第1パッケージ22の窓部23以外の部分と窓部23とを別体で形成し、これらを公知の接合方法により接合すればよい。   Here, when a portion other than the window portion 23 of the first package 22 is made of a material that is transparent to excitation light, the portion other than the window portion 23 of the first package 22 and the window portion 23 are integrated. Can be formed. Further, when a portion other than the window portion 23 of the first package 22 is made of a material that is not transmissive to excitation light, the portion other than the window portion 23 of the first package 22 and the window portion 23 are separated. These may be formed by a body, and these may be joined by a known joining method.

また、第1パッケージ22内が気密空間であることが好ましい。これにより、第1パッケージ22内を減圧状態または不活性ガス封入状態とすることができ、その結果、原子発振器1の特性を向上させることができる。
また、第1パッケージ22内には、光出射部21の温度を調節する温度調節素子や温度センサー等が収納されている(図示せず)。かかる温度調節素子としては、例えば、発熱抵抗体(ヒーター)、ペルチェ素子等が挙げられる。
このような第1パッケージ22によれば、光出射部21から第1パッケージ22外への励起光の出射を許容しつつ、光出射部21を第1パッケージ22内に収納することができる。
Moreover, it is preferable that the inside of the 1st package 22 is an airtight space. Thereby, the inside of the 1st package 22 can be made into a pressure reduction state or an inert gas enclosure state, As a result, the characteristic of the atomic oscillator 1 can be improved.
The first package 22 houses a temperature adjusting element, a temperature sensor, and the like that adjust the temperature of the light emitting unit 21 (not shown). Examples of such temperature adjusting elements include heating resistors (heaters), Peltier elements, and the like.
According to such a first package 22, the light emitting part 21 can be accommodated in the first package 22 while allowing the excitation light to be emitted from the light emitting part 21 to the outside of the first package 22.

(第2ユニット)
前述したように、第2ユニット3は、ガスセル31と、光検出部32と、ヒーター33と、温度センサー34と、コイル35と、これらを収納する第2パッケージ36と、第2パッケージ36を収納する磁気シールド38とを備える。
[ガスセル]
ガスセル31内には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。また、ガスセル31内には、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてアルカリ金属ガスとともに封入されていてもよい。
(Second unit)
As described above, the second unit 3 stores the gas cell 31, the light detection unit 32, the heater 33, the temperature sensor 34, the coil 35, the second package 36 that stores them, and the second package 36. And a magnetic shield 38.
[Gas cell]
The gas cell 31 is filled with gaseous alkali metals such as rubidium, cesium, and sodium. Further, in the gas cell 31, a rare gas such as argon or neon, or an inert gas such as nitrogen may be sealed together with an alkali metal gas as a buffer gas, if necessary.

例えば、ガスセル31は、図5に示すように、柱状の貫通孔311aを有する本体部311と、その貫通孔311aの両開口を封鎖する1対の窓部312、313とを有する。これにより、前述したようなアルカリ金属が封入される内部空間Sが形成されている。
本体部311を構成する材料としては、特に限定されず、金属材料、樹脂材料、ガラス材料、シリコン材料、水晶等が挙げられるが、加工性や窓部312、313との接合の観点から、ガラス材料、シリコン材料を用いるのが好ましい。
For example, as shown in FIG. 5, the gas cell 31 includes a main body 311 having a columnar through hole 311 a and a pair of windows 312 and 313 that block both openings of the through hole 311 a. Thereby, the internal space S in which the alkali metal as described above is enclosed is formed.
The material constituting the main body 311 is not particularly limited, and examples thereof include a metal material, a resin material, a glass material, a silicon material, and a crystal. From the viewpoint of workability and bonding with the window portions 312 and 313, glass is used. It is preferable to use a material or a silicon material.

このような本体部311には、窓部312、313が気密的に接合されている。これにより、ガスセル31の内部空間Sを気密空間とすることができる。
本体部311と窓部312、313との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
The window portions 312 and 313 are airtightly joined to the main body portion 311. Thereby, the internal space S of the gas cell 31 can be made into an airtight space.
The bonding method between the main body 311 and the window portions 312 and 313 is determined according to these constituent materials and is not particularly limited. For example, a bonding method using an adhesive, a direct bonding method, an anodic bonding method, and the like. Can be used.

また、窓部312、313を構成する材料としては、前述したような励起光LLに対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、シリコン材料、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
このような各窓部312、313は、前述した光出射部21からの励起光LLに対する透過性を有している。そして、一方の窓部312は、ガスセル31内へ入射する励起光LLが透過するものであり、他方の窓部313は、ガスセル31内から出射した励起光LLが透過するものである。
また、ガスセル31は、ヒーター33により加熱され、所定温度に温度調節される。
In addition, the material constituting the windows 312 and 313 is not particularly limited as long as it has transparency to the excitation light LL as described above, and examples thereof include silicon materials, glass materials, and crystals.
Each of such window portions 312 and 313 has transparency to the excitation light LL from the light emitting portion 21 described above. One window 312 transmits the excitation light LL incident on the gas cell 31, and the other window 313 transmits the excitation light LL emitted from the gas cell 31.
The gas cell 31 is heated by a heater 33 and the temperature is adjusted to a predetermined temperature.

[光検出部]
光検出部32は、ガスセル31内を透過した励起光LL(共鳴光1、2)の強度を検出する機能を有する。
この光検出部32としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器(受光素子)を用いることができる。
[Photodetection section]
The light detection unit 32 has a function of detecting the intensity of the excitation light LL (resonance light 1 and 2) transmitted through the gas cell 31.
The light detector 32 is not particularly limited as long as it can detect the excitation light as described above. For example, a photodetector (light receiving element) such as a solar cell or a photodiode can be used.

[ヒーター]
ヒーター33は、前述したガスセル31(より具体的にはガスセル31中のアルカリ金属)を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル31中のアルカリ金属を所望濃度のガス状に維持することができる。
このヒーター33は、通電により発熱するものであり、例えば、ガスセル31の外表面上に設けられた発熱抵抗体で構成されている。このような発熱抵抗体は、例えば、プラズマCVD、熱CVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成される。
[heater]
The heater 33 has a function of heating the above-described gas cell 31 (more specifically, an alkali metal in the gas cell 31). Thereby, the alkali metal in the gas cell 31 can be maintained in a gaseous state with a desired concentration.
The heater 33 generates heat when energized. For example, the heater 33 includes a heating resistor provided on the outer surface of the gas cell 31. Such a heating resistor is formed using, for example, a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD or thermal CVD, a dry plating method such as vacuum deposition, a sol-gel method, or the like.

ここで、かかる発熱抵抗体は、ガスセル31の励起光LLの入射部または出射部に設けられる場合、励起光に対する透過性を有する材料、具体的には、例えば、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)、In、SnO、Sb含有SnO、Al含有ZnO等の酸化物等の透明電極材料で構成される。 Here, when the heating resistor is provided at the entrance or exit of the excitation light LL of the gas cell 31, a material having transparency to the excitation light, specifically, for example, ITO (Indium Tin Oxide), IZO (Indium Zinc Oxide), In 3 O 3 , SnO 2 , Sb-containing SnO 2 , and transparent electrode materials such as oxides such as Al-containing ZnO.

なお、ヒーター33は、ガスセル31を加熱することができるものであれば、特に限定されず、ガスセル31に対して非接触であってもよい。また、ヒーター33に代えて、または、ヒーター33と併用して、ペルチェ素子を用いて、ガスセル31を加熱してもよい。
このようなヒーター33は、後述する制御部6の温度制御部62に電気的に接続され、通電制御される。
The heater 33 is not particularly limited as long as it can heat the gas cell 31, and may be non-contact with the gas cell 31. Further, the gas cell 31 may be heated using a Peltier element instead of the heater 33 or in combination with the heater 33.
Such a heater 33 is electrically connected to a temperature control unit 62 of the control unit 6 to be described later, and energization is controlled.

[温度センサー]
温度センサー34は、ヒーター33またはガスセル31の温度を検出するものである。そして、この温度センサー34の検出結果に基づいて、前述したヒーター33の発熱量が制御される。これにより、ガスセル31内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。
[Temperature sensor]
The temperature sensor 34 detects the temperature of the heater 33 or the gas cell 31. Based on the detection result of the temperature sensor 34, the amount of heat generated by the heater 33 is controlled. Thereby, the alkali metal atom in the gas cell 31 can be maintained at a desired temperature.

なお、温度センサー34の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター33上であってもよいし、ガスセル31の外表面上であってもよい。
温度センサー34としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
このような温度センサー34は、図示しない配線を介して、後述する制御部6の温度制御部62に電気的に接続されている。
The installation position of the temperature sensor 34 is not particularly limited, and may be, for example, on the heater 33 or on the outer surface of the gas cell 31.
The temperature sensor 34 is not particularly limited, and various known temperature sensors such as a thermistor and a thermocouple can be used.
Such a temperature sensor 34 is electrically connected to a temperature control unit 62 of the control unit 6 which will be described later via a wiring (not shown).

[コイル]
コイル35は、通電により、内部空間Sに励起光LLの光軸aに沿った方向(平行な方向)の磁場を発生させる機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、内部空間Sに存在するアルカリ金属の原子の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させ、EIT信号の線幅を小さくすることができる。
なお、コイル35が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。
[coil]
The coil 35 has a function of generating a magnetic field in the direction (parallel direction) along the optical axis a of the excitation light LL in the internal space S by energization. Thereby, by Zeeman splitting, the gap between different energy levels in which the alkali metal atoms existing in the internal space S are degenerated can be widened, the resolution can be improved, and the line width of the EIT signal can be reduced.
The magnetic field generated by the coil 35 may be either a DC magnetic field or an AC magnetic field, or may be a magnetic field in which a DC magnetic field and an AC magnetic field are superimposed.

このコイル35の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、ソレノイド型を構成するようにガスセル31の外周に沿って巻回して設けられていてもよいし、ヘルムホルツ型を構成するように1対のコイルをガスセル31を介して対向させてもよい。
このコイル35は、図示しない配線を介して、後述する制御部6の磁場制御部63に電気的に接続されている。これにより、コイル35に通電を行うことができる。
The installation position of the coil 35 is not particularly limited and is not shown. For example, the coil 35 may be wound around the outer periphery of the gas cell 31 so as to constitute a solenoid type, or may constitute a Helmholtz type. A pair of coils may be opposed to each other via the gas cell 31.
The coil 35 is electrically connected to a magnetic field control unit 63 of the control unit 6 described later via a wiring (not shown). Thereby, the coil 35 can be energized.

[第2パッケージ]
第2パッケージ36は、外形形状がブロック状をなす筐体で構成され、前述したガスセル31、光検出部32、ヒーター33、温度センサー34およびコイル35を収納する。また、第2パッケージ36は、ガスセル31、光検出部32、ヒーター33、温度センサー34およびコイル35を内部で直接的または間接的に支持する。
[Second package]
The second package 36 is configured by a housing whose outer shape forms a block shape, and houses the gas cell 31, the light detection unit 32, the heater 33, the temperature sensor 34, and the coil 35 described above. The second package 36 directly or indirectly supports the gas cell 31, the light detection unit 32, the heater 33, the temperature sensor 34, and the coil 35 inside.

また、第2パッケージ36の第1ユニット2側の壁部には、窓部37が設けられている。この窓部37は、ガスセル31と光出射部21との間の光軸a上に設けられている。そして、窓部37は、前述した励起光に対して透過性を有する。
なお、窓部37は、励起光に対する透過性を有するものであれば、光透過性を有するものに限定されず、例えば、レンズ、偏光板、λ/4波長板、減光フィルター等の光学部品であってもよい。
このような第2パッケージ36の窓部37以外の部分の構成材料としては、特に限定されず、例えば、セラミックス、金属、樹脂等を用いることができる。
A window 37 is provided on the wall of the second package 36 on the first unit 2 side. This window part 37 is provided on the optical axis a between the gas cell 31 and the light emitting part 21. And the window part 37 has transparency with respect to the excitation light mentioned above.
Note that the window portion 37 is not limited to the light transmitting material as long as it has a light transmitting property with respect to the excitation light. For example, an optical component such as a lens, a polarizing plate, a λ / 4 wavelength plate, or a neutral density filter. It may be.
The constituent material of the second package 36 other than the window portion 37 is not particularly limited, and for example, ceramic, metal, resin, or the like can be used.

[磁気シールド]
磁気シールド38は、外形形状がブロック状をなす筐体で構成されており、内部に第2パッケージ36を収納する。この磁気シールド38は、磁気シールド性を有し、ガスセル31内のアルカリ金属を外部磁界から遮蔽する機能を有している。これにより、コイル35の磁場の磁気シールド38内での安定性の向上を図ることができる。よって、原子発振器1の発振特性の向上を図ることができる。
[Magnetic shield]
The magnetic shield 38 is configured by a housing whose outer shape is a block shape, and houses the second package 36 therein. The magnetic shield 38 has magnetic shielding properties and has a function of shielding the alkali metal in the gas cell 31 from an external magnetic field. Thereby, the stability in the magnetic shield 38 of the magnetic field of the coil 35 can be improved. Therefore, the oscillation characteristics of the atomic oscillator 1 can be improved.

また、磁気シールド38の第1ユニット2側の壁部には、窓部382が設けられている。これにより、光出射部21から出射した光が窓部382を介して第2パッケージ36の窓部37およびガスセル31内に入射することができる。
このような磁気シールド38の構成材料としては、磁気シールド性を有する材料が用いられ、例えば、Fe、各種鉄系合金(ケイ素鉄、パーマロイ、アモルファス、センダスト、コバール)等の軟磁性材料が挙げられ、中でも、磁気シールド性が優れるという観点から、コバール、パーマロイ等のFe−Ni系合金を用いることが好ましい。
A window 382 is provided on the wall of the magnetic shield 38 on the first unit 2 side. Thereby, the light emitted from the light emitting part 21 can enter the window part 37 and the gas cell 31 of the second package 36 through the window part 382.
As a constituent material of such a magnetic shield 38, a material having magnetic shielding properties is used, and examples thereof include soft magnetic materials such as Fe and various iron-based alloys (silicon iron, permalloy, amorphous, Sendust, Kovar). Among these, from the viewpoint of excellent magnetic shielding properties, it is preferable to use an Fe—Ni alloy such as Kovar or Permalloy.

また、磁気シールド38からは、例えば、複数のリード(図示せず)が突出しており、これらは、配線を介して光検出部32、ヒーター33、温度センサー34およびコイル35に電気的に接続されている。また、前記各リードは、図示しないコネクター等で配線基板と電気的に接続されている。このコネクターとしては、例えば、フレキシブル基板や、ソケット状をなすもの等を用いることとができる。   Further, for example, a plurality of leads (not shown) protrude from the magnetic shield 38, and these are electrically connected to the light detection unit 32, the heater 33, the temperature sensor 34, and the coil 35 through wiring. ing. Each lead is electrically connected to the wiring board by a connector or the like (not shown). As this connector, for example, a flexible substrate, a socket-shaped one, or the like can be used.

[制御部]
図1に示す制御部6は、ヒーター33、コイル35および光出射部21をそれぞれ制御する機能を有する。
本実施形態では、制御部6は、IC(Integrated Circuit)チップで構成されている。
このような制御部6は、光出射部21の共鳴光1、2の周波数を制御する励起光制御部61と、ガスセル31中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部62と、ガスセル31に印加する磁場を制御する磁場制御部63とを有する。
[Control unit]
The control unit 6 shown in FIG. 1 has a function of controlling the heater 33, the coil 35, and the light emitting unit 21, respectively.
In the present embodiment, the control unit 6 is composed of an IC (Integrated Circuit) chip.
Such a control unit 6 includes an excitation light control unit 61 that controls the frequencies of the resonant lights 1 and 2 of the light emitting unit 21, a temperature control unit 62 that controls the temperature of the alkali metal in the gas cell 31, and the gas cell 31. A magnetic field control unit 63 that controls the magnetic field to be applied.

励起光制御部61は、前述した光検出部32の検出結果に基づいて、光出射部21から出射される共鳴光1、2の周波数を制御する。より具体的には、励起光制御部61は、前述した光検出部32の検出結果に基づいて、前述した周波数差(ω1−ω2)がアルカリ金属固有の周波数ω0となるように、光出射部21から出射される共鳴光1、2の周波数を制御する。   The excitation light control unit 61 controls the frequencies of the resonance lights 1 and 2 emitted from the light emission unit 21 based on the detection result of the light detection unit 32 described above. More specifically, the excitation light control unit 61 is configured so that the above-described frequency difference (ω1−ω2) becomes the frequency ω0 unique to the alkali metal based on the detection result of the above-described light detection unit 32. 21 controls the frequencies of the resonance beams 1 and 2 emitted from the beam 21.

また、励起光制御部61は、図示しないが、電圧制御型水晶発振器(発振回路)を備えており、その電圧制御型水晶発振器の発振周波数を光検出部32の検知結果に基づいて同期・調整しながら原子発振器1の出力信号として出力する。
また、温度制御部62は、温度センサー34の検出結果に基づいて、ヒーター33への通電を制御する。これにより、ガスセル31を所望の温度範囲内に維持することができる。
また、磁場制御部63は、コイル35が発生する磁場が一定となるように、コイル35への通電を制御する。
Although not shown, the excitation light control unit 61 includes a voltage-controlled crystal oscillator (oscillation circuit), and the oscillation frequency of the voltage-controlled crystal oscillator is synchronized and adjusted based on the detection result of the light detection unit 32. While being output as an output signal of the atomic oscillator 1.
Further, the temperature control unit 62 controls energization to the heater 33 based on the detection result of the temperature sensor 34. Thereby, the gas cell 31 can be maintained within a desired temperature range.
The magnetic field control unit 63 controls energization of the coil 35 so that the magnetic field generated by the coil 35 is constant.

(光学部品群)
図1および図4〜図6に示すように、前述したような第1ユニット2と第2ユニット3との間には、光学部品群4が配置されている。光学部品群4は、NDフィルター41と、レンズ42と、偏光フィルター43とを備える。また、NDフィルター41と、レンズ42と、偏光フィルター43とは、第1パッケージ22内の光出射部21と、前述した第2パッケージ36内のガスセル31との間の光軸a上に設けられている。また、本実施形態では、第1ユニット2側からNDフィルター41、レンズ42、偏光フィルター43の順に配置されている。
(Optical parts group)
As shown in FIGS. 1 and 4 to 6, the optical component group 4 is disposed between the first unit 2 and the second unit 3 as described above. The optical component group 4 includes an ND filter 41, a lens 42, and a polarization filter 43. The ND filter 41, the lens 42, and the polarizing filter 43 are provided on the optical axis a between the light emitting unit 21 in the first package 22 and the gas cell 31 in the second package 36 described above. ing. In the present embodiment, the ND filter 41, the lens 42, and the polarizing filter 43 are arranged in this order from the first unit 2 side.

[NDフィルター]
図4に示すように、NDフィルター(減光フィルター)41は、板状(円板状)をなし、ガスセル31に入射する励起光LLの強度を調整(減少)させる機能を有している。このため、光出射部21の出力が大きい場合でも、ガスセル31に入射する励起光を所望の光量とすることができる。
[ND filter]
As shown in FIG. 4, the ND filter (attenuating filter) 41 has a plate shape (disc shape), and has a function of adjusting (decreasing) the intensity of the excitation light LL incident on the gas cell 31. For this reason, even when the output of the light emission part 21 is large, the excitation light which injects into the gas cell 31 can be made into a desired light quantity.

また、NDフィルター41は、光軸aに対して傾斜して設けられている。また、NDフィルター41の第1ユニット2側の面である第1の面411と、NDフィルター41のガスセル31側の面である第2の面412とは、平面で構成され、互いに平行である。これらのことについては後述する。   The ND filter 41 is provided to be inclined with respect to the optical axis a. Further, the first surface 411 which is the surface of the ND filter 41 on the first unit 2 side and the second surface 412 which is the surface of the ND filter 41 on the gas cell 31 side are configured in a plane and are parallel to each other. . These will be described later.

なお、NDフィルター41は、上側と下側とで連続的または段階的に減光率の異なる部分を有していてもよい。この場合、NDフィルター41を上下方向での位置を調整することにより、励起光の減光率を調整することができる。
また、NDフィルター41は、それぞれ、周方向で連続的または断続的に減光率が異なる部分を有していてもよい。この場合、NDフィルター41を光軸a回りに回転させることにより、励起光LLの減光率を調整することができる。
Note that the ND filter 41 may have portions with different light attenuation rates on the upper side and the lower side continuously or stepwise. In this case, the attenuation rate of the excitation light can be adjusted by adjusting the position of the ND filter 41 in the vertical direction.
Further, each of the ND filters 41 may have a portion where the light attenuation rate is different continuously or intermittently in the circumferential direction. In this case, the attenuation rate of the excitation light LL can be adjusted by rotating the ND filter 41 around the optical axis a.

[レンズ]
レンズ42は、平面で構成され、光出射部21側に位置する面421と、湾曲面で構成され、ガスセル31側に位置する面422とを有するコリメートレンズである。このレンズ42は、励起光LLを集光し、平行光とする機能を有している。これにより、原子発振器1では、励起光LLを無駄なくガスセル31へ照射することができる。また、内部空間Sに存在するアルカリ金属の原子のうち、励起光LLにより共鳴するアルカリ金属の原子の数を多くすることができる。その結果、EIT信号の強度を高めることができる。
[lens]
The lens 42 is a collimating lens having a flat surface 421 located on the light emitting portion 21 side and a curved surface 422 located on the gas cell 31 side. The lens 42 has a function of condensing the excitation light LL and making it parallel light. Thereby, in the atomic oscillator 1, the excitation light LL can be irradiated to the gas cell 31 without waste. Further, among the alkali metal atoms present in the internal space S, the number of alkali metal atoms that resonate with the excitation light LL can be increased. As a result, the intensity of the EIT signal can be increased.

[偏光フィルター]
偏光フィルター43は、平面で構成され、光出射部21側に位置する面431と、平面で構成され、ガスセル31側に位置する面432とを有するλ/4波長板である。これにより、レンズ42によって、平行光となった励起光LLを円偏光(右円偏光または左円偏光)に変換することができる。
[Polarizing filter]
The polarizing filter 43 is a λ / 4 wavelength plate having a flat surface 431 located on the light emitting portion 21 side and a flat surface 432 located on the gas cell 31 side. Accordingly, the excitation light LL that has become parallel light can be converted into circularly polarized light (right circularly polarized light or left circularly polarized light) by the lens 42.

前述したようにコイル35の磁場によりガスセル31内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、仮に直線偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位に均等に分散して存在することとなる。その結果、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数が他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に少なくなるため、所望のEIT現象を発現する原子数が減少し、所望のEIT信号が小さくなり、その結果、原子発振器1の発振特性の低下をもたらす。   As described above, in the state where the alkali metal atoms in the gas cell 31 are Zeeman split by the magnetic field of the coil 35, if the alkali metal atoms are irradiated with excitation light of linearly polarized light, the interaction between the excitation light and the alkali metal atoms causes an alkali. This means that metal atoms are evenly distributed in a plurality of levels where Zeeman splits. As a result, the number of alkali metal atoms at a desired energy level is relatively small with respect to the number of alkali metal atoms at other energy levels, so that the number of atoms that develop a desired EIT phenomenon is reduced and desired. As a result, the oscillation characteristic of the atomic oscillator 1 is deteriorated.

これに対し、前述したようにコイル35の磁場によりガスセル31内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のEIT現象を発現する原子数が増大し、所望のEIT信号が大きくなり、その結果、原子発振器1の発振特性を向上させることができる。
なお、NDフィルター41、レンズ42および偏光フィルター43の平面視形状は、円形であるが、これに限定されず、例えば、四角形、五角形等の多角形をなしていてもよい。また、NDフィルター41、レンズ42および偏光フィルター43は、例えば、図示しない配線基板に凹部を設け、該凹部に挿入することにより配線基板に支持される。
On the other hand, when the alkali metal atom is irradiated with the circularly polarized excitation light in the state where the alkali metal atom in the gas cell 31 is Zeeman split by the magnetic field of the coil 35 as described above, the interaction between the excitation light and the alkali metal atom. Thus, the number of alkali metal atoms having a desired energy level among the plurality of levels in which the alkali metal atom is Zeeman split can be relatively increased with respect to the number of alkali metal atoms having other energy levels. . Therefore, the number of atoms that express the desired EIT phenomenon increases and the desired EIT signal increases, and as a result, the oscillation characteristics of the atomic oscillator 1 can be improved.
In addition, although the planar view shape of the ND filter 41, the lens 42, and the polarizing filter 43 is circular, it is not limited to this, For example, polygons, such as a quadrangle | tetragon and a pentagon, may be comprised. In addition, the ND filter 41, the lens 42, and the polarizing filter 43 are supported by the wiring board by, for example, providing a recess in a wiring board (not shown) and inserting the recess into the recess.

さて、図6に示すように、第1ユニット2から出射した励起光LLは、一部が第2ユニット3で反射されて反射光LL’として第1ユニット2(光出射部21)に向う。この反射光LL’が光出射部21に入射した場合、その光量によっては、光出射部21の周波数安定性が低下し、その結果、原子発振器の周波数安定性が低下するおそれがある。
そこで、原子発振器1では、前述したように、NDフィルター41が、第1ユニット2および第2ユニット3との間で、かつ、第2の面412が光軸aに対して傾斜して設けられている。これにより、反射光LL’は、光軸aに対して傾斜したNDフィルター41の第2の面412で反射される。よって、反射光が第2ユニット3に入射するのを効果的に抑制することができる。その結果、光出射部21の周波数安定性が低下するのを抑制することができ、優れた周波数安定性を有する原子発振器1を得ることができる。
Now, as shown in FIG. 6, a part of the excitation light LL emitted from the first unit 2 is reflected by the second unit 3 and travels toward the first unit 2 (light emitting unit 21) as reflected light LL ′. When the reflected light LL ′ is incident on the light emitting portion 21, the frequency stability of the light emitting portion 21 is lowered depending on the amount of light, and as a result, the frequency stability of the atomic oscillator may be lowered.
Therefore, in the atomic oscillator 1, as described above, the ND filter 41 is provided between the first unit 2 and the second unit 3 and the second surface 412 is inclined with respect to the optical axis a. ing. Accordingly, the reflected light LL ′ is reflected by the second surface 412 of the ND filter 41 inclined with respect to the optical axis a. Therefore, it is possible to effectively suppress the reflected light from entering the second unit 3. As a result, it is possible to suppress the frequency stability of the light emitting portion 21 from being lowered, and the atomic oscillator 1 having excellent frequency stability can be obtained.

なお、本実施形態では、光軸aは、第1ユニット2の中心点と第2ユニット3の中心点とを結ぶ線分と一致している。具体的には、光出射部21の中心と光検出部32の中心とを結ぶ線分と一致している。
また、励起光LLがガスセル31の窓部313で反射して反射光LL’が生じた場合であっても、前記と同様に、傾斜したNDフィルター41の第2の面412で一部が反射される。これにより、前記と同様の効果を得ることができる。また、光検出部32で生じた反射光LL’についても同様である。
In the present embodiment, the optical axis a coincides with a line segment connecting the center point of the first unit 2 and the center point of the second unit 3. Specifically, it coincides with a line segment connecting the center of the light emitting part 21 and the center of the light detecting part 32.
Further, even when the excitation light LL is reflected by the window 313 of the gas cell 31 and the reflected light LL ′ is generated, a part of the light is reflected by the inclined second surface 412 of the ND filter 41 as described above. Is done. Thereby, the effect similar to the above can be acquired. The same applies to the reflected light LL ′ generated by the light detection unit 32.

さらに、前述したように、NDフィルター41は、光学部品群4の最も第1ユニット2側に配置されている。このため、レンズ42の第1ユニット2側の面421で反射した反射光LL’が光出射部21に入射するのを抑制することができるとともに、レンズ42のガスセル31側の面422で反射した反射光LL’が光出射部21に入射するのを抑制することができる。さらに、偏光フィルター43の第1ユニット2側の面431で反射した反射光LL’が光出射部21に入射するのを抑制することができるとともに、偏光フィルター43のガスセル31側の面432で反射した反射光LL’が光出射部21に入射するのを抑制することができる。   Furthermore, as described above, the ND filter 41 is disposed closest to the first unit 2 in the optical component group 4. For this reason, it is possible to prevent the reflected light LL ′ reflected by the surface 421 of the lens 42 on the first unit 2 side from entering the light emitting portion 21, and to reflect it on the surface 422 of the lens 42 on the gas cell 31 side. The reflected light LL ′ can be prevented from entering the light emitting portion 21. Further, the reflected light LL ′ reflected by the surface 431 of the polarizing filter 43 on the first unit 2 side can be prevented from entering the light emitting portion 21 and reflected by the surface 432 of the polarizing filter 43 on the gas cell 31 side. The reflected light LL ′ thus made can be prevented from entering the light emitting portion 21.

また、NDフィルター41の第2の面412の光軸aに対する傾斜角度θ1は、80°以下であるのが好ましく、60°以下であるのがより好ましく、33°であるのが特に好ましい。傾斜角度θ1が上記数値範囲に設定されていれば、前述した効果を効果的に発揮することができる。特に、傾斜角度θ1が33°であった場合、反射光LL’を第2の面412で効果的に反射することができる。
なお、本明細書中では、「第2の面412の傾斜角度」とは、第2の面412の法線と、光軸aとがなす角度(図7中に示すθ1)のことを言う。同様に、「第1の面411の傾斜角度」とは、第1の面411の法線と、光軸aとがなす角度(図7中に示すθ2)のことを言う。
In addition, the inclination angle θ1 of the second surface 412 of the ND filter 41 with respect to the optical axis a is preferably 80 ° or less, more preferably 60 ° or less, and particularly preferably 33 °. If the inclination angle θ1 is set in the above numerical range, the above-described effects can be effectively exhibited. In particular, when the inclination angle θ1 is 33 °, the reflected light LL ′ can be effectively reflected by the second surface 412.
In the present specification, the “inclination angle of the second surface 412” means an angle (θ1 shown in FIG. 7) formed by the normal line of the second surface 412 and the optical axis a. . Similarly, the “inclination angle of the first surface 411” refers to an angle (θ2 shown in FIG. 7) formed by the normal line of the first surface 411 and the optical axis a.

また、反射光LL’がNDフィルター41の第2の面412で反射する際、一部が第2の面412で反射されず通過することも考えられる。しかしながら、NDフィルター41は、通過する光の光量を減衰させる機能を有している。このため、NDフィルター41を通過する反射光LL’の光量を減衰させることができ、その結果、反射光LL’が第2ユニット3に入射するのをより効果的に抑制することができる。
さらに、第1の面411も第2の面412と同様に、光軸aに対して傾斜している。これにより、NDフィルター41で光量が減衰した反射光LL’は、さらにその一部が第1の面411で反射される。その結果、反射光LL’が第2ユニット3に入射するのをさらに効果的に抑制することができる。
In addition, when the reflected light LL ′ is reflected by the second surface 412 of the ND filter 41, it is conceivable that a part of the reflected light LL ′ passes without being reflected by the second surface 412. However, the ND filter 41 has a function of attenuating the amount of light passing therethrough. For this reason, the light quantity of the reflected light LL ′ that passes through the ND filter 41 can be attenuated, and as a result, the reflected light LL ′ can be more effectively suppressed from entering the second unit 3.
Further, the first surface 411 is also inclined with respect to the optical axis a, similarly to the second surface 412. Thereby, a part of the reflected light LL ′ whose light amount has been attenuated by the ND filter 41 is further reflected by the first surface 411. As a result, it is possible to more effectively suppress the reflected light LL ′ from entering the second unit 3.

ここで、図7に示すように、励起光LLは、放射角度θ3で放射状に拡散している。本明細書中では、「放射角度」とは、励起光LLの光束の最も外側に位置している光と、光軸aとがなす角度のことを言う。このような励起光LLは、放射角度θ3や、第1の面411の傾斜角度θ2や、光出射部21とガスセル31との離間距離等によっては、一部の光(特に、励起光LLの光束のうちの最も外側に位置している光)が第1の面411で反射して光出射部21に入射する可能性がある。しかしながら、傾斜角度θ2を放射角度θ3よりも大きくすることで、光出射部21とガスセル31との離間距離が比較的小さい場合であっても、励起光LLが第1の面411によって反射して光出射部21に入射するのを防止することができる。よって、より優れた周波数安定性を有する原子発振器1を得ることができるとともに、光出射部21とガスセル31との離間距離を比較的小さくすることができ、原子発振器1の小型化を図ることができる。   Here, as shown in FIG. 7, the excitation light LL is diffused radially at a radiation angle θ3. In the present specification, the “radiation angle” refers to an angle formed between the light beam a of the excitation light LL and the optical axis a. Such excitation light LL depends on a part of light (particularly the excitation light LL) depending on the radiation angle θ3, the inclination angle θ2 of the first surface 411, the separation distance between the light emitting part 21 and the gas cell 31, and the like. There is a possibility that the outermost light of the luminous flux is reflected by the first surface 411 and enters the light emitting portion 21. However, by making the inclination angle θ2 larger than the radiation angle θ3, the excitation light LL is reflected by the first surface 411 even when the separation distance between the light emitting portion 21 and the gas cell 31 is relatively small. It can prevent entering into the light emission part 21. FIG. Therefore, it is possible to obtain the atomic oscillator 1 having better frequency stability and to make the separation distance between the light emitting part 21 and the gas cell 31 relatively small and to reduce the size of the atomic oscillator 1. it can.

なお、光出射部21とNDフィルター41との離間距離に応じて、傾斜角度θ2を適宜設定することで、上記と同様の効果を得ることができる。例えば、光出射部21とNDフィルター41との離間距離が比較的大きい場合、傾斜角度θ2が放射角度θ3よりも小さい場合であっても、同様の効果を奏することができる。
また、前述したように、本実施形態では、第1の面411と第2の面412とは、平行である。これにより、NDフィルター41の製造が容易になる。さらに、原子発振器1では、第1の面411と第2の面412とをそれぞれ設定する作業を省略することができる。
Note that the same effect as described above can be obtained by appropriately setting the inclination angle θ2 according to the separation distance between the light emitting portion 21 and the ND filter 41. For example, when the separation distance between the light emitting unit 21 and the ND filter 41 is relatively large, the same effect can be obtained even when the inclination angle θ2 is smaller than the radiation angle θ3.
Further, as described above, in the present embodiment, the first surface 411 and the second surface 412 are parallel. Thereby, manufacture of the ND filter 41 becomes easy. Further, in the atomic oscillator 1, the work of setting the first surface 411 and the second surface 412 can be omitted.

なお、光学部品群4では、レンズ42および偏光フィルター43のうちのいずれか一方または双方を省略してもよい。また、光学部品群4を構成する各部は、前述した種類、配置順、数等に限定されない。例えば、NDフィルター41に換えて、レンズ、偏光フィルター、プリズム等の任意の光学素子を用いることができる。このように、光学素子が光軸aに対して傾斜している面を有していれば、本発明の効果を得ることができる。   In the optical component group 4, one or both of the lens 42 and the polarization filter 43 may be omitted. Moreover, each part which comprises the optical component group 4 is not limited to the kind, arrangement | positioning order, number, etc. which were mentioned above. For example, instead of the ND filter 41, an arbitrary optical element such as a lens, a polarizing filter, or a prism can be used. Thus, if the optical element has a surface that is inclined with respect to the optical axis a, the effect of the present invention can be obtained.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置)が備える第1ユニットおよび光学素子を示す拡大詳細図である。
本実施形態は光学素子の構成が異なること以外は、前述した第1実施形態と同様である。
なお、以下の説明では、第2実施形態に関し、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図8において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 8 is an enlarged detailed view showing a first unit and optical elements included in the atomic oscillator (quantum interference device) according to the second embodiment of the present invention.
This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the configuration of the optical element is different.
In the following description, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.

図8に示すように、本実施形態のNDフィルター41Aでは、第2の面412は、第1の面411に対して傾斜している。すなわち、第1の面411の光軸aに対する傾斜角度θ4と、第2の面412の光軸aに対する傾斜角度θ5とは異なっている。
このような本実施形態によれば、傾斜角度θ4を、例えば光出射部21とNDフィルター41との離間距離に応じて所望の数値に設定し、傾斜角度θ4に係わらず傾斜角度θ5を所望の数値に設定することができる。換言すれば、傾斜角度θ4と傾斜角度θ5とをそれぞれ独立して設定することができる。これにより、原子発振器1の周波数安定性のさらなる向上を図ることができる。
以上説明したような量子干渉装置および原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような電子機器は、優れた信頼性を有する。
As shown in FIG. 8, in the ND filter 41 </ b> A of the present embodiment, the second surface 412 is inclined with respect to the first surface 411. That is, the inclination angle θ4 of the first surface 411 with respect to the optical axis a is different from the inclination angle θ5 of the second surface 412 with respect to the optical axis a.
According to the present embodiment, the inclination angle θ4 is set to a desired numerical value according to, for example, the separation distance between the light emitting unit 21 and the ND filter 41, and the inclination angle θ5 is set to a desired value regardless of the inclination angle θ4. Can be set to a numerical value. In other words, the inclination angle θ4 and the inclination angle θ5 can be set independently. As a result, the frequency stability of the atomic oscillator 1 can be further improved.
The quantum interference device and atomic oscillator described above can be incorporated into various electronic devices. Such an electronic device has excellent reliability.

以下、本発明の電子機器について説明する。
2.電子機器
図9は、GPS衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器(量子干渉装置)を用いた場合の概略構成を示す図である。
図9に示す測位システム100は、GPS衛星200と、基地局装置300と、GPS受信装置400とで構成されている。
Hereinafter, the electronic apparatus of the present invention will be described.
2. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration when the atomic oscillator (quantum interference device) of the present invention is used in a positioning system using a GPS satellite.
The positioning system 100 shown in FIG. 9 includes a GPS satellite 200, a base station device 300, and a GPS receiving device 400.

GPS衛星200は、測位情報(GPS信号)を送信する。
基地局装置300は、例えば電子基準点(GPS連続観測局)に設置されたアンテナ301を介してGPS衛星200からの測位情報を高精度に受信する受信装置302と、この受信装置302で受信した測位情報をアンテナ303を介して送信する送信装置304とを備える。
The GPS satellite 200 transmits positioning information (GPS signal).
The base station device 300 receives the positioning information from the GPS satellite 200 with high accuracy via, for example, an antenna 301 installed at an electronic reference point (GPS continuous observation station), and the reception device 302 receives the positioning information. And a transmission device 304 that transmits positioning information via the antenna 303.

ここで、受信装置302は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器1を備える電子装置である。このような受信装置302は、優れた信頼性を有する。また、受信装置302で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置304により送信される。
GPS受信装置400は、GPS衛星200からの測位情報をアンテナ401を介して受信する衛星受信部402と、基地局装置300からの測位情報をアンテナ403を介して受信する基地局受信部404とを備える。
Here, the receiving device 302 is an electronic device provided with the above-described atomic oscillator 1 of the present invention as its reference frequency oscillation source. Such a receiving apparatus 302 has excellent reliability. In addition, the positioning information received by the receiving device 302 is transmitted by the transmitting device 304 in real time.
The GPS receiver 400 includes a satellite receiver 402 that receives positioning information from the GPS satellite 200 via the antenna 401, and a base station receiver 404 that receives positioning information from the base station device 300 via the antenna 403. Prepare.

3.移動体
図10は、本発明の移動体の一例を示す図である。
この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、原子発振器1が内蔵されている。
このような移動体によれば、優れた信頼性を発揮することができる。
3. Mobile Object FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a mobile object of the present invention.
In this figure, a moving body 1500 has a vehicle body 1501 and four wheels 1502, and is configured to rotate the wheels 1502 by a power source (engine) (not shown) provided in the vehicle body 1501. In such a moving body 1500, the atomic oscillator 1 is built.
According to such a moving body, excellent reliability can be exhibited.

なお、本発明の原子発振器(量子干渉装置)を備える電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、パーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター)、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、地上デジタル放送、携帯電話基地局等に適用することができる。   The electronic device provided with the atomic oscillator (quantum interference device) of the present invention is not limited to the above-described ones. (Personal computer, laptop personal computer), TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic organizer (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, TV Telephone, crime prevention TV monitor, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments Kind (for example, Vehicle, aircraft, gauges of a ship), flight simulators, terrestrial digital broadcasting, can be applied to a mobile phone base station or the like.

以上、本発明の量子干渉装置および原子発振器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明の量子干渉装置および原子発振器は、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明の量子干渉装置および原子発振器は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
なお、前記実施形態では、磁気シールドが省略されていてもよい。
The quantum interference device and the atomic oscillator of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.
In the quantum interference device and the atomic oscillator of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added.
Moreover, you may make it combine the arbitrary structures of each embodiment mentioned above with the quantum interference apparatus and atomic oscillator of this invention.
In the embodiment, the magnetic shield may be omitted.

1……原子発振器 2……第1ユニット 3……第2ユニット 4……光学部品群 6……制御部 21……光出射部 22……第1パッケージ 23……窓部 31……ガスセル 32……光検出部 33……ヒーター 34……温度センサー 35……コイル 36……第2パッケージ 37……窓部 38……磁気シールド 41……NDフィルター 41A……NDフィルター 42……レンズ 43……偏光フィルター 61……励起光制御部 62……温度制御部 63……磁場制御部 100……測位システム 200……GPS衛星 300……基地局装置 301……アンテナ 302……受信装置 303……アンテナ 304……送信装置 311……本体部 311a……貫通孔 312……窓部 313……窓部 382……窓部 400……GPS受信装置 401……アンテナ 402……衛星受信部 403……アンテナ 404……基地局受信部 411……第1の面 412……第2の面 421……面 422……面 431……面 432……面 1500……移動体 1501……車体 1502……車輪 LL……励起光 LL’ ……反射光 S……内部空間 a……光軸 θ1……傾斜角度 θ2……傾斜角度 θ3……放射角度 θ4……傾斜角度 θ5……傾斜角度 ω0……周波数 ω1……周波数 ω2……周波数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Atomic oscillator 2 ... 1st unit 3 ... 2nd unit 4 ... Optical component group 6 ... Control part 21 ... Light-emitting part 22 ... 1st package 23 ... Window part 31 ... Gas cell 32 …… Light detector 33 …… Heater 34 …… Temperature sensor 35 …… Coil 36 …… Second package 37 …… Window 38 …… Magnetic shield 41 …… ND filter 41A …… ND filter 42 …… Lens 43… ... Polarizing filter 61 ... Excitation light control part 62 ... Temperature control part 63 ... Magnetic field control part 100 ... Positioning system 200 ... GPS satellite 300 ... Base station apparatus 301 ... Antenna 302 ... Reception apparatus 303 ... Antenna 304 …… Transmitter 311 …… Main body 311a …… Through hole 312 …… Window 313 …… Window 382 …… Window 400 …… GPS receiver 401 …… Antenna 402 …… Satellite receiver 403 …… Antenna 404 …… Base station receiver 411 …… First surface 412 …… Second surface 421 …… Surface 422 …… Surface 431… ... plane 432 ... plane 1500 ... moving body 1501 ... vehicle body 1502 ... wheel LL ... excitation light LL '... reflected light S ... internal space a ... optical axis θ1 ... tilt angle θ2 ... tilt angle θ3 …… Radiation angle θ4 …… Tilt angle θ5 …… Tilt angle ω0 …… Frequency ω1 …… Frequency ω2 …… Frequency

Claims (8)

金属原子が封入されているガスセルと、
前記金属原子に共鳴光対を含む光を出射する光源と、
前記ガスセルと前記光源との間に設けられている光学素子と、
を備え、
前記光学素子の前記ガスセル側の面は、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対して傾斜しており、かつ、前記光学素子の前記光源側の面に対して傾斜していることを特徴とする量子干渉装置。
A gas cell in which metal atoms are enclosed;
A light source that emits light including a resonant light pair in the metal atom;
An optical element provided between the gas cell and the light source;
With
A surface of the optical element on the gas cell side is inclined with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell, and is inclined with respect to a surface of the optical element on the light source side. Quantum interference device.
前記光学素子の前記光源側の面は、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対して傾斜している請求項1に記載の量子干渉装置。   The quantum interference device according to claim 1, wherein a surface of the optical element on the light source side is inclined with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell. 前記光学素子は、減光フィルターである請求項1または2に記載の量子干渉装置。   The quantum interference device according to claim 1, wherein the optical element is a neutral density filter. 前記光源と前記ガスセルとの間には、前記光学素子を含む光学素子群が配置されており、
前記光学素子は、前記光学素子群の中で最も前記光源側に配置されている請求項1ないし3のいずれか1項に記載の量子干渉装置。
An optical element group including the optical element is disposed between the light source and the gas cell,
4. The quantum interference device according to claim 1, wherein the optical element is disposed closest to the light source in the optical element group. 5.
前記光学素子の前記ガスセル側の面の、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対する傾斜角度θ1は、80°以下である請求項1ないし4のいずれか1項に記載の量子干渉装置。   5. The quantum interference device according to claim 1, wherein an inclination angle θ <b> 1 of a surface on the gas cell side of the optical element with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell is 80 ° or less. 前記光学素子の前記光源側の面の、前記光源と前記ガスセルとを結ぶ線分に対する傾斜角度θ2は、前記光源から出射した光の放射角度θ3よりも大きい請求項1ないし5のいずれか1項に記載の量子干渉装置。   The inclination angle θ2 of the surface on the light source side of the optical element with respect to a line segment connecting the light source and the gas cell is larger than the emission angle θ3 of the light emitted from the light source. The quantum interference device according to 1. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする原子発振器。 It claims 1 to atomic oscillator comprising: a quantum interference device according to any one of 6. 請求項1ないしのいずれか1項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする電子機器。
An electronic apparatus comprising: a quantum interference device according to any one of claims 1 to 6.
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