量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体的制作方法_4

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通电。由此,能够将光射出部21维持在期望的温度范围内。
[0190]此外,封装温度控制部65根据温度传感器47的检测结果,控制帕尔贴元件46的驱动,即,控制对帕尔贴元件46的通电。由此,能够将第2封装36维持在期望的温度范围内。
[0191]这里,激励光控制部61与模拟电路67的很多部分重复,并进行大致相同的控制,因此,以下代表性地说明激励光控制部61的控制。
[0192]激励光控制部61根据上述受光部38以及受光电路68的检测结果,控制光射出部21的驱动(EIT信号),S卩,控制从光射出部21射出的共振光1、2的频率。更具体而言,激励光控制部61根据上述受光部38以及受光电路68的检测结果,控制从光射出部21射出的共振光1、2的频率,使得上述频率差(ω? — ω2)成为碱金属固有的频率ω0。
[0193]此外,激励光控制部61根据受光部38以及受光电路68的检测结果,对石英振荡器13的振荡频率(谐振频率)进行同步/调整,并输出为原子振荡器I的输出信号。作为石英振荡器13,例如可以使用压控型石英振荡器等。
[0194]这里,关于上述石英振荡器13的振荡频率的调整,作为具体例,举出如下情况为例进行说明:碱金属固有的频率ωΟ为9.2GHz,将石英振荡器13的振荡频率保持为10kHz,输出该1kHz的信号作为原子振荡器I的输出信号。
[0195]首先,从石英振荡器13输出的信号(频率:10kHz)被倍增器611倍增为4.6X 15倍(频率:4.6GHz),被放大器/衰减器612放大和衰减,并从放大器/衰减器612作为高频电流被输出。
[0196]另一方面,在偏置电流生成部56中,将电压转换成直流电流,并输出为偏置电流。
[0197]所述高频电流和所述偏置电流在被合成并进行频率调制后,被提供到光射出部21。光射出部21被该频率调制后的信号驱动,射出上述激励光LL,透过气室31内的激励光LL被受光部38接收,即被光电转换。从受光部38输出的电流由受光电路68转换为电压,并进行放大。即,在受光部38以及受光电路68中,检测激励光LL的强度,激励光控制部61根据该检测结果(EIT信号)进行处理。在激励光控制部61的受光电路68中,对EIT信号的强度和预先设定的阈值进行比较,如果EIT信号的强度为阈值以上,则向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。另外,在EIT信号的强度为阈值以上时,激励光控制部61的受光电路68始终向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。并且,数字电路66在接收到表示所述EIT信号的强度为阈值以上的信号时,判定为石英振荡器13以1kHz进行振荡,断开扫描电路69,将石英振荡器13的振荡频率锁定(固定)为原子共振频率。
[0198]但是,由于石英振荡器13的石英随时间而劣化等的原因,石英振荡器13的振荡频率在长期间内随时间而变化。因此,为了锁定为原子共振频率,需要利用扫描电路69扫描石英振荡器13的振荡频率,找到出现EIT信号的频率。
[0199]在调整石英振荡器13的振荡频率时,激励光控制部61利用扫描电路69将石英振荡器13的振荡频率变更为1kHz附近,并如上述那样,对EIT信号的强度与阈值进行比较,在该EIT信号的强度为阈值以上时,向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。并且,数字电路66在接收到表示所述EIT信号的强度为阈值以上的信号时,判定为石英振荡器13以1kHz进行振荡,断开扫描电路69,锁定石英振荡器13的振荡频率。由此,保持石英振荡器13以1kHz进行振荡的状态。
[0200](电源端子、电源电路、升压电路)
[0201]如图1和图7所示,原子振荡器I具有电源端子15,所述电源端子15设置于第I基板81,与电源16电连接,从电源16向电源端子15施加电源电压。从电源16输出的电源电压被从电源端子15施加到规定的各部件。另外,电源16可以内置于原子振荡器1,或者相对于原子振荡器I拆装自如,并且也可以是原子振荡器I的外部电源。
[0202]此外,原子振荡器I具有电源电路17,电源电路17设置于第I基板81,与电源端子15电连接。在电源电路17中,将电源电压转换成规定的各种大小,将该各电压施加于规定的各部件。
[0203]此外,电源端子15以及电源电路17分别与设置于第I基板81的连接器191电连接。所述电源电压以及由电源电路17转换后的电压分别经由连接器191以及后述的连接器192 (参照图4),被施加到设置于第2基板82的各部件,并且经由连接器191、192以及后述的连接器193 (参照图4)被施加到设置于第3基板83的各部件。
[0204]这里,连接器191优选设置在电源端子15的附近。此外,电源电路17优选设置在电源端子15的附近。此外,电源电路17优选设置在连接器191的附近。由此,能够通过较短的布线,将提供给电源端子15的电流从电源端子15提供到设置于第2基板82的各部件、设置于第3基板83的各部件。由此,能够降低电力的损耗。
[0205]另外,可以分别在电源端子15与电源电路17之间、以及电源端子15与连接器191之间设置例如熔断器等。
[0206]此外,原子振荡器I具有升压电路14,该升压电路14设置于第3基板83,对施加到加热器33的电压进行升压。升压电路14位于电源端子15与加热器33之间的电源线的中途位置,该升压电路14的输入端子与电源端子15电连接,升压电路14的输出端子与加热器33电连接。由此,电源电压在由升压电路14升压后、被施加到加热器33。由此,能够在使提供给加热器33的电力保持恒定的同时,减小流过加热器33的电流。由此,在对加热器33通电时,能够减小因流过加热器33的电流而产生的磁场,能够防止或抑制该磁场对气室31内带来不良影响。
[0207]作为升压电路14,只要能够对电压进行升压即可,没有特别限定,但优选具有例如开关调节等的开关功能。通过使用具有开关功能的升压电路,能够实现尚效率且低成本。
[0208]此外,在使用具有开关功能的升压电路作为升压电路14的情况下,开关频率没有特别限定,可根据各种条件适当设定,但优选为1kHz以上且1MHz以下,更优选为10kHz以上3MHz以下。这里,因对加热器33通电而产生的磁场具有取决于升压电路14的开关频率的成分。另一方面,光射出部21被以低频(例如,10Hz左右)进行频率调制后的信号驱动而射出激励光LL,因此,原子共振容易受到具有该频率调制的频率附近的频率成分的磁场的影响。因此,开关频率优选与所述频率调制的频率隔开。因此,在开关频率小于所述下限值时,因对该加热器33通电而产生的磁场会根据其它条件而对原子共振带来不良影响。此外,在开关频率接近输出频率时,例如,会产生噪声等,从而给原子共振带来不良影响。
[0209]此外,升压电路14的电压的放大率没有特别限定,可根据各种条件适当设定,但优选为2倍以上且5倍以下,更优选为3倍以上且4.5倍以下。另外,所述电压的放大率是指将放大后的电压除以放大前的电压而得到的值。在电压的放大率小于所述下限值时,因对加热器33通电而产生的磁场有时会根据其它条件而变得过大。此外,在电压的放大率大于所述上限值时,根据其它条件,有时需要高耐压的部件,从而导致装置的大型化、高成本化,以及噪声变大。
[0210]此外,提供给加热器33的电流没有特别限定,可根据各种条件适当设定,但优选为1.5A以下,更优选为300mA以下,进一步优选为ImA以上且300mA以下。此外,施加到加热器33的电压没有特别限定,可根据各种条件适当设定,但优选为6V以上且15V以下,更优选为8V以上且14V以下。
[0211]此外,升压电路14的输出端子不与光射出部21、受光部38、激励光控制部61、室温度控制部62、光射出部温度控制部64以及封装温度控制部65等其它部位电连接。S卩,该升压电路14是加热器33专用的电路。由此,能够以最适合于加热器33的方式自由地设定升压电路14的各参数。
[0212]设置升压电路14的效果如下所述。
[0213]首先,能够通过减小电源电压来降低功耗。并且,利用升压电路14对施加到加热器33的电压进行升压,由此,能够在使提供给加热器33的电力保持恒定的同时,减小流过加热器33的电流,由此,能够减小因对加热器33通电而由该加热器33产生的磁场。由此,能够防止或抑制由加热器33产生的磁场对气室31内带来不良影响,能够使在气室31的内部空间S产生的磁场稳定,能够提高原子振荡器I的振荡频率的精度。此外,能够简化磁屏蔽罩。
[0214](第I基板、第2基板、第3基板)
[0215]以下,根据图1、图4、图6、图7,对第I基板81、第2基板82、第3基板83进行说明。
[0216]第I基板81、第2基板82以及第3基板83具有未图不的布线,并具有如下功能:经由上述布线将分散地安装于第I基板81、第2基板82以及第3基板83的控制部6等各电子部件和例如各连接器(未图示)电连接。此外,所述各连接器是将第I单元2以及第2单元3等和第I基板81、第2基板82以及第3基板83电连接的部件。
[0217]作为第I基板81、第2基板82以及第3基板83,可以使用各种印刷布线基板,但优选使用具有刚性部的基板,例如刚性基板、刚挠结合基板等。
[0218]在这样的第I基板81、第2基板82以及第3基板83的一方的面(图4中的上侧的面)上,分散地设置有控制部6。
[0219]S卩,在第I基板81上,设置有电源电路17、具有高频电流生成部610的激励光控制部61、具有受光电路68的模拟电路67、以及偏置电流生成部56。此外,在第I基板81上,设置有与电源16电连接的电源端子15、与电源端子15电连接的电源电路17、以及连接器194 和 195。
[0220]此外,在第2基板82上,设置有光射出部温度控制部64、室温度控制部62以及数字电路66。
[0221]此外,在第3基板83上,设置有升压电路14和封装温度控制部65。此外,在第3基板83上,设置有升压电路14。
[0222]这里,在将流过设置于第I基板81、第2基板82以及第3基板83的各电路(各部件)的电流的相对大小大致分为“大”、“中”、“小”这3个等级时,流过第I基板81的各电路的电流为“小”,流过第2基板82的各电路的电流为“中”,流过第3基板83的各电路的电流为“大”。这样,通过按照每个电流的大小(或频率的大小)区分基板,能够降低各电路之间的相互干扰。由此,例如,能够可靠地检测微小的EIT信号,能够提供高精度的原子振荡器I。
[0223]此外,如图4和图6所示,第I基板81、第2基板82以及第3基板83的形状各自没有特别限定,但在本实施方式中为长方形(矩形)。
[0224]此外,第I基板81、第2基板82以及第3基板83的尺寸各自没有特别限定,但在本实施方式中,第I基板81最大,第2基板82与第3基板83为相同的大小。
[0225]此外,在第I基板81中的、不存在第2基板82以及第3基板83的部位,形成有开口 811。将第I单元2以及第2单元3配置在该开口 811内。
[0226]此外,第I基板81、第2基板82以及第3基板83隔开规定的间隙,沿着其厚度方向排列设置。在该情况下,第I基板81、第2基板82、第3基板83从图中下侧朝上侧按顺序进行配置,第I基板81和第2基板82相互隔开,第2基板82和第3基板83相互隔开。即,第I基板81、第2基板82、第3基板83在从其厚度方向观察时、即在俯视时,至少一部分重叠。在图示的结构中,第2基板82在俯视时整体与第I基板81重叠,第3基板83在俯视时整体与第I基板81重叠,第2基板82和第3基板83在俯视时相互整体重叠。由此,能够实现原子振荡器I的小型化。
[0227]此外,在第I基板81上,设置有与第I基板81的布线电连接的连接器(
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