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_3

文档序号:9754061阅读:来源:国知局
的结构详细叙述。
[0128]此外,温度控制部81根据温度传感器6的检测结果,控制对加热器5的通电。由此,能够将原子室2维持在期望的温度范围内。例如,利用加热器5,将原子室2温度调节到例如70°C左右。
[0129]此外,磁场控制部83控制对磁场产生部7的通电,使得磁场产生部7产生的磁场恒定。
[0130]这样的控制部8例如被设置在安装于基板上的IC芯片中。
[0131]以上,对原子振荡器I的结构进行了简单说明。
[0132](光源部的详细说明)
[0133]图4是用于说明图1所示的原子振荡器具有的光源部的概略图。图5是用于说明分别从图4所示的光源部的第I光源部和第2光源部射出的光的图,图6是图5所示的原子室的横剖视图,即与I对窗部排列的方向垂直的剖视图。
[0134]如图4所示,光源部3具有:第I光源部31,其射出包含第I共振光和第2共振光的共振光对LLl作为第I光;以及第2光源部32,其射出包含第3共振光的调整光LL2作为第2光。
[0135]第I光源部31具有第I光源311、λ/2波长板312和λ/4波长板313。
[0136]第I光源311具有射出由进行线偏振的共振光对构成的第I光LLla的功能。该第I光源311只要能够射出包含第I光LLla的光即可,没有特别限定,例如为端面发光激光器、垂直谐振器面发光激光器(VCSEL)等半导体激光器。此外,“线偏振光”是指电磁波(光)的振动面位于一个平面内的光。换言之,“线偏振光”是电场(或磁场)的振动方向恒定的光。
[0137]λ/2波长板312是使正交的偏振光成分之间产生相位差(180° )的多折射元件。因此,λ /2波长板312使来自第I光源311的线偏振光的第I光LLla的偏振方向变更90°,生成共振光对LLlb。此外,在使第I光源311以绕光轴旋转90°的姿态来进行设置的情况下,从第I光源311射出的线偏振光的光与从后述的第2光源321射出的线偏振光的光的偏振方向正交。因此,能够省略λ /2波长板312。
[0138]λ/4波长板313是使正交的偏振光成分之间产生相位差π/2(90° )的多折射元件。该λ/4波长板313具有将由λ/2波长板312生成的共振光对LLlb从线偏振光转换为圆偏振光(也包含椭圆偏振光)的共振光对LLl的功能。由此,能够生成由上述第I共振光和第2共振光构成的共振光对LLl。
[0139]另一方面,第2光源部32具有第2光源321、减光滤光器322、上述第I光源部31和公共的λ/4波长板313。此处,如上所述,λ/4波长板313可以说包含在第I光源部31中,也可以说包含在第2光源部32中。
[0140]第2光源321具有射出第2光LL2a的功能,第2光LL2a由在与上述第I光源311相同的方向上进行线偏振的共振光构成。该第2光源321只要能够射出包含第2光LL2a的光即可,没有特别限定,例如为端面发光激光器、垂直谐振器面发光激光器(VCSEL)等半导体激光器、发光二极管(LED)、有机电致发光(有机EL)元件等发光元件。
[0141]减光滤光器322 (ND滤光器)降低来自第2光源321的第2光LL2a的强度,生成共振光LL2b。由此,即使在第2光源321的输出较大的情况下,也能够将入射到原子室2调整光LL2设为期望的光量。此外,在第2光源321的输出小于第I光源311的情况下等,能够省略减光滤光器322。
[0142]如上所述,λ/4波长板313是使正交的偏振光成分之间产生相位差31/2(90° )的多折射元件。该λ/4波长板313具有如下功能:将由减光滤光器322生成的共振光LL2b从线偏振光转换为圆偏振光(也包含椭圆偏振光)的调整光LL2。由此,能够生成由上述第3共振光构成的调整光LL2。此处,进行线偏振的共振光LL2b的偏振方向(图5所示的b2方向)是与进行线偏振的共振光对LLlb的偏振方向(图5所示的bl方向)不同的方向(正交的方向)。因此,通过使共振光对LLlb和共振光LL2b穿过公共的λ/4波长板313,能够生成进行圆偏振的共振光对LLl和在与该共振光对LLl相反的方向上进行圆偏振的调整光LL2。这样,第I光源部31和第2光源部32具有供共振光对LLl和调整光LL2双方通过的公共的λ /4波长板313,因此,与第I光源部31和第2光源部32分别独立地具有λ /4波长板的情况相比,能够使装置结构简化。
[0143]在如上构成的光源部3中,利用光源控制部82控制第I光源311,以射出上述第I共振光和第2共振光。
[0144]光源控制部82具有频率控制部821、压控型石英振荡器822 (VCX0:VoItageControlled Crystal Oscillators)和相位同步电路 823 (PLL:phase locked loop:锁相环)。
[0145]频率控制部821基于受光部4的受光强度,检测原子室2内的EIT状态,并输出与该检测结果对应的控制电压。由此,频率控制部821控制压控型石英振荡器822,使得在受光部4中检测出EIT信号。
[0146]压控型石英振荡器822被频率控制部821控制为期望的振荡频率,例如,以几MHz?几十MHz左右的频率进行振荡。此外,压控型石英振荡器822的输出信号被输入到相位同步电路823,并且,被作为原子振荡器I的输出信号输出。
[0147]相位同步电路823对来自压控型石英振荡器822的输出信号进行倍频。由此,相位同步电路823以与上述碱金属原子的两个不同的两个基态能级的能量差AE对应的频率的1/2的频率进行振荡。这样倍频后的信号(高频信号)在叠加直流偏置电流后,作为驱动信号被输入到第I光源部31的第I光源311。由此,能够对第I光源311中包含的半导体激光器等发光元件进行调制,射出作为频率差(O1+ ω 2)为ω。的两种光的第I共振光和第2共振光。此处,直流偏置电流的电流值被未图示的偏置控制部控制为规定值。由此,能够将第I共振光和第2共振光的中心波长控制为期望那样。
[0148]此外,第I光源311和第2光源321分别被未图示的温度调节元件(发热电阻体、珀尔帖元件等)温度调节到规定温度。此外,通过调整第I光源311和第2光源321的温度,还能够控制来自第I光源311和第2光源321的光的中心波长。
[0149]来自如以上说明的那样构成的第I光源部31和第2光源部32的共振光对LLl和调整光LL2被照射到原子室2。
[0150]如图5所示,原子室2具有主体部21、隔着主体部21设置的一对窗部22、23。在该原子室2中,主体部21被配置在I对窗部22、23之间,主体部21和I对窗部22、23划分形成(构成)封入有气态的碱金属的内部空间S。
[0151]更具体地说明,主体部21呈板状,在该主体部21中,形成有在主体部21的厚度方向上贯通的贯通孔211。
[0152]作为该主体部21的构成材料,没有特别限定,可举出玻璃材料、石英、金属材料、树脂材料、硅材料等。这些材料中,优选使用玻璃材料、石英、硅材料中的任意一种,更优选使用硅材料。由此,即使在形成宽度或高度为1mm以下那样的较小的原子室2的情况下,也能够使用蚀刻等精细加工技术,容易地形成高精度的主体部21。尤其是,硅能够进行基于蚀刻的精细加工。因此,通过使用硅构成主体部21,即使谋求原子室2的小型化,也能够简单且高精度地形成主体部21。此外,窗部22、23通常由玻璃构成,而硅的热传导性优于玻璃。因此,能够使主体部21的散热性变得优异。此外,在窗部22、23由玻璃构成的情况下,能够简单地利用阳极接合将主体部21与窗部22、23气密地接合,能够使原子室2的可靠性优异。
[0153]这样的主体部21的一个面与窗部22接合,另一方面,主体部21的另一个面与窗部23接合。由此,贯通孔211的一端开口被窗部22封闭,并且,贯通孔211的另一端开口被窗部23封闭。
[0154]作为主体部21与窗部22、23的接合方法,可根据它们的构成材料来决定,只要能够气密地接合即可,没有特别限定,例如,可以使用基于粘接剂的接合方法、直接接合法、阳极接合法、表面活化接合法等,但优选使用直接接合法或阳极接合法。由此,能够简单地使主体部21与窗部22、23气密地接合,能够使原子室2的可靠性优异。
[0155]与这样的主体部21接合的各窗部22、23针对来自上述光源部3的光LL具有透过性。而且,一个窗部22是光LL向原子室2的内部空间S内入射的入射侧窗部,另一个窗部23是光LL从原子室2的内部空间S内射出的出射侧窗部。此外,窗部22、23分别呈板状。
[0156]作为窗部22、23的构成材料,只要分别针对上述那样的光LL具有透过性即可,没有特别限定,例如,可举出玻璃材料、石英等,但优选使用玻璃材料。由此,能够实现针对激励光具有透过性的窗部22、23。此外,在主体部21硅由构成的情况下,通过使用玻璃来构成窗部22、23,能够简单地利用阳极接合使主体部21与窗部22、23气密地接合,能够使原子室2的可靠性优异。此外,根据窗部22、23的厚度以及光LL的强度,还能够利用硅来构成窗部22、23。在该情况下,也能够使主体部21与窗部22、23进行直接接合或阳极接合。
[0157]在被这样的窗部22、23封闭的贯通孔211内的空间即内部空间S中,主要收纳有气态的碱金属。收纳在该内部空间S内的气态的碱金属被光LL激励。此处,内部空间S的至少一部分构成供光LL通过的“光通过空间”。在本实施方式中,内部空间S的横截面呈圆形,另一方面,光通过空间的横截面呈与内部空间S的横截面相似的形状(即圆形),且被设定为略小于内部空间S的横截面。此外,内部空间S的横截面形状不限于圆形,例如,也可以是四边形、五边形等多边形、椭圆形等。
[0158]如图5所示,在如以上说明的那样构成的原子室2内,共振光对LLl的光轴al相对于调整光LL2的光轴a2以倾斜角度Θ倾斜,且在交点P处与光轴a2相交。此外,在图5中,在原子室2内,共振光对LLl的光轴al平行于沿着原子室2的窗部22与窗部23排列的方向的轴线a,另一方面,调整光LL2的光轴a2相对于轴线a以倾斜角度Θ倾斜。此夕卜,在图5中,光轴al与轴线a—致。
[0159]此处,在原子室2的射出共振光对LLl和调整光LL2的一侧,在光轴al或其延长线上配置有上述受光部4。通过了原子室2的共振光对LLl被受光部4接收。另一方面,将光轴a2设定为受光部4不接收通过了原子室2的调整光LL2。由此,能够防止或减少受光部4接收调整光LL2的情况。
[0160]在本实施方式中,通过了原子室2的调整光LL2为了不成为杂散光,入射到未图示的反射防止部。此外,也可以是,利用受光元件接收通过了原子室2的调整光LL2,并根据该受光元件的检
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