原子共振躍遷裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以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、電子設(shè)備以及移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長期具有尚精度的振蕩特性的振蕩器，公知有基于働、艷等喊金屬的原子的能量躍迀而進行振蕩的原子振蕩器。
[0003]通常，原子振蕩器的工作原理大致分為利用光與微波的雙重共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)(CPT-Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式。
[0004]無論在哪個方式的原子振蕩器中，通常，都是將堿金屬封入氣室(原子室)內(nèi)，利用加熱器將氣室加熱到規(guī)定溫度，以使該堿金屬保持固定的氣體狀態(tài)。
[0005]此外，在這樣的原子振蕩器中，如專利文獻1中公開的那樣，在氣室的周圍配置線圈，利用該線圈產(chǎn)生穩(wěn)定磁場，由此，使氣室內(nèi)的堿金屬原子的簡并后的多個能量能級進行分裂(塞曼分裂)。例如，在專利文獻1中記載的原子振蕩器中，為了提高頻率穩(wěn)定度，謀求氣室內(nèi)的磁場的均勻化。
[0006]另外，隨著近年來的原子振蕩器的小型化的需求，要求氣室的小型化以及減小氣室與光源之間的距離。但是，在氣室與光源之間的距離減小時，不能在氣室與光源之間配置準直透鏡，或者即使能夠配置，也不能使氣室內(nèi)的光成為平行光。因此，即便使氣室內(nèi)的磁場變得均勻，由于光量密度越大則頻率越高這樣的、被稱作光偏移(Light Shift)的現(xiàn)象的影響，由原子共振現(xiàn)象而產(chǎn)生的EIT信號成為扭曲的形狀，其結(jié)果是，存在頻率穩(wěn)定度下降這樣的問題。
[0007]專利文獻1:日本特開2010-287937號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是提供能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子共振躍迀裝置，此外，提供具有該原子共振躍迀裝置的原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的問題的至少一部分而完成的，其能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例來實現(xiàn)。
[0010][應(yīng)用例1]
[0011]本發(fā)明的原子共振躍迀裝置的特征在于，具有:原子室，其具有封入有金屬的內(nèi)部空間；光射出部，其朝所述金屬射出光，該光包含使所述金屬共振的共振光對；以及磁場施加單元，其對所述金屬施加磁場，在所述內(nèi)部空間中，所述光的寬度隨著從所述光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而擴大，所述磁場具有強度在所述內(nèi)部空間中隨著從所述光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而增大的部分。
[0012]根據(jù)這樣的原子共振躍迀裝置，在原子室的內(nèi)部空間中，隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)，來自光射出部的光量密度減小，另一方面，磁場的強度增大。因此，能夠使光量密度越大則頻率越高的現(xiàn)象即光偏移導(dǎo)致的頻率變動與磁通密度越大則頻率越高的現(xiàn)象即塞曼偏移導(dǎo)致的頻率變動相互抵消或緩和。因此，降低了因原子共振現(xiàn)象而產(chǎn)生的EIT信號的扭曲，其結(jié)果是，能夠提高頻率穩(wěn)定度。
[0013][應(yīng)用例2]
[0014]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述磁場的強度在所述內(nèi)部空間中隨著從所述光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0015]由此，能夠有效地使光偏移導(dǎo)致的頻率變動與塞曼偏移導(dǎo)致的頻率變動相互抵消或緩和。
[0016][應(yīng)用例3]
[0017]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述磁場施加單元具有沿著所述光的行進方向配置的線圈。
[0018]由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)，在原子室的內(nèi)部空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的強度隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0019][應(yīng)用例4]
[0020]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述線圈包含隨著遠離所述光射出部而匝數(shù)增大的部分。
[0021 ] 由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)，在原子室的內(nèi)部空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的強度隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0022][應(yīng)用例5]
[0023]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述線圈包含隨著遠離所述光射出部而與所述光的軸線之間的距離減小的部分。
[0024]由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)，在原子室的內(nèi)部空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的強度隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0025][應(yīng)用例6]
[0026]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述磁場施加單元具有磁場調(diào)整部件，該磁場調(diào)整部件被配置在所述線圈與所述內(nèi)部空間之間并具有磁屏蔽性。
[0027]由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)，在原子室的內(nèi)部空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的強度隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0028][應(yīng)用例7]
[0029]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述磁場調(diào)整部件具有隨著遠離所述光射出部而磁屏蔽性降低的部分。
[0030]由此，能夠以比較簡單的結(jié)構(gòu)，在原子室的內(nèi)部空間中產(chǎn)生磁場，該磁場的強度隨著從光的入射側(cè)朝向出射側(cè)而連續(xù)或斷續(xù)地增大。
[0031][應(yīng)用例8]
[0032]在本發(fā)明的原子共振躍迀裝置中，優(yōu)選的是，所述內(nèi)部空間中的所述光的放射角超過0°且為90°以下。
[0033]由此，即使減小光射出部與原子室之間的距離，也能夠有效地利用來自光射出部的光來產(chǎn)生原子共振現(xiàn)象。
[0034][應(yīng)用例9]
[0035]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于具有本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0036]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的原子振蕩器。
[0037][應(yīng)用例10]
[0038]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具有本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0039]由此，可提供具有能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子共振躍迀裝置的電子設(shè)備。
[0040][應(yīng)用例11]
[0041]本發(fā)明的移動體的特征在于具有本發(fā)明的原子共振躍迀裝置。
[0042]由此，可提供具有能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子共振躍迀裝置的移動體。
【附圖說明】
[0043]圖1是示出本發(fā)明的第1實施方式的原子振蕩器(原子共振躍迀裝置)的概略圖。
[0044]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0045]圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測部檢測出的光的強度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0046]圖4的(a)是不出圖1所不的原子振蕩器具有的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖，圖4的(b)是示出(a)所示的原子室中的磁場強度(磁通密度)的分布的曲線圖。
[0047]圖5是用于說明光偏移的曲線圖。
[0048]圖6的(a)是示出作用于原子室內(nèi)的金屬的光的光量密度與頻率偏移量之間的關(guān)系(光偏移)的曲線圖，圖6的(b)是示出作用于原子室內(nèi)的金屬的磁場的磁通密度與頻率偏移量之間的關(guān)系(塞曼偏移)的曲線圖。
[0049]圖7是示出本發(fā)明的第2實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0050]圖8是示出本發(fā)明的第3實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0051]圖9是示出本發(fā)明的第4實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0052]圖10是示出本發(fā)明的第5實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0053]圖11是示出本發(fā)明的第6實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0054]圖12是示出本發(fā)明的第7實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0055]圖13是示出本發(fā)明的第8實施方式的原子室、光射出部以及磁場施加單元的示意性剖視圖。
[0056]圖14是示出在利用了GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的原子振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0057]圖15是示出本發(fā)明的移動體的一例的圖。
[0058]標號說明
[0059]1:原子振蕩器；2:氣室；3:光射出部；5:光檢測部；6:加熱器；7:溫度傳感器；8:磁場產(chǎn)生部；8A:磁場產(chǎn)生部；8B:磁場產(chǎn)生部；8C:磁場產(chǎn)生部；8D:磁場產(chǎn)生部；8E:磁場產(chǎn)生部；8F:磁場產(chǎn)生部；8G:磁場產(chǎn)生部；10:控制部；11:溫度控制部；12:激勵光控制部；13:磁場控制部；21:主體部；22:窗部；23:窗部；42:光學(xué)部件；43:光學(xué)部件；44:光學(xué)部件；81:線圈；81A:線圈；81B:線圈；81C:線圈；81D:線圈；81E:線圈；81F:線圈；81G:線圈；81a:線圈；81b:線圈；81c:線圈；81d:線圈；82:磁場調(diào)整部