共振产生方法以及原子振荡器技术

共振产生方法以及原子振荡器。共振产生方法通过反复第1期间和第2期间来产生拉姆齐共振。在所述第1期间，一边在扫描范围内对中心频率进行扫描，一边向收纳有碱金属原子且在内壁配置有烃膜的原子室照射第1强度的光，根据对透过所述原子室的光进行检测而得到的检测信号，决定在下一个第1期间照射到所述原子室的光的中心频率。在所述第2期间，使入射到所述原子室的光的强度比所述第1强度减小。子室的光的强度比所述第1强度减小。子室的光的强度比所述第1强度减小。

【技术实现步骤摘要】
共振产生方法以及原子振荡器


[0001]本专利技术涉及共振产生方法以及原子振荡器。

技术介绍

[0002]近年来，提出了利用作为量子干涉效应之一的CPT(Coherent Population Trapping：相干布居俘获)的原子振荡器。该原子振荡器通过对碱金属原子照射具有不同的2种波长的相干光，产生相干光的吸收停止的电磁感应透明(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)现象，利用光检测器检测伴随EIT现象产生的陡峭的信号即EIT信号，并以EIT信号为基准生成频率信号。
[0003]进而，在专利文献1中，提出了如下的CPT共振方法：通过向激光发光元件注入电流而产生具有至少两个波长的激光，向封入有碱金属的碱金属室(cell)照射激光，施加到激光发光元件的电流的直流成分的值在第1期间比激光发光元件的振荡阈值大，在接着第1期间的第2期间比第1期间中的电流的直流成分的值小，反复多次第1期间和第2期间，由此产生拉姆齐共振(ramsey resonance)。根据该共振方法，发现了在EIT信号中重叠有细微振动那样的信号形状的拉姆齐条纹(ramsey fringe)，因此通过利用拉姆齐条纹的峰值，能够实现更高精度的原子振荡器。
[0004]专利文献1：日本特开2016
‑
171419号公报
[0005]在专利文献1所记载的CPT共振方法中，由于在碱金属室中封入有缓冲气体，因此会产生由于碱金属与缓冲气体碰撞而使拉姆齐条纹的峰值频率变动的、被称为缓冲气体偏移的现象。为了避免这种情况，通过用相干缓和防止膜涂敷室的内壁，能够在室内未封入缓冲气体的情况下产生拉姆齐共振，但是碱金属原子的共振波长的范围变窄。其结果，如果照射到室的光的波长稍微偏离，则碱金属不与光发生相互作用。因为照射到室的光的光量减小，所以难以给出光的波长控制的反馈。因此，如果由于在第2期间产生的某些原因导致在下一个第1期间照射到室的光的波长发生偏移，则不能得到清晰的拉姆齐条纹，从而难以稳定地产生拉姆齐共振。

技术实现思路

[0006]本专利技术的共振产生方法的一个方式包含：在第1期间，一边使中心频率变化一边对收纳有多个碱金属原子且在内壁配置有烃膜的原子室照射光，由此使所述多个碱金属原子产生电磁感应透明现象；在所述第1期间，检测透过了所述原子室的光，由此得到检测信号；在所述第1期间，对所述检测信号进行检波，由此检测所述多个碱金属原子对光的吸收底部；在所述第1期间，根据检测所述吸收底部的结果，决定在下一个第1期间照射到所述原子室的光的中心频率；在第2期间，使入射到所述原子室的光的强度比在所述第1期间入射到所述原子室的光的强度减小；以及反复所述第1期间和所述第2期间，由此产生拉姆齐共振。
[0007]本专利技术的原子振荡器的一个方式包含：光源；原子室，其收纳有多个碱金属原子，且在内壁配置有烃膜；光检测器；以及控制电路，所述控制电路在第1期间，一边使中心频率
变化且使边带的频率增大和减小，一边从所述光源向所述原子室照射光，由此使所述多个碱金属原子产生电磁感应透明现象，在第2期间，使入射到所述原子室的光的强度比在所述第1期间入射到所述原子室的光的强度减小，所述光检测器在所述第1期间，检测透过了所述原子室的光，由此输出检测信号，所述控制电路在所述第1期间，对所述检测信号进行检波，由此检测所述多个碱金属原子对光的吸收底部，所述控制电路根据检测所述吸收底部的结果，决定在下一个第1期间照射到所述原子室的光的中心频率，所述控制电路在所述第1期间，对所述检测信号进行检波，由此检测透过了所述原子室的光的强度的峰值，所述控制电路反复所述第1期间和所述第2期间，由此产生拉姆齐共振。
附图说明
[0008]图1是用于说明本实施方式的共振产生方法的示意图。
[0009]图2是表示铯原子的能级的图。
[0010]图3是示出入射到原子室的光的频率与透过原子室的光的透射率之间的关系的一例的图。
[0011]图4是表示EIT信号的一例的图。
[0012]图5是表示从光源射出的光的频谱的一例的图。
[0013]图6是表示拉姆齐条纹的一例的图。
[0014]图7是以与光的入射方向垂直的平面剖切原子室而得的剖视图。
[0015]图8是用于说明光的吸收带的多普勒宽度与光的中心频率的扫描范围宽度之间的关系的图。
[0016]图9是表示本实施方式的共振产生方法的步骤的一例的流程图。
[0017]图10是按时间序列显示图9的流程图的处理的图。
[0018]图11是原子振荡器的功能框图。
[0019]图12是表示原子振荡器中的各种信号的波形的一例的图。
[0020]图13是用于说明第1检波电路的检波原理的图。
[0021]图14是用于说明第1检波电路的检波原理的图。
[0022]图15是表示原子振荡器的动作步骤的一例的流程图。
[0023]图16是表示启动控制的步骤的一例的流程图。
[0024]图17是表示第1期间的控制步骤的一例的流程图。
[0025]图18是表示第2期间的控制步骤的一例的流程图。
[0026]标号说明
[0027]1：光源；2：原子室；3：光检测器；4：控制电路；10：发光元件；12：原子室；14：光检测元件；16：电流电压转换电路；18：第1检波电路；20：中心频率决定电路；22：中心频率扫描电路；24：第1振荡器；26：第2检波电路；28：压控型晶体振荡器；30：调制电路；32：第2振荡器；34：第1频率转换电路；36：增益控制电路；38：驱动电路；40：第2频率转换电路；100：原子振荡器。
具体实施方式
[0028]以下，使用附图对本专利技术的优选实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方
式并不对权利要求书中记载的本专利技术的内容进行不当限定。此外，以下说明的结构不一定全部都是本专利技术的必要结构要素。
[0029]1.共振产生方法
[0030]图1是用于说明本实施方式的共振产生方法的示意图。如图1所示，在本实施方式中，光源1向原子室2照射光，光检测器3检测入射到原子室2的光中的透过原子室2的光，控制电路4根据光检测器3的检测信号，控制光源1射出的光的频率。例如，光源1可以是垂直谐振器面发射激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser)。在原子室2中收纳有气态的多个碱金属原子5。碱金属原子5例如是铯、铷、钠或钾。
[0031]图2是表示铯原子的能级的图。如图2所示，铯原子具有6S
1/2
的基态能级和6P
1/2
、6P
3/2
的两个激发能级。另外，6S
1/2
、6P
1/2
、6P
3/2
的各能级具有分裂成多个能级的超微细结构。具体而言，6S
1/2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共振产生方法，其包含：在第1期间，一边使中心频率变化一边对收纳有多个碱金属原子且在内壁配置有烃膜的原子室照射光，由此使所述多个碱金属原子产生电磁感应透明现象；在所述第1期间，检测透过了所述原子室的光，由此得到检测信号；在所述第1期间，对所述检测信号进行检波，由此检测所述多个碱金属原子对光的吸收底部；在所述第1期间，根据检测所述吸收底部的结果，决定在下一个第1期间照射到所述原子室的光的中心频率；在第2期间，使入射到所述原子室的光的强度比在所述第1期间入射到所述原子室的光的强度减小；以及反复所述第1期间和所述第2期间，由此产生拉姆齐共振。2.根据权利要求1所述的共振产生方法，其中，在所述第2期间，停止向所述原子室入射光。3.根据权利要求1或2所述的共振产生方法，其中，在所述第1期间，使照射到所述原子室的所述光的中心频率以与所述多个碱金属原子对光的吸收带的多普勒宽度对应的宽度变化。4.根据权利要求3所述的共振产生方法，其中，使所述光的中心频率变化的宽度为所述多普勒宽度以上且所述多普勒宽度的2倍以下。5.根据权利要求1或2所述的共振产生方法，其中，在所述第1期间照射到所述原子室的所述光包含边带，所述共振产生方法还包含：在所述第1期间，一边使所述边带的频率增大和减小，一边向所述原子室照射所述光；以及在所述第1期间，对所述检测信号进行检波，由此检测透过了所述原...

【专利技术属性】
技术研发人员：司城宏太朗，牧义之，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：