光学模块和原子振荡器制造技术

本发明专利技术涉及光学模块和原子振荡器，该光学模块利用量子干涉效应的原子振荡器，其包括：光源，其产生第一光，该第一光包含：具有中心波长的基波，和具有互不相同波长的第一边带和第二边带；波长选择机构，其通过选择地透过上述第一光的上述第一边带和上述第二边带，射出第二光；气体单元，其密封碱金属气体，被照射上述第二光；及光检测机构，其检测透过上述气体单元后的上述第二光的强度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光学模块和原子振荡器。
技术介绍
近年来，提出有利用量子干涉效应之一的CPT(Coherent Population Trapping 相干布居陷俘)的原子振荡器，但人们期待装置的小型化或低功耗化。利用了 CPT的原子振荡器是利用波长(频率)彼此不同的2个谐振光同时照射到碱金属原子上，停止2个谐振光的吸收的现象(EIT现象Electromagnetically Induced Transparency 电磁感应透明)的振荡器。例如，作为利用CPT的原子振荡器在专利文献1中公开有包括如下的光学模块的原子振荡器，该光学模块具有用于产生相干光的光源、用于密封碱金属原子的气体单元和检测透过了气体单元的光的强度的光接收元件。在利用CPT的原子振荡器中，作为光源例如使用半导体激光器。在使用半导体激光器作为光源的原子振荡器中，例如，通过调制半导体激光器的驱动电流，使自半导体激光器射出的光产生边带，发生电磁感应透明(EIT)现象。专利文献1 日本特开2009-89116号公报
技术实现思路
但是，在驱动电流被调制后的半导体激光器所射出的光中不仅包含边带，还包含基波(载波)，该基波具有对EIT现象没有贡献的中心波长。在该基波照射到碱金属原子上时，碱金属原子所吸收的光的波长(频率)变化(AC斯塔克效应)，使原子振荡器的频率的稳定性降低。本专利技术以下几个实施方式的目的之一是提供一种可以得到频率稳定性高的原子振荡器的光学模块。另外，本专利技术以下几个实施方式的目的之一是提供具有上述光学模块的原子振荡器。本专利技术的光学模块是利用量子干涉效应的原子振荡器的光学模块，其包括光源，其产生第一光，该第一光包含具有中心波长的基波和具有互不相同波长的第一边带(side lobe 旁瓣)和第二边带(side lobe 旁瓣)；波长选择机构，其通过选择上述第一光的上述第一边带和上述第二边带并使其透过而射出第二光；气体单元，其密封碱金属气体，被照射上述第二光；及光检测机构，其检测透过上述气体单元后的上述第二光的强度。根据这样的光学模块，波长选择机构能够使第一光的基波的强度减弱或者基波消失。由此，能够抑制或防止对EIT现象没有贡献的基波照射到碱金属原子的情况。因此，能够抑制由AC斯塔克效应产生的频率变动，提供频率稳定性高的振荡器。在本专利技术的光学模块中，上述波长选择机构可以是标准具。根据这样的光学模块，能够由简单的结构形成波长选择机构。本专利技术的光学模块中，上述标准具可以具有相互对置的第一反射镜和第二反射镜，其反射上述第一光；和基板，其被配置在上述第一反射镜和上述第二反射镜之间，上述基板的材质是化合物半导体。根据这样的光学模块，能够减小第一反射镜和第二反射镜之间的距离，实现装置的小型化。本专利技术的光学模块中，还可以包括基体，上述基体的材质是化合物半导体，上述光源是半导体激光器，上述标准具和上述光源被形成于基体上。根据这样的光学模块，由于标准具和光源被形成于相同的基体上，所以能够实现装置的小型化。本专利技术的光学模块中，上述标准具的上述基板可以具有自上述基体侧开始按顺序形成的第一层、第二层和第三层，上述第一层的折射率和上述第三层的折射率比上述第二层的折射率小，使上述第二层传播上述第一光。根据这样的光学模块，可以将基板作为光波导路径。因此，能够控制自波长选择机构射出的第二光的光束直径，能够使第二光高效地照射到气体单元。本专利技术的光学模块中，上述光源可以是边发射型激光器。根据这样的光学模块，通过控制构成边发射型激光器的层的膜厚，可以进行光源(边发射型激光器)和波长选择机构之间的定位(alignment)。并且，例如，不需要光学元件，该光学元件用于使第一光入射到被形成于相同的基体上的波长变换机构。因此，能够提高光源和波长选择机构之间的定位(alignment)精度。在本专利技术的光学模块中，上述光源可以是面发射型激光器。根据这样的光学模块，由于面发射型激光器与边发射型激光器相比，用于产生增益的电流少，所以能够实现低功耗化。在本专利技术的光学模块中，上述波长选择机构可以是光纤光栅。根据这样的光学模块，由于光纤光栅容易变形，所以能够提高设计的自由度。本专利技术的原子振荡器包括本专利技术的光学模块。这样的原子振荡器，由于包括本专利技术的光学模块，所以能够抑制由AC斯塔克效应产生的频率变动，能够提高频率稳定性。附图说明图1是本实施方式的原子振荡器的功能框图。图2(A)是表示碱金属原子的Λ型3能级模型与第一边带和第二边带关系的图，图2(B)是表示光源中产生的第一光的频谱图。图3是表示自波长选择机构射出的第二光的频谱图。图4是表示本实施方式的原子振荡器构成的图。图5是示意地表示本实施方式的光学模块的要部的剖面图。图6是示意地表示使用边发射型激光器的本实施方式的光学模块的要部的剖面图。图中符号说明1-原子振荡器，2-光学模块，10-光源，20-波长选择机构，30-气体单元，40-光检测机构，50-控制机构，110-半导体激光器，112-第一半导体层，114-活性层，116-第二半导体层，118-第一电极，119-第二电极，120-波长选择元件，121-第一反射镜，122-第二反射镜，123-基板，124-第一层，126-第二层，128-第三层，130-气体单元，140-光检测器，150-电流驱动电路，160-调制电路，170-基体，180-棱镜。具体实施例方式以下，边参照附图边对本专利技术最佳实施方式进行说明。首先，参照附图对本实施方式的光学模块和原子振荡器进行说明。本实施方式的原子振荡器包含本实施方式的光学模块。图1是本实施方式的原子振荡器1的功能框图。原子振荡器1包括光学模块2和控制机构50。光学模块2包括光源10、波长选择机构20、气体单元30和光检测机构40。光源10产生第一光Li，该第一光Ll包含具有中心波长(中心频率)的基波F及具有互不相同波长的第一边带Wl和第二边带WZ0波长选择机构20通过选择第一光Ll的第一边带Wl和第二边带W2并使其透过而射出第二光L2。气体单元30密封碱金属气体，气体单元30被照射第二光L2。光检测机构40检测透过气体单元30后的第二光L2的强度。控制机构50根据光检测机构40的检测结果进行控制，以使第一边带Wl和第二边带W2的波长(频率)差等于与被封入到气体单元30中的碱金属原子的2个基态能级的能量差相当的频率。具体地说，控制机构50根据光检测机构40的检测结果，产生具有调制频率fm的检测信号。并且，光源10根据该调制信号来调制具有规定频率&的基波F，产生具有频率= f0+fffl的第一边带Wl和具有频率f2 = f0-fffl的第二边带WZ0图2 (A)是表示碱金属原子的Λ型3能级模型与第一边带Wl和第二边带W2关系的图。图2(B)是表示光源10中产生的第一光Ll的频谱图。如图2⑶所示，在光源10中产生的第一光Ll包括具有中心频率= ν/ λ C1 ν为光速，λ ^为激光的中心波长)的基波F ；相对于中心频率&在上侧边带具有频率的第一边带Wl和相对于中心频率&在下侧边带具有频率f2的第二边带W2。第一边带Wl的频率为= f。+fm，第二边带W2的频率f2为f2 = f。_fm。如图2 (A)和图2 (B)所示，第一边带Wl的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：西田哲朗，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：