JP2013123068A5 - - Google Patents

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このような構成の原子発振器1において、半導体レーザー110が発生させる第1光L1の第1側帯波W1と第2側帯波W2の周波数差がガスセル130に含まれるアルカリ金属原子の2つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と正確に一致しなければ、アルカリ金属原子がEIT現象を起こさないため、第1側帯波W1と第2側帯波W2の周波数に応じて光検出器140の検出量は極めて敏感に変化する。そのため、半導体レーザー110、波長選択素子120、ガスセル130、光検出器140、および変調回路160を通るフィードバックループにより、第1側帯波W1と第2側帯波W2との周波数差がアルカリ金属原子の2つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数と極めて正確に一致するようにフィードバック制御がかかる。その結果、変調周波数は極めて安定した周波数になるので、変調信号を原子発振器1の出力信号(クロック出力)とすることができる。
In the atomic oscillator 1 having such a configuration, the frequency difference between the first sideband wave W1 and the second sideband wave W2 of the first light L1 generated by the semiconductor laser 110 is the two ground levels of alkali metal atoms contained in the gas cell 130. Since the alkali metal atom does not cause the EIT phenomenon unless it exactly matches the frequency corresponding to the energy difference between the first sideband wave W1 and the second sideband wave W2, the detection amount of the photodetector 140 is It changes very sensitively. Therefore, due to the feedback loop passing through the semiconductor laser 110, the wavelength selection element 120, the gas cell 130, the photodetector 140, and the modulation circuit 160, the frequency difference between the first sideband W1 and the second sideband W2 is 2 of the alkali metal atom. Feedback control is applied so as to match the frequency corresponding to the energy difference between the two ground levels very accurately. As a result, since the modulation frequency becomes a very stable frequency, the modulation signal can be used as the output signal (clock output) of the atomic oscillator 1.

ここでは、波長選択素子120がエタロンである場合について説明したが、波長選択素子120は、光ファイバーのコアに長手方向に周期的な屈折率変化を与えたファイバーグレーティングであってもよい。ファイバーグレーティングは、光ファイバーを用いているため、変形が容易であり、設計の自由度を向上できる。
Here, the wavelength selection element 120 has been described is an etalon, the wavelength selection element 120 may be a fiber grating that gave a periodic refractive index variation in the longitudinal direction in the core of the optical fiber. Since the fiber grating uses an optical fiber, it can be easily deformed and the degree of design freedom can be improved.

半導体レーザー110として端面発光型レーザーを用いることで、半導体レーザー110の各層112,114,116の積層方向に対して垂直にレーザー光を出射することができる。したがって、各層112,114,116の膜厚の制御によって、半導体レーザー110と波長選択素子120との間のアライメントができる。さらに、例えば、同じ基体170上に形成された波長選択素子120にレーザー光を入射させるためのプリズム等の光学素子が不要となる。したがって、半導体レーザー110と波長選択素子120との間のアライメント精度を向上させることができる。 By using an edge-emitting laser as the semiconductor laser 110, it is possible to emit laser light perpendicular to the stacking direction of the layers 112, 114, and 116 of the semiconductor laser 110. Therefore, alignment between the semiconductor laser 110 and the wavelength selection element 120 can be performed by controlling the film thickness of each of the layers 112, 114, and 116. Furthermore, for example, an optical element such as a prism for making the laser beam incident on the wavelength selection element 120 formed on the same substrate 170 becomes unnecessary. Therefore, the alignment accuracy between the semiconductor laser 110 and the wavelength selection element 120 can be improved.

Claims (9)

子発振器の光学モジュールであって、
本波と、前記基本波の強度よりも小さい強度を有する前記基本波の側帯波と、を含む第1光を発生させる光源と、
前記第1光が入射され前記側帯波と前記側帯波よりも強度が小さい前記基本波とを含む第2光を射出させる波長選択手段と、
ルカリ金属ガスを封入し、前記第2光が照射されるガスセルと、
前記ガスセルを透過した前記第2光の強度を検出する光検出手段と、を含む、光学モジュール。
An optical module of the original child oscillator,
A basic wave, a side band of the fundamental wave having a smaller intensity than the intensity of the fundamental wave, a light source for generating a first light containing,
Said first light is incident, the wavelength selection means makes the injection a second light including said fundamental wave the strength is less than the said sideband sideband,
Encapsulating the A alkali metal gas, and the gas cell to the second light is irradiated,
And an optical detection means for detecting an intensity of the second light transmitted through the gas cell.
請求項1において、
前記波長選択手段は、エタロンである、光学モジュール。
In claim 1,
The optical module, wherein the wavelength selection means is an etalon.
請求項2において、
前記エタロンは、
前記第1光を反射させ、互いに対向する第1ミラーおよび第2ミラーと、
前記第1ミラーと前記第2ミラーとの間に配置された基板と、を有し、
前記基板の材質は、化合物半導体である、光学モジュール。
In claim 2,
The etalon is
A first mirror and a second mirror that reflect the first light and face each other;
A substrate disposed between the first mirror and the second mirror,
An optical module in which the material of the substrate is a compound semiconductor.
請求項3において、
さらに、基体を含み、
前記基体の材質は、化合物半導体であり、
前記光源は、半導体レーザーであり、
前記エタロンおよび前記光源は、基体に形成されている、光学モジュール。
In claim 3,
And further including a substrate,
The material of the substrate is a compound semiconductor,
The light source is a semiconductor laser;
The etalon and the light source are optical modules formed on a base.
請求項4において、
前記エタロンの前記基板は、前記基体側から順に形成された第1層、第2層、および第3層を有し、
前記第1層の屈折率および前記第3層の屈折率は、前記第2層の屈折率より小さく、
前記第2層は、前記第1光を伝播させる、光学モジュール。
In claim 4,
The substrate of the etalon has a first layer, a second layer, and a third layer formed in order from the base side,
The refractive index of the first layer and the refractive index of the third layer are smaller than the refractive index of the second layer,
The second layer is an optical module for propagating the first light.
請求項4または5において、
前記光源は、端面発光型レーザーである、光学モジュール。
In claim 4 or 5,
The optical module is an optical module, wherein the light source is an edge-emitting laser.
請求項1ないし5のいずれか1項において、
前記光源は、面発光型レーザーである、光学モジュール。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
The optical module, wherein the light source is a surface emitting laser.
請求項1において、
前記波長選択手段は、ファイバーグレーティングである、光学モジュール。
In claim 1,
The optical module, wherein the wavelength selection means is a fiber grating.
請求項1ないし8のいずれか1項に記載の光学モジュールを含む、原子発振器。   An atomic oscillator comprising the optical module according to claim 1.
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