JP2018082108A - Quantum interference device, atomic oscillator, electronic apparatus and moving body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。 The present invention relates to a quantum interference device, an atomic oscillator, an electronic device, and a moving object.
高い長期周波数安定度を有する発振器として、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As an oscillator having high long-term frequency stability, an atomic oscillator that oscillates based on energy transition of alkali metal atoms such as rubidium and cesium is known (for example, see Patent Document 1).
例えば、特許文献1に記載の原子発振器は、気体状のアルカリ金属を封入したセル(原子セル)と、セルに照射する光を出射する半導体レーザー素子と、セルを透過した光を検出する光検出器と、セルと半導体レーザー素子との間に配置されているレンズおよび偏光子と、を備え、光検出器の検出結果に基づいて、半導体レーザー素子の駆動を制御する。 For example, the atomic oscillator described in Patent Document 1 includes a cell (atom cell) in which a gaseous alkali metal is sealed, a semiconductor laser element that emits light that irradiates the cell, and light detection that detects light transmitted through the cell. And a lens and a polarizer disposed between the cell and the semiconductor laser element, and controls the driving of the semiconductor laser element based on the detection result of the photodetector.
特許文献1に記載の原子発振器では、レンズを透過した光が偏光子で反射し、その反射光が戻り光として半導体レーザー素子に高強度で入射して、半導体レーザー素子からの光の波長または強度を変動させてしまい、その結果、原子発振器の発振特性の悪化を招くという問題がある。 In the atomic oscillator described in Patent Document 1, the light transmitted through the lens is reflected by the polarizer, and the reflected light is incident on the semiconductor laser element as return light with high intensity. The wavelength or intensity of the light from the semiconductor laser element As a result, the oscillation characteristics of the atomic oscillator are deteriorated.
本発明の目的は、周波数特性を向上させることができる量子干渉装置を提供すること、また、かかる量子干渉装置を備える原子発振器、電子機器および移動体を提供することにある。 The objective of this invention is providing the quantum interference apparatus which can improve a frequency characteristic, and providing an atomic oscillator, an electronic device, and a moving body provided with this quantum interference apparatus.
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の量子干渉装置は、アルカリ金属が封入されている内部空間を有する原子セルと、
前記原子セルに照射する光を出射する光源部と、
前記原子セルを透過した光を受光する受光部と、
前記光源部と前記内部空間との間に配置されている第1光学素子と、
前記光源部と前記第1光学素子との間に配置され、前記光源部からの光を前記第1光学素子との間の位置に集光させる第2光学素子と、を備えることを特徴とする。
The above object is achieved by the present invention described below.
The quantum interference device of the present invention includes an atomic cell having an internal space in which an alkali metal is enclosed;
A light source unit that emits light to irradiate the atomic cell;
A light receiving portion for receiving light transmitted through the atomic cell;
A first optical element disposed between the light source unit and the internal space;
A second optical element disposed between the light source unit and the first optical element and condensing light from the light source unit at a position between the first optical element and the second optical element. .
このような特徴を有する量子干渉装置によれば、光源部と第1光学素子との間に配置されている第2光学素子が光源部からの光を第1光学素子との間に集光(集束)させるため、光源部からの光が第1光学素子で反射しても、その反射光を発散(拡散)させることができる。そのため、その反射光が戻り光として光源部に入射する量を少なくし、戻り光による光源部の出力変動(波長変動、強度変動)を低減することができる。その結果、量子干渉装置の周波数特性を向上させることができる。 According to the quantum interference device having such a feature, the second optical element disposed between the light source unit and the first optical element condenses the light from the light source unit between the first optical element ( Therefore, even if the light from the light source part is reflected by the first optical element, the reflected light can be diverged (diffused). Therefore, the amount of the reflected light incident on the light source unit as return light can be reduced, and output fluctuations (wavelength fluctuation, intensity fluctuation) of the light source part due to the return light can be reduced. As a result, the frequency characteristics of the quantum interference device can be improved.
本発明の量子干渉装置では、前記第2光学素子は、両凸レンズであることが好ましい。
これにより、第2光学素子の焦点距離を短くすることができ、それに伴って、光源部と原子セルとの間の距離も短くすることができる。その結果、量子干渉装置の小型化を図ることができる。また、第2光学素子の光源部側の面が凸面となるため、光源部からの光が第2光学素子で反射しても、その反射光を発散(拡散)させて光源部に入射するのを低減し、戻り光による光源部の出力変動をより低減することができる。
In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that the second optical element is a biconvex lens.
Thereby, the focal distance of a 2nd optical element can be shortened, and the distance between a light source part and an atomic cell can also be shortened in connection with it. As a result, the size of the quantum interference device can be reduced. Further, since the surface of the second optical element on the light source unit side is a convex surface, even if light from the light source unit is reflected by the second optical element, the reflected light diverges (diffuses) and enters the light source unit. And fluctuations in the output of the light source unit due to return light can be further reduced.
本発明の量子干渉装置では、前記第2光学素子の前記光源部側の面には、反射防止膜が設けられていることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that an antireflection film is provided on a surface of the second optical element on the light source unit side.
これにより、光源部からの光が第2光学素子で反射するのを低減し、戻り光による光源部の出力変動をより低減することができる。 Thereby, it can reduce that the light from a light source part reflects in a 2nd optical element, and can further reduce the output fluctuation | variation of the light source part by return light.
本発明の量子干渉装置では、前記第1光学素子は、集光レンズであることが好ましい。
これにより、原子セルに入射する光を平行光またはそれに近い状態とすることができる。そのため、量子干渉装置の周波数特性をより向上させることができる。
In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that the first optical element is a condenser lens.
Thereby, the light incident on the atomic cell can be made into parallel light or a state close thereto. Therefore, the frequency characteristics of the quantum interference device can be further improved.
本発明の量子干渉装置では、前記第1光学素子の前記第2光学素子側の面が凸面であることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that a surface of the first optical element on the second optical element side is a convex surface.
これにより、光源部からの光が第1光学素子で反射しても、その反射光をより広い放射角度で発散(拡散)させることができる。そのため、その反射光が戻り光として光源部に入射する量をより少なくすることができる。 Thereby, even if the light from the light source part is reflected by the first optical element, the reflected light can be diverged (diffused) at a wider radiation angle. Therefore, it is possible to reduce the amount of the reflected light that enters the light source unit as return light.
本発明の量子干渉装置では、前記第1光学素子および前記第2光学素子のうちの少なくとも一方は、光を吸収する成分を含んでいることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that at least one of the first optical element and the second optical element includes a component that absorbs light.
これにより、第1光学素子および第2光学素子のうちの少なくとも一方を減光フィルターとして用いることができる。そのため、減光フィルターを別途設ける必要がなく、戻り光の要因となる反射面の数を減らすことができる。 Thereby, at least one of the first optical element and the second optical element can be used as a neutral density filter. Therefore, it is not necessary to separately provide a neutral density filter, and the number of reflection surfaces that cause return light can be reduced.
本発明の量子干渉装置では、前記第1光学素子と前記内部空間との間には、λ/4板および減光フィルターのうちの少なくとも一方が配置されていることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that at least one of a λ / 4 plate and a neutral density filter is disposed between the first optical element and the internal space.
これにより、量子干渉装置の周波数特性をより向上させることができる。また、λ/4板または減光フィルターが第1光学素子に対して原子セル側に配置されることとなるため、λ/4板または減光フィルターに対して光源部からの光を第2光学素子により発散(拡散)させて入射させることができる。そのため、光源部からの光がλ/4板または減光フィルターで反射したとしても、その反射光が光源部に戻り光として入射するのを低減することができる。 Thereby, the frequency characteristic of a quantum interference apparatus can be improved more. Further, since the λ / 4 plate or the neutral density filter is disposed on the atomic cell side with respect to the first optical element, the light from the light source unit is transmitted to the second optical element relative to the λ / 4 plate or the neutral density filter. The light can be diverged (diffused) by the element and incident. Therefore, even if the light from the light source unit is reflected by the λ / 4 plate or the neutral density filter, the reflected light can be reduced from entering the light source unit as incident light.
本発明の量子干渉装置では、前記内部空間と前記受光部との間には、集光レンズである第3光学素子が配置されていることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that a third optical element that is a condensing lens is disposed between the internal space and the light receiving unit.
これにより、原子セルの内部空間を通過した光を集光して受光部に入射させることができる。そのため、受光部の受光面積を小さくし、受光部で発生するノイズを小さくすることができる。その結果、受光部の受光結果を用いて得られる信号(例えばEIT信号)のS/N比を大きくし、量子干渉装置の周波数特性をより向上させることができる。 Thereby, the light that has passed through the internal space of the atomic cell can be collected and incident on the light receiving unit. Therefore, the light receiving area of the light receiving unit can be reduced, and noise generated in the light receiving unit can be reduced. As a result, the S / N ratio of a signal (for example, an EIT signal) obtained using the light reception result of the light receiving unit can be increased, and the frequency characteristics of the quantum interference device can be further improved.
本発明の量子干渉装置では、前記第3光学素子の少なくとも一部は、前記原子セルと一体で構成されていることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that at least a part of the third optical element is configured integrally with the atomic cell.
これにより、部品点数が少なくなるとともに、量子干渉装置の小型化を図ることができる。 As a result, the number of parts can be reduced and the size of the quantum interference device can be reduced.
本発明の量子干渉装置では、前記第1光学素子の少なくとも一部は、前記原子セルと一体で構成されていることが好ましい。 In the quantum interference device according to the aspect of the invention, it is preferable that at least a part of the first optical element is configured integrally with the atomic cell.
これにより、部品点数が少なくなるとともに、量子干渉装置の小型化を図ることができる。 As a result, the number of parts can be reduced and the size of the quantum interference device can be reduced.
本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
このような特徴を有する原子発振器によれば、量子干渉装置の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性(例えば発振特性)を発揮させることができる。
The atomic oscillator according to the present invention includes the quantum interference device according to the present invention.
According to the atomic oscillator having such characteristics, it is possible to enjoy the effects (for example, excellent frequency characteristics) of the quantum interference device and to exhibit excellent characteristics (for example, oscillation characteristics).
本発明の電子機器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
このような特徴を有する電子機器によれば、量子干渉装置の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性を発揮させることができる。
An electronic apparatus according to the present invention includes the quantum interference device according to the present invention.
According to the electronic device having such characteristics, it is possible to enjoy the effects (for example, excellent frequency characteristics) of the quantum interference device and exhibit the excellent characteristics.
本発明の移動体は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
このような特性を有する移動体によれば、量子干渉装置の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性を発揮させることができる。
The moving body of the present invention includes the quantum interference device of the present invention.
According to the moving body having such characteristics, it is possible to enjoy the effects (for example, excellent frequency characteristics) of the quantum interference device and exhibit the excellent characteristics.
以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, a quantum interference device, an atomic oscillator, an electronic device, and a moving body of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
1.原子発振器(量子干渉装置)
まず、本発明の原子発振器(本発明の量子干渉装置を備える原子発振器)について説明する。なお、以下では、量子干渉装置の一例である原子発振器に本発明を適用した場合を例に説明するが、本発明の量子干渉装置は、原子発振器に限定されず、例えば、磁気センサー、量子メモリー等のデバイスにも適用可能である。
1. Atomic oscillator (quantum interference device)
First, the atomic oscillator of the present invention (the atomic oscillator including the quantum interference device of the present invention) will be described. In the following, a case where the present invention is applied to an atomic oscillator which is an example of a quantum interference device will be described as an example. However, the quantum interference device of the present invention is not limited to an atomic oscillator, and includes, for example, a magnetic sensor, a quantum memory, and the like. It is also applicable to devices such as.
図1は、本発明の第1実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置の一例)を示す概略図である。図2は、図1に示す原子発振器が備える光学素子を説明するための模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing an atomic oscillator (an example of a quantum interference device) according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining an optical element included in the atomic oscillator shown in FIG.
図1に示す原子発振器1は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の2つの共鳴光を同時に照射したときに当該2つの共鳴光がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果(CPT:Coherent Population Trapping)を利用した原子発振器である。この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)現象とも言う。この原子発振器1は、図1に示すように、パッケージ部2と、パッケージ部2に電気的に接続されている制御部10と、を有する。
The atomic oscillator 1 shown in FIG. 1 has a quantum phenomenon in which, when two resonant lights having specific different wavelengths are simultaneously irradiated to an alkali metal atom, the two resonant lights are transmitted without being absorbed by the alkali metal atom. It is an atomic oscillator that uses interference effects (CPT: Coherent Population Trapping). This phenomenon due to the quantum interference effect is also called an electromagnetically induced transparency (EIT) phenomenon. As illustrated in FIG. 1, the atomic oscillator 1 includes a package unit 2 and a
パッケージ部2は、光を出射する光源22(光源部)と、例えばルビジウム原子やセシウム原子等のアルカリ金属原子が封入された原子セル21(ガスセル)と、光検出器23(受光部)と、光学素子24〜27(第1〜第4光学素子)と、を有し、これらがパッケージ(図示せず)内に収納されている。ここで、光学素子24、25、27(第1〜第3光学素子)は、それぞれ、レンズであり、光学素子26は、λ/4板である。なお、パッケージ部2が有するパッケージは、光源22を収納するパッケージと、原子セル21および光検出器23を収納するパッケージとからなる2つのパッケージに分割されていてもよく、この場合、光学素子27は、原子セル21および光検出器23と同じパッケージに収納すればよいが、光学素子24〜26は、2つのパッケージのいずれか一方に収納されていてもよいし、2つのパッケージの間に配置されていてもよい。
The package unit 2 includes a light source 22 (light source unit) that emits light, an atomic cell 21 (gas cell) in which alkali metal atoms such as rubidium atoms and cesium atoms are enclosed, a photodetector 23 (light receiving unit),
ここで、光源22は、バイアス電流に変調電流を重畳した駆動電流により駆動される。そして、光源22は、バイアス電流の電流値に応じた中心波長の光と、その光の波長に対して両側に変調電流の周波数に応じた波長分だけずれた波長の2つのサイドバンド光(第1光および第2光)とを出射する。当該2つのサイドバンド光は、光学素子24、25、26、原子セル21内および光学素子27をこの順で通過して、光検出器23で検出される。
Here, the
制御部10は、検波回路31と、変調回路32と、低周波発振器33と、駆動回路35と、検波回路42と、電圧制御型水晶発振器43(VCXO:Voltage Controlled Crystal Oscillators)と、変調回路44と、低周波発振器45と、位相同期回路46(PLL:phase locked loop)と、を有し、これらがパッケージ部2のパッケージの外部に設けられている。なお、制御部10の少なくとも一部がパッケージ部2のパッケージ内に収納されていてもよい。
The
ここで、駆動回路35は、光源22に、バイアス電流に変調電流を重畳した駆動電流を供給する。検波回路31、変調回路32および低周波発振器33は、光検出器23の検出結果に基づいて、駆動回路35のバイアス電流の電流値を調整する「バイアス電流調整部30」として機能する。また、検波回路42、電圧制御型水晶発振器43、変調回路44、低周波発振器45および位相同期回路46は、光検出器23の検出結果に基づいて、原子セル21内のアルカリ金属原子の2つの基底準位間の遷移周波数に応じたマイクロ波信号を生成する「信号生成部40」として機能する。この信号生成部40は、前述した2つのサイドバンド光および原子セル21内のアルカリ金属原子によるEIT現象が生じるように、変調電流として用いるマイクロ波信号の周波数を調整するとともに、電圧制御型水晶発振器43(VCXO)の出力信号を所定の周波数で安定させ、その出力信号を原子発振器1のクロック信号として出力する。
Here, the
以下、原子発振器1の各部を順次説明する。
〈パッケージ部〉
図1に示すパッケージ部2は、前述したように、光源22(光源部)と、原子セル21(ガスセル)と、光検出器23(光検出部)とを有する。
Hereinafter, each part of the atomic oscillator 1 will be described sequentially.
<Package part>
As described above, the package unit 2 illustrated in FIG. 1 includes the light source 22 (light source unit), the atomic cell 21 (gas cell), and the photodetector 23 (light detection unit).
(光源部)
光源22(光源部)は、バイアス電流に変調電流を重畳した駆動電流の供給を受けて、前述したような2つのサイドバンド光を互いに周波数(波長)の異なる第1光および第2光として出射する機能を有する。ここで、光源22が出射する光(第1光および第2光)は、直線偏光である。この光源22としては、前述した機能を有する光源であればよく、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等の半導体レーザー等の発光素子が挙げられる。なお、光源22に用いる発光素子は、直線偏光の光を直接出射するものであってもよいし、非偏光の光を出射するものであってもよい。非偏光の光を出射する発光素子を用いる場合、その発光素子と光学素子26との間に偏光子を配置すればよい。また、「直線偏光」とは、電磁波(光)の振動面が一平面内にある光であり、言い換えれば、電場(または磁場)の振動方向が一定な光である。
(Light source)
The light source 22 (light source unit) is supplied with a drive current obtained by superimposing a modulation current on a bias current, and emits two sideband lights as described above as first light and second light having different frequencies (wavelengths). It has the function to do. Here, the light (first light and second light) emitted from the
(原子セル)
原子セル21内(内部空間S)には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属(アルカリ金属原子)が封入されている。また、原子セル21内には、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてガス状のアルカリ金属とともに封入されていてもよい。
(Atomic cell)
In the atomic cell 21 (internal space S), gaseous alkali metals (alkali metal atoms) such as rubidium, cesium, and sodium are enclosed. In addition, in the
図2に示すように、原子セル21は、柱状の貫通孔212を有する胴体部211と、その胴体部211の貫通孔212の両開口を封鎖して気密封止された内部空間Sを形成している1対の窓部213、214と、を有する。ここで、1対の窓部213、214のうち、一方の窓部213には、内部空間Sへ入射する光LLが透過し、他方の窓部214には、内部空間Sから出射した光LLが透過する。したがって、各窓部213、214の構成材料としては、光LLに対する透過性を有していればよく、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。一方、胴体部211の構成材料としては、特に限定されず、金属材料、樹脂材料、ガラス材料、シリコン材料、水晶等が挙げられるが、加工性や各窓部213、214との接合の観点から、ガラス材料、シリコン材料を用いるのが好ましい。また、胴体部211と各窓部213、214との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
As shown in FIG. 2, the
本実施形態では、原子セル21の窓部214がレンズ形状(平凸レンズ)をなしていて光学素子27となっている。これにより、光学素子27が原子セル21と一体で構成されている。
In the present embodiment, the
このような原子セル21に収納されているアルカリ金属原子は、互いに異なる2つの基底準位(第1基底準位および第2基底準位)と、励起準位とからなる3準位系のエネルギー準位を有する。第1基底準位は、第2基底準位よりも低いエネルギー準位である。ここで、第1基底準位と励起準位とのエネルギー差に相当する周波数ω1を有する共鳴光(第1共鳴光)、および、第2基底準位と励起準位とのエネルギー差に相当する周波数ω2を有する共鳴光(第2共鳴光)を、それぞれ単独でアルカリ金属原子に照射すると光吸収が起きる。これに対し、第1共鳴光および第2共鳴光(共鳴光対)を同時に照射すると、第1共鳴光および第2共鳴光の双方がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する電磁誘起透過(EIT)現象が生じる。
The alkali metal atom accommodated in the
このEIT現象は、第1共鳴光および第2共鳴光をアルカリ金属原子に同時に照射し、第1共鳴光の周波数ω1と第2共鳴光の周波数ω2との周波数差(ω1−ω2)が、第1基底準位と第2基底準位とのエネルギー差ΔEに相当する周波数ω0に一致したときに起きる。したがって、周波数差(ω1−ω2)に応じて第1共鳴光および第2共鳴光のアルカリ金属原子における光吸収率(光透過率)は変化し、周波数差(ω1−ω2)が周波数ω0に一致したときにEIT現象が起き、アルカリ金属原子を透過した第1共鳴光および第2共鳴光の強度が急峻に上昇する。このようなEIT現象に伴って発生する急峻な信号をEIT信号と呼ぶ。このEIT信号は、アルカリ金属原子の種類によって決まった固有値をもっている。それゆえ、このようなEIT信号を基準として用いることにより、高精度な発振器を構成することができる。 In this EIT phenomenon, the first resonance light and the second resonance light are simultaneously irradiated onto the alkali metal atom, and the frequency difference (ω 1 −ω 2) between the frequency ω 1 of the first resonance light and the frequency ω 2 of the second resonance light. ) Occurs at a frequency ω 0 corresponding to the energy difference ΔE between the first ground level and the second ground level. Accordingly, the light absorption rate in the alkali metal atoms of the first resonant light and the second resonant light in response to the frequency difference (omega 1 - [omega] 2) (light transmittance) is changed, the frequency difference (omega 1 - [omega] 2) is When the frequency ω 0 coincides, the EIT phenomenon occurs, and the intensities of the first resonance light and the second resonance light that have passed through the alkali metal atom rapidly increase. A steep signal generated in accordance with such an EIT phenomenon is called an EIT signal. This EIT signal has an eigenvalue determined by the type of alkali metal atom. Therefore, a highly accurate oscillator can be configured by using such an EIT signal as a reference.
例えば、アルカリ金属原子がセシウム原子である場合、エネルギー差ΔEに相当する周波数ω0は9.1926GHzであるので、セシウム原子に、周波数差(ω1−ω2)が9.1926GHzである2種類の光を同時に照射すると、EIT信号が検出される。 For example, when the alkali metal atom is a cesium atom, the frequency ω 0 corresponding to the energy difference ΔE is 9.1926 GHz. Therefore, the cesium atom has two types of frequency difference (ω 1 −ω 2 ) of 9.1926 GHz. The EIT signal is detected when the same light is irradiated simultaneously.
また、原子セル21は、原子セル21の温度を検出する温度センサー(図示せず)の検出結果に基づいて駆動されるヒーター(図示せず)により加熱されている。これにより、原子セル21中のアルカリ金属を適切な濃度のガス状に維持することができる。また、原子セル21の近傍には、例えば、通電によりアルカリ金属に磁場を印加するコイル等を有する磁場発生部(図示せず)が設けられている。この磁場発生部からの磁場によって、アルカリ金属原子の縮退している異なる複数のエネルギー準位間のギャップをゼーマン分裂により拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器1の発振周波数の精度を高めることができる。
The
(受光部)
光検出器23(受光部)は、原子セル21内を透過した光(第1光および第2光)を受光して検出し、その検出した光の強度に応じた検出信号を出力する機能を有する。この光検出器23としては、前述した光の強度を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、フォトダイオード等の光検出器(受光素子)が挙げられる。
(Light receiving section)
The photodetector 23 (light receiving unit) has a function of receiving and detecting light (first light and second light) transmitted through the
(光学素子)
複数の光学素子24〜27は、それぞれ、光源22と光検出器23との間における光LLの光路上に設けられている。ここで、光学素子24〜26は、原子セル21の内部空間Sに対して光源22側に配置され、光源22側から原子セル21側へこの順に並んでいる。光学素子27は、原子セル21の内部空間Sに対して光検出器23側に配置されている。なお、光学素子25と光学素子26との間、または、光学素子26と原子セル21との間に、減光フィルター等の他の光学素子が設けられていてもよい。また、図示では、各光学素子24〜27の面が光LLの光軸に垂直な面に沿って配置されているが、光学素子24〜27のうちの少なくとも1つの面が光LLの光軸に垂直な面に対して傾斜した姿勢で配置されていてもよい。
(Optical element)
The plurality of
光学素子24(第2光学素子)は、両凸レンズであって、特に本実施形態ではボールレンズである。したがって、光学素子24の原子セル21側および光源22側の面は、それぞれ、凸面(湾曲凸面)である。特に、光学素子24は、光源22からの光LLを、光学素子24と光学素子25との間の位置にある集光点FP(ビームウエスト)で集光(集束)させるように構成されている。なお、光学素子24は、光源22からの光LLを、光学素子24と光学素子25との間の位置にある集光点FP(最もビーム径が小さい位置)で集光(集束)させることができれば、ボールレンズに限定されず、ボールレンズ以外の両凸レンズであってもよいし、平凸レンズであってもよい。さらには、複数枚のレンズ(両凸レンズ、平凸レンズ等)を組み合わせたものであってもよい。
The optical element 24 (second optical element) is a biconvex lens, and particularly a ball lens in this embodiment. Accordingly, the surfaces of the
本実施形態では、光学素子24の光源22側の面には、光源22からの光の反射を低減する反射防止膜241(反射低減部)が設けられている。この反射防止膜241は、例えば、二酸化ケイ素膜、タンタルオキサイド膜等の誘電体膜が積層された誘電体多層膜で構成され、誘電体多層膜の各層の材料(屈折率)および厚さや層数を適宜設定することにより、所望の反射防止機能を発揮する。なお、光学素子24の原子セル21側の面にも、反射防止膜241と同様の反射防止膜を設けてもよい。この場合、光学素子24の外表面のほぼ全域にわたって反射防止膜を設けることで、光学素子24を設置する際、光学素子24の姿勢の調整が不要となり、その設置が容易となるという利点がある。
In the present embodiment, an antireflection film 241 (reflection reduction portion) that reduces reflection of light from the
光学素子25(第1光学素子)は、光源22側を凸面、原子セル21側を平坦面とする平凸レンズである。特に、光学素子25は、光源22からの光LLを平行光またはそれに近い状態とするように構成されている。すなわち、光学素子25は、集光点FPから光学素子25に向かって発散(拡散)する光LLの放射角度を調整(小さく)するように構成されている。なお、光学素子25は、前述したように光LLの放射角度を調整することができればよく、原子セル21側を凸面とする平凸レンズであってもよいし、両凸レンズであってもよい。さらには、複数枚のレンズ(両凸レンズ、平凸レンズ等)を組み合わせたものであってもよい。また、光学素子25の原子セル21側および光源22側の面のうちの少なくとも一方に、前述した反射防止膜241と同様の反射防止膜を設けてもよい。
The optical element 25 (first optical element) is a plano-convex lens having a convex surface on the
光学素子26は、λ/4板である。これにより、光源22からの光LLを直線偏光から円偏光(右円偏光または左円偏光)に変換することができる。前述したように原子セル21内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の共鳴光対がアルカリ金属原子に照射されると、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のEIT現象を発現する原子数が増大し、所望のEIT信号が大きくなり、その結果、原子発振器1の発振特性を向上させることができる。
The
光学素子27(第3光学素子)は、前述したように原子セル21と一体で構成され、原子セル21の内部空間S側を平坦面、それと反対側(光検出器23側)を凸面とする平凸レンズである。特に、光学素子27は、原子セル21の内部空間Sを通過した光LLを光検出器23に向けて集光するように構成された集光レンズである。すなわち、光学素子27は、光検出器23上におけるスポット径が小さくなるように光LLを集光するように構成されている。なお、光学素子27は、前述したように光検出器23上での光LLのスポット径を小さくすることができればよく、内部空間S側を凸面とする平凸レンズであってもよいし、両凸レンズであってもよい。また、光学素子27は、原子セル21(窓部214)とは別体で構成されていてもよく、さらには、複数枚のレンズ(両凸レンズ、平凸レンズ等)を組み合わせたものであってもよい。また、光学素子27の内部空間S側およびそれと反対側の面のうちの少なくとも一方に、前述した反射防止膜241と同様の反射防止膜を設けてもよい。
The optical element 27 (third optical element) is configured integrally with the
〈制御部〉
制御部10は、前述したように、バイアス電流調整部30と、駆動回路35と、信号生成部40と、を有する。
<Control part>
As described above, the
(バイアス電流調整部)
バイアス電流調整部30は、検波回路31と、変調回路32と、低周波発振器33と、を有する。検波回路31は、数Hz〜数百Hz程度の低い周波数で発振する低周波発振器33の出力信号(発振信号)を用いてその周波数で光検出器23の出力信号を同期検波する。変調回路32は、検波回路31による検波を可能とするために、低周波発振器33の出力信号(発振信号)を変調信号として検波回路31の出力信号を変調する。
(Bias current adjuster)
The bias
(駆動回路)
駆動回路35は、変調回路32の出力信号に応じてバイアス電流を微調整して、光源22に供給するバイアス電流を設定する(光源22から出射する光の中心波長を設定する)。このように、光源22、原子セル21、光検出器23、検波回路31、変調回路32および駆動回路35を通るフィードバックループにより、光源22が出射する光の中心波長が制御(微調整)されて安定する。なお、このようなフィードバックループを用いずに、バイアス電流の調整を行ってもよい。
(Drive circuit)
The
また、駆動回路35は、前述したように微調整したバイアス電流に、信号生成部40からの変調電流を重畳して光源22に供給する。この変調電流により、光源22から出射される光に周波数変調がかかると、バイアス電流に応じた中心周波数の光とともに、その両側にそれぞれ周波数が変調電流の周波数ずつずれた周波数の複数組の光がサイドバンド光として発生する。
The
(信号生成部)
信号生成部40は、検波回路42と、電圧制御型水晶発振器43と、変調回路44、低周波発振器45と、位相同期回路46と、を有する。検波回路42は、数Hz〜数百Hz程度の低い周波数で発振する低周波発振器45の発振信号を用いてその周波数(第1周期ごとに)で光検出器23の出力信号を同期検波する。そして、電圧制御型水晶発振器43(VCXO)は、検波回路42の出力信号の大きさに応じて、電圧制御型水晶発振器43(VCXO)の発振周波数が微調整される。電圧制御型水晶発振器43(VCXO)は、例えば、数十Hz〜数百Hz程度の低い周波数で発振する。
(Signal generator)
The
変調回路44は、検波回路42による検波を可能とするために、低周波発振器45の発振信号を変調信号として電圧制御型水晶発振器43(VCXO)の出力信号を変調する。
The
位相同期回路46は、一定の周波数変換率(逓倍比)で変調回路44の出力信号を変換して出力する。これにより、位相同期回路46は、変調回路44の出力を逓倍して変調電流をマイクロ波信号として生成する。例えば、位相同期回路46は、原子セル21に封入された磁気量子数m=0の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差の1/2(セシウム原子の場合は9.1926GHz/2=4.5963GHz)に等しい周波数の信号に変換する。なお、位相同期回路46は、変調回路44の出力信号を、原子セル21に封入された磁気量子数m=0の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差(セシウム原子の場合は9.1926GHz)に等しい周波数の信号に変換するようにしてもよい。
The
このような位相同期回路46の出力信号は、変調周波数fmの電流(変調電流)として駆動回路35に入力される。このように、光源22、原子セル21、光検出器23、検波回路42、電圧制御型水晶発振器43、変調回路44、位相同期回路46および駆動回路35を通るフィードバックループにより、光源22が出射する1組のサイドバンド光が、アルカリ金属原子にEIT現象を発生させる共鳴光対になるように制御(微調整)される。
The output signal of the
上述したように、EIT現象に伴って発生する急峻な信号であるEIT信号を光検出器23で検出し、そのEIT信号を基準信号として利用して、電圧制御型水晶発振器43の出力信号を所定の周波数で安定させる。そして、電圧制御型水晶発振器43の出力信号は、外部に出力される。その際、電圧制御型水晶発振器43の出力信号は、必要に応じて、例えばDDS(Direct Digital Synthesizer)等の周波数変換回路(図示せず)によって所定の周波数変換率で所望の周波数に周波数変換してもよい。
As described above, the EIT signal, which is a steep signal generated with the EIT phenomenon, is detected by the
以上のように、「量子干渉装置」の一種である原子発振器1は、アルカリ金属が封入されている内部空間Sを有する原子セル21と、原子セル21に照射する光LLを出射する「光源部」である光源22と、原子セル21を透過した光LLを受光する「受光部」である光検出器23と、光源22と内部空間Sとの間に配置されている「第1光学素子」である光学素子25と、光源22と光学素子25との間に配置され、光源22からの光LLを光学素子25との間の位置(集光点FP)に集光させる「第2光学素子」である光学素子24と、を備える。
As described above, the atomic oscillator 1 which is a kind of “quantum interference device” includes an
このような原子発振器1によれば、図2に示すように、光源22と光学素子25との間に配置されている光学素子24が光源22からの光LLを光学素子24と光学素子25との間の位置に集束(集光)させるため、光源22からの光LLが光学素子25の入射面(光学素子24側の面)に拡角で(平行光ではなく)入射する。これにより、光学素子25の入射面で光LLが反射しても、その反射光LLR2を発散(拡散)させることができる。そのため、その反射光LLR2が戻り光として光源22に入射する量を少なくし、戻り光による光源22の出力変動(波長変動、強度変動)を低減することができる。その結果、原子発振器1の周波数特性を向上させることができる。
According to such an atomic oscillator 1, as shown in FIG. 2, the
なお、量子干渉装置の一種(一例)である原子発振器1は、量子干渉装置を備えていると言える。そして、原子発振器1は、量子干渉装置の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性(例えば発振特性)を発揮させることができる。 In addition, it can be said that the atomic oscillator 1 which is a kind (example) of the quantum interference device includes the quantum interference device. The atomic oscillator 1 can enjoy the effects (for example, excellent frequency characteristics) of the quantum interference device and exhibit excellent characteristics (for example, oscillation characteristics).
また、光学素子25を光LLの光軸に垂直な面に対して傾斜した姿勢で設置しなくても、光源22への戻り光を少なくすることができることから、原子発振器1の小型化を容易に図れるという利点もある。
Further, since the return light to the
ここで、光学素子24による光LLの集光点FPを光学素子24と光学素子25との間に位置させる上で、光源22は、光学素子24の光源22側の焦点上またはそれよりも光学素子24とは反対側に配置されていることが必要である。また、原子発振器1の小型化を図るために、集光点FPをできるだけ光学素子24側(光学素子24の光源22とは反対側の焦点)に近づけることが好ましい。
Here, when the condensing point FP of the light LL by the
また、光学素子24(第2光学素子)は、両凸レンズである。これにより、光学素子24の焦点距離を短くすることができ、それに伴って、光源22と原子セル21との間の距離も短くすることができる。その結果、原子発振器1の小型化を図ることができる。また、光学素子24の光源22側の面が凸面となるため、光源22からの光LLが光学素子24で反射しても、その反射光LLR1を発散(拡散)させて光源22に入射するのを低減し、戻り光による光源22の出力変動をより低減することができる。
The optical element 24 (second optical element) is a biconvex lens. Thereby, the focal distance of the
特に、本実施形態では、光学素子24は、ボールレンズである。これにより、光学素子24の焦点距離を効果的に短くすることができる。また、光学素子24の設置も容易となる。ここで、ボールレンズである光学素子24の直径(両凸レンズの場合、光LLの光軸に沿った方向での最大長さ)は、特に限定されないが、原子発振器1の小型化の観点から、原子セル21の内部空間Sの幅(光LLの光軸に対して垂直な方向での長さ)に対して、0.3倍以上2倍以下であることが好ましく、0.5倍以上1.5倍以下であることがより好ましい。
In particular, in the present embodiment, the
また、光学素子24(第2光学素子)の光源22(光源部)側の面には、反射防止膜241が設けられている。これにより、光源22からの光LLが光学素子24で反射するのを低減し、戻り光による光源22の出力変動をより低減することができる。
An
また、光学素子25(第1光学素子)は、集光レンズである。これにより、原子セル21に入射する光LLを平行光またはそれに近い状態とすることができる。そのため、原子発振器1の周波数特性をより向上させることができる。
The optical element 25 (first optical element) is a condenser lens. Thereby, the light LL incident on the
特に、光学素子25(第1光学素子)の光学素子24(第2光学素子)側の面(入射面)が凸面である。これにより、光源22からの光LLが光学素子25で反射しても、当該面が平坦面である場合に比べて、その反射光LLR2をより広い放射角度で発散(拡散)させることができる。そのため、その反射光LLR2が戻り光として光源22に入射する量をより少なくすることができる。その結果、戻り光による光源22の出力変動をより低減することができる。
In particular, the surface (incident surface) on the optical element 24 (second optical element) side of the optical element 25 (first optical element) is a convex surface. Thereby, even if the light LL from the
また、光学素子24(第2光学素子)および光学素子25(第1光学素子)のうちの少なくとも一方は、光を吸収する成分を含んでいることが好ましい。これにより、光学素子24および光学素子25のうちの少なくとも一方を減光フィルターとして用いることができる。そのため、減光フィルターを別途設ける必要がなく、戻り光の要因となる反射面の数を減らすことができる。ここで、光を吸収する成分としては、光LLの波長域に対する吸収性(言い換えると光を熱に変換する機能)を有する材料であれば特に限定されず、各種有機材料および各種無機材料を用いることができる。
Moreover, it is preferable that at least one of the optical element 24 (second optical element) and the optical element 25 (first optical element) includes a component that absorbs light. Thereby, at least one of the
また、光学素子25(第1光学素子)と原子セル21の内部空間Sとの間には、λ/4板である光学素子26が配置されている。これにより、前述したように、内部空間Sに入射する光LLを円偏光とすることができ、内部空間Sにあるアルカリ金属がゼーマン分裂されていることと相まって、原子発振器1の周波数特性をより向上させることができる。また、λ/4板である光学素子26が光学素子25に対して原子セル21側に配置されることとなるため、光学素子26に対して光源22からの光LLを光学素子により発散(拡散)させて入射させることができる。そのため、光源22からの光LLが光学素子26(λ/4板)で反射したとしても、その反射光が光源22に戻り光として入射するのを低減することができる。なお、光学素子26に代えてまたは加えて、光学素子25と原子セル21の内部空間Sとの間に減光フィルターを配置してもよく、この場合、前述した光学素子26と同様に、その減光フィルターでの反射光が光源22への戻り光となるのを低減することができる。
An
さらに、原子セル21の内部空間Sと光検出器23(受光部)との間には、「第3光学素子」である光学素子27が配置されている。この光学素子27は、集光レンズである。これにより、原子セル21の内部空間Sを通過した光を集光して光検出器23に入射させることができる。そのため、光検出器23の受光面積を小さくし、光検出器23で発生する暗電流に起因するノイズを小さくすることができる。その結果、光検出器23の受光結果を用いて得られる信号(例えばEIT信号)のS/N比を大きくし、原子発振器1の周波数特性をより向上させることができる。
Furthermore, an
ここで、光検出器23の受光面での光LLの径は、原子セル21の内部空間Sでの光LLの径よりも小さければよいが、原子セル21の内部空間Sでの光LLの径に対して、0.1倍以上0.8倍以下であることが好ましく、0.2倍以上0.6倍以下であることが好ましい。これにより、光検出器23の飽和点以下で光LLの強度を検出し、前述したようなS/N比を大きくする効果を好適に発揮させることができる。
Here, the diameter of the light LL on the light receiving surface of the
本実施形態では、光学素子27(第3光学素子)は、原子セル21と一体で構成されている。これにより、部品点数が少なくなるとともに、原子発振器1の小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the optical element 27 (third optical element) is configured integrally with the
以上、本発明の第1実施形態について説明した。なお、前述した実施形態では、光学素子25を「第1光学素子」と捉えたが、光学素子26または原子セル21の窓部213を「第1光学素子」と捉えることもできる。このように捉えたとしても、第1光学素子と第2光学素子との関係において、前述したのと同様の作用効果がある。ただし、原子セル21と光学素子24との間に配置されている光学素子25、26および窓部213のうち、最も光学素子24に近い光学素子25は、入射する光LLの光量が最も多いため、光学素子25での効果が最も高い。すなわち、第2光学素子と原子セルの内部空間との間に複数の光学素子が配置されている場合、その複数の光学素子のうち、最も第2光学素子に近い光学素子を第1光学素子として捉え、第2光学素子による集光点が第1光学素子と第2光学素子との間に位置していることが好ましいと言える。
The first embodiment of the present invention has been described above. In the above-described embodiment, the
<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
図3は、本発明の第2実施形態に係る原子発振器(量子干渉装置の一例)が備える光学素子を説明するための模式図である。 FIG. 3 is a schematic diagram for explaining an optical element included in an atomic oscillator (an example of a quantum interference device) according to the second embodiment of the present invention.
本実施形態は、光学素子の配置および原子セルの構成が異なる以外は、前述した第1実施形態と同様である。 This embodiment is the same as the first embodiment described above except that the arrangement of the optical elements and the configuration of the atomic cell are different.
なお、以下の説明では、第2実施形態に関し、第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図3において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 In the following description, the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 3, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
図3に示す原子発振器1Aは、光源22(光源部)と、原子セル21Aと、光検出器23(受光部)と、光学素子24〜28と、を有する。
The
原子セル21Aは、柱状の貫通孔212を有する胴体部211と、その胴体部211の貫通孔212の両開口を封鎖して気密封止された内部空間Sを形成している1対の窓部213A、214と、を有する。
The
本実施形態では、原子セル21の窓部213Aもレンズ形状(平凸レンズ)をなしている。そして、窓部213Aが光学素子25となっている。これにより、光学素子25は、原子セル21Aと一体で構成されている。これにより、部品点数が少なくなるとともに、原子発振器1Aの小型化を図ることができる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光学素子26、28は、光学素子24と光学素子25との間に配置されている。ここで、光学素子28は、光学素子24と光学素子26との間に配置されている。この光学素子28は、減光フィルターである。これにより、減光した光LLをλ/4板である光学素子26に入射させることができる。そのため、光学素子26での反射光を低減することができる。光学素子28に用いる減光フィルターは、吸収型および反射型のうちのいずれを用いてもよいが、光源22への戻り光を低減する観点から、吸収型を用いることが好ましい。なお、光学素子28として反射型の減光フィルターを用いる場合、後述するような集光点FPを光学素子24と光学素子28との間に位置させることによる効果が顕著となると言える。
In the present embodiment, the
以上のように、「量子干渉装置」の一種である原子発振器1Aは、アルカリ金属が封入されている内部空間Sを有する原子セル21Aと、原子セル21Aに照射する光LLを出射する「光源部」である光源22と、原子セル21Aを透過した光LLを受光する「受光部」である光検出器23と、光源22と内部空間Sとの間に配置されている「第1光学素子」である光学素子28と、光源22と光学素子28との間に配置され、光源22からの光LLを光学素子28との間の位置(集光点FP)に集光させる「第2光学素子」である光学素子24と、を備える。
As described above, the
このような原子発振器1Aによれば、図3に示すように、光源22と光学素子28との間に配置されている光学素子24が光源22からの光LLを光学素子24と光学素子28との間の位置に集束(集光)させるため、光源22からの光LLが光学素子28の入射面(光学素子24側の面)に拡角で入射する。これにより、光学素子28の入射面で光LLが反射しても、その反射光LLR2を発散(拡散)させることができる。そのため、その反射光LLR2が戻り光として光源22に入射する量を少なくし、戻り光による光源22の出力変動(波長変動、強度変動)を低減することができる。その結果、原子発振器1Aの周波数特性を向上させることができる。
According to such an
なお、量子干渉装置の一例(一種)である原子発振器1Aは、量子干渉装置を備えていると言える。そして、原子発振器1Aは、量子干渉装置の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性(例えば発振特性)を発揮させることができる。
It can be said that the
以上、本発明の第2実施形態について説明した。なお、前述した実施形態では、光学素子28を「第1光学素子」と捉えたが、光学素子26または原子セル21Aの窓部213A(光学素子25)を「第1光学素子」と捉えることもできる。このように捉えたとしても、第1光学素子と第2光学素子との関係において、前述したのと同様の作用効果がある。
The second embodiment of the present invention has been described above. In the above-described embodiment, the
窓部213(光学素子25)を「第1光学素子」と捉えた場合、第1光学素子は、原子セル21Aと一体で構成されていると言える。これにより、部品点数を少なくするとともに、原子発振器1Aの小型化を図ることができる。
When the window part 213 (optical element 25) is regarded as a “first optical element”, it can be said that the first optical element is configured integrally with the
2.電子機器
以上説明したような原子発振器1または1Aは、各種電子機器に組み込むことができる。以下、本発明の電子機器について説明する。
2. Electronic Device The
図4は、GPS衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。 FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration when the atomic oscillator of the present invention is used in a positioning system using a GPS satellite.
図4に示す測位システム1100は、GPS衛星1200と、基地局装置1300と、GPS受信装置1400とで構成されている。
A
GPS衛星1200は、測位情報(GPS信号)を送信する。
基地局装置1300は、例えば電子基準点(GPS連続観測局)に設置されたアンテナ1301を介してGPS衛星1200からの測位情報を高精度に受信する受信装置1302と、この受信装置1302で受信した測位情報をアンテナ1303を介して送信する送信装置1304とを備える。
The
The
ここで、受信装置1302は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器1を備える電子機器である。また、受信装置1302で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置1304により送信される。
Here, the
GPS受信装置1400は、GPS衛星1200からの測位情報をアンテナ1401を介して受信する衛星受信部1402と、基地局装置1300からの測位情報をアンテナ1403を介して受信する基地局受信部1404とを備える。
The
以上のような測位システム1100が備える「電子機器」である受信装置1302は、「量子干渉装置」の一種である原子発振器1を備える。これにより、原子発振器1の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性を発揮させることができる。なお、受信装置1302は、原子発振器1に代えて原子発振器1Aを備えてもよい。
The
なお、本発明の電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、パーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター)、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター、地上デジタル放送、携帯電話基地局等に適用することができる。 Note that the electronic apparatus of the present invention is not limited to the above-described ones. For example, a smartphone, a tablet terminal, a watch, a mobile phone, a digital still camera, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), a personal computer (a mobile personal computer). , Laptop personal computer), TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic organizer (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, TV monitor for crime prevention, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments ( Example If, vehicle, aircraft, gauges of a ship), flight simulators, terrestrial digital broadcasting, can be applied to a mobile phone base station or the like.
3.移動体
図5は、本発明の移動体の一例を示す図である。
3. Mobile Object FIG. 5 is a diagram showing an example of the mobile object of the present invention.
この図において、移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源(エンジン)によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、原子発振器1が内蔵されている。
In this figure, a moving
以上のような移動体1500は、「量子干渉装置」の一種である原子発振器1を備える。これにより、原子発振器1の効果(例えば優れた周波数特性)を享受して、優れた特性を発揮させることができる。なお、移動体1500は、原子発振器1に代えて原子発振器1Aを備えてもよい。
The moving
以上、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。 As described above, the quantum interference device, the atomic oscillator, the electronic device, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, but the present invention is not limited to these.
また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。 Moreover, the structure of each part of this invention can be substituted by the thing of the arbitrary structures which exhibit the same function of embodiment mentioned above, and arbitrary structures can also be added.
1…原子発振器、1A…原子発振器、2…パッケージ部、10…制御部、21…原子セル、21A…原子セル、22…光源(光源部)、23…光検出器(受光部)、24…光学素子(第2光学素子)、25…光学素子(第1光学素子)、26…光学素子、27…光学素子(第3光学素子)、28…光学素子(第1光学素子)、30…バイアス電流調整部、31…検波回路、32…変調回路、33…低周波発振器、35…駆動回路、40…信号生成部、42…検波回路、43…電圧制御型水晶発振器、44…変調回路、45…低周波発振器、46…位相同期回路、211…胴体部、212…貫通孔、213…窓部、213A…窓部、214…窓部、241…反射防止膜、1100…測位システム、1200…GPS衛星、1300…基地局装置、1301…アンテナ、1302…受信装置、1303…アンテナ、1304…送信装置、1400…GPS受信装置、1401…アンテナ、1402…衛星受信部、1403…アンテナ、1404…基地局受信部、1500…移動体、1501…車体、1502…車輪、FP…集光点、LL…光、LLR1…反射光、LLR2…反射光、S…内部空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Atomic oscillator, 1A ... Atomic oscillator, 2 ... Package part, 10 ... Control part, 21 ... Atomic cell, 21A ... Atomic cell, 22 ... Light source (light source part), 23 ... Photodetector (light-receiving part), 24 ... Optical element (second optical element), 25 ... Optical element (first optical element), 26 ... Optical element, 27 ... Optical element (third optical element), 28 ... Optical element (first optical element), 30 ... Bias
Claims (13)
前記原子セルに照射する光を出射する光源部と、
前記原子セルを透過した光を受光する受光部と、
前記光源部と前記内部空間との間に配置されている第1光学素子と、
前記光源部と前記第1光学素子との間に配置され、前記光源部からの光を前記第1光学素子との間の位置に集光させる第2光学素子と、を備えることを特徴とする量子干渉装置。 An atomic cell having an internal space in which an alkali metal is enclosed;
A light source unit that emits light to irradiate the atomic cell;
A light receiving portion for receiving light transmitted through the atomic cell;
A first optical element disposed between the light source unit and the internal space;
A second optical element disposed between the light source unit and the first optical element and condensing light from the light source unit at a position between the first optical element and the second optical element. Quantum interference device.
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