JP4952603B2 - Atomic oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、原子発振器に関し、さらに詳しくは、原子発振器を構成する光学系の薄型化技術に関するものである。 The present invention relates to an atomic oscillator, and more particularly to a technique for thinning an optical system constituting the atomic oscillator.
ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属を用いた原子発振器は、原子のエネルギ遷移を利用する際に、原子をガス状態に保つ必要があるため、原子を気密封入したガスセルを高温に保って動作させている。原子発振器の動作原理は、光とマイクロ波を利用した二重共鳴法と、2種類のレーザ光による量子干渉効果(以下CPT:Coherent Population Trappingと記す)を利用する方法に大別されるが、両者共にガスセルに入射した光が、原子ガスにどれだけ吸収されたかを反対側に設けられた検出器で検出することにより、原子共鳴を検知して制御系にて水晶発振器などの基準信号をこの原子共鳴に同期させて出力を得ている。ここで、CPTを利用した原子発振器は、発光素子、ガスセル、及び受光素子を一体的に構成して光学系を形成している(特許文献1参照)。
しかし、特許文献1に開示されている従来の光学系の構成では、図8に示すように発光素子33、受動光学素子34、ガスセル35、及び受光素子30が縦積みに配置されている。このため、最上面に配置した受光素子30を電気的に接続するボンディングワイヤ31が長くなり、モジュールの実装作業が複雑化するといった問題と、受光素子30から得られる信号が微弱なため、ノイズの影響を受けやすくなりS/N特性が良くないといった問題があった。また、各部品を積み重ねるため、光学系の高さ寸法が大きくなり小型化、薄型化に対して不利であった。更に、各部品を積み重ねて、ボンディングワイヤ31を接続した後に光学系の調整を行なうため、発光素子33と受光素子30の光軸がずれていた場合、或いは何れかの部品が不良の場合には、再度ボンディングワイヤ31を取り外して、最初から部品の組付けを行なわなければならず、リペア、部品交換に時間が掛かり煩わしかった。
However, in the configuration of the conventional optical system disclosed in Patent Document 1, the
このような従来の課題を解決するために、図7のように、発光素子42、ガスセル43、及び受光素子48を同一平面上の面方向に沿って順次配置し、ミラー46とミラー49により光を屈曲することにより、光学系を薄型化し、且つ各部品のリペア及び交換を容易にした光学系が提案されている。しかし、発光素子42は一般的に面発光型のVCSELが使用されるため、VCSEL固有の突然死と呼ばれる故障が起こる可能性が高かった。また、光の出射方向がガスセルの入射面に直交しない方向であるため、ミラー46等の光学素子が必要となり、その分、光学系の高さが高くなり、且つ部品点数が多くなるため、それに伴う調整時間が長くなるといった問題がある。
本発明は、係る課題に鑑みてなされたものであり、発光素子として端面発光型のレーザダイオードを使用して発光素子の信頼性を高め、且つ、発光素子、ガスセル、及び受光素子を同一平面上の面方向に沿って順次配置することにより、小型化、薄型化を実現した光学系を備えた原子発振器を提供することを目的とする。
In order to solve such a conventional problem, as shown in FIG. 7, the
The present invention has been made in view of the above problems, and uses an edge-emitting laser diode as a light emitting element to improve the reliability of the light emitting element, and the light emitting element, the gas cell, and the light receiving element are arranged on the same plane. It is an object to provide an atomic oscillator including an optical system that is reduced in size and thickness by being sequentially arranged along the surface direction.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1]波長が異なるコヒーレント光としての2種類の共鳴光を入射したときの量子干渉効果による光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器の光学系であって、前記各共鳴光を出射するコヒーレント光源と、該コヒーレント光源の出射側に配置されガス状の金属原子を封入すると共に、該金属原子ガス中に前記各共鳴光を通過させるガスセルと、該ガスセルを通過した光を検出する光検出手段と、を備え、前記コヒーレント光源を端面発光型のレーザダイオードにより構成して前記各共鳴光を前記ガスセルに直接照射したことを特徴とする。 Application Example 1 An optical system of an atomic oscillator that controls an oscillation frequency using light absorption characteristics due to a quantum interference effect when two types of resonance light as coherent light having different wavelengths are incident. A coherent light source that emits light, a gas cell that is disposed on the emission side of the coherent light source, encloses gaseous metal atoms, allows the resonance light to pass through the metal atom gas, and light that has passed through the gas cell. And a light detecting means for detecting, wherein the coherent light source is constituted by an edge-emitting laser diode, and the resonance light is directly irradiated onto the gas cell.
本発明の原子発振器は、レーザ光などのコヒーレント光の量子干渉効果を利用したものである。この方式は、2つの基底準位が共鳴光を受けて、共通の励起準位と共鳴結合している3準位系(例えばΛ型準位系)において、同時に照射される2つの共鳴光の周波数が正確に基底準位1と基底準位2のエネルギ差に一致すると、3準位系は2つの基底準位の重ね合わせの状態になり、励起準位3への励起が停止する。CPTはこの原理を利用して、2つの共鳴光の一方或いは両方の波長を変化させたときに、ガスセルでの光吸収が停止する状態を検出して利用するものである。そして、本発明の光学系は、コヒーレント光源として、端面発光型のレーザダイオードを使用する。このレーザダイオードは、光の出射方向が水平なため、ミラー等の光学素子が不要となるので、光学系を更に小型化、薄型化することができる。また、面発光型素子のVCSELに比べて突然死といった故障が少なくなるので、信頼性が高くなる。
The atomic oscillator of the present invention utilizes the quantum interference effect of coherent light such as laser light. In this method, two ground levels of two resonant lights irradiated simultaneously in a three-level system (for example, a Λ-type level system) in which two ground levels receive resonant light and are resonantly coupled with a common excitation level. When the frequency exactly matches the energy difference between the ground level 1 and the ground level 2, the three-level system becomes a superposition state of the two ground levels, and the excitation to the
[適用例2]前記光検出手段を導波路型受光素子により構成したことを特徴とする。 Application Example 2 The optical detection means is constituted by a waveguide type light receiving element.
端面発光型のレーザダイオードは光が水平方向に出射するため、光検出手段を同一平面上の面方向に沿って順次配置するためには、光検出手段の受光面も水平方向であることが必要である。そこで本発明では、光検出手段を導波路型受光素子により構成する。この導波路型受光素子は、光を導く導波路と光検出素子が一体的に構成された素子であり、その導波路に入射した光を光検出素子の受光面に導いて光を検出する。これにより、光学系を更に小型化、薄型化することができる。 Since the edge-emitting laser diode emits light in the horizontal direction, the light receiving surface of the light detection means must also be horizontal in order to sequentially arrange the light detection means along the plane direction on the same plane. It is. Therefore, in the present invention, the light detecting means is constituted by a waveguide type light receiving element. The waveguide type light receiving element is an element in which a waveguide for guiding light and a light detecting element are integrally formed, and light incident on the waveguide is guided to a light receiving surface of the light detecting element to detect light. Thereby, the optical system can be further reduced in size and thickness.
[適用例3]前記コヒーレント光源と前記光検出手段とを対向配置したことを特徴とする。 Application Example 3 The coherent light source and the light detection unit are arranged to face each other.
端面発光型のレーザダイオード(コヒーレント光源)の出射面と導波路型受光素子(光検出手段)の受光面は夫々水平方向に配置されているので、夫々の面を対向するように配置する。これにより、光学系の高さは、コヒーレント光源と光検出手段の何れか高い方の高さとなり、光学系を極限まで薄型化することができる。 Since the emission surface of the edge emitting laser diode (coherent light source) and the light receiving surface of the waveguide type light receiving element (light detecting means) are arranged in the horizontal direction, they are arranged so as to face each other. As a result, the height of the optical system is the higher of the coherent light source and the light detection means, and the optical system can be made as thin as possible.
[適用例4]波長が異なるコヒーレント光としての2種類の共鳴光を入射したときの量子干渉効果による光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器の光学系であって、前記各共鳴光を出射するコヒーレント光源と、該コヒーレント光源の出射側に配置されガス状の金属原子を封入すると共に、該金属原子ガス中に前記各共鳴光を通過させるガスセルと、該ガスセルを通過した光の光路を変換する光路変換手段と、該光路変換手段により変換された光を検出する光検出手段と、を備え、前記コヒーレント光源を端面発光型のレーザダイオードにより構成したことを特徴とする。 Application Example 4 An optical system of an atomic oscillator that controls an oscillation frequency by using a light absorption characteristic due to a quantum interference effect when two types of resonance light as coherent light having different wavelengths are incident. A coherent light source that emits light, a gas cell that is disposed on the emission side of the coherent light source, encloses gaseous metal atoms, allows the resonance light to pass through the metal atom gas, and a light cell that has passed through the gas cell. An optical path conversion means for converting an optical path and a light detection means for detecting light converted by the optical path conversion means, wherein the coherent light source is constituted by an edge-emitting laser diode.
本発明はコヒーレント光源として端面発光型のレーザダイオードを使用し、光検出手段としては導波路型受光素子より低コストの従来の面受光型フォトダイオードを使用する。従って、水平方向に出射した共鳴光はそのままでは受光できないので、一旦ミラー等の光路変換手段により屈曲させてから光検出手段で受光する。これにより、従来の構成からミラーを1つ削減することができる。 In the present invention, an edge-emitting laser diode is used as a coherent light source, and a conventional surface-receiving photodiode that is lower in cost than a waveguide-type light-receiving element is used as a light detection means. Therefore, since the resonance light emitted in the horizontal direction cannot be received as it is, it is once bent by an optical path changing means such as a mirror and then received by the light detecting means. Thereby, one mirror can be reduced from the conventional configuration.
[適用例5]前記光検出手段を前記コヒーレント光源と同一側に併置し、前記光路変換手段により変換された光を再び前記ガスセルに入射して、該ガスセルを再び通過した光を前記光検出手段により検出する構成としたことを特徴とする。 Application Example 5 The light detection unit is arranged on the same side as the coherent light source, the light converted by the optical path conversion unit is incident on the gas cell again, and the light that has passed through the gas cell again is the light detection unit. It is characterized by having a configuration to detect by.
ガスセルを通過した光は、ガスセルの光路が長いほど、原子と光との相互作用が大きくなることでS/Nが良くなる。そこで本発明では、ガスセルを通過した光をミラー等の光路変換手段により屈曲させ、その光を再びガスセルに入射させる。これにより、ガスセルの光路が2倍となり信号のS/Nを向上させることができる。 The light that has passed through the gas cell has a higher S / N ratio due to the larger interaction between the atoms and light as the optical path of the gas cell is longer. Therefore, in the present invention, the light passing through the gas cell is bent by an optical path changing means such as a mirror, and the light is incident on the gas cell again. Thereby, the optical path of the gas cell is doubled, and the S / N of the signal can be improved.
[適用例6]前記コヒーレント光源から発光された光を集光し、且つ平行光に補正する受動光学素子を前記コヒーレント光源と前記ガスセルとの間に配置したことを特徴とする。 Application Example 6 A passive optical element that condenses light emitted from the coherent light source and corrects the light to parallel light is disposed between the coherent light source and the gas cell.
光学系には、コヒーレント光源から出射された光を集光して、平行光になるように補正するためにレンズや光の偏光状態を変える波長板といった受動光学素子が使用される。この受動光学素子は、ガスセルに入射する前であればどこに配置しても構わない。そこで本発明では、受動光学素子をコヒーレント光源とガスセルとの間に配置する。これにより、光を正確に光検出手段に入射させることができる。 In the optical system, a passive optical element such as a lens or a wave plate that changes the polarization state of the light is used in order to collect the light emitted from the coherent light source and correct it so as to become parallel light. This passive optical element may be disposed anywhere before entering the gas cell. Therefore, in the present invention, the passive optical element is disposed between the coherent light source and the gas cell. Thereby, light can be accurately incident on the light detection means.
[適用例7]前記コヒーレント光は、レーザ光であることを特徴とする。 Application Example 7 The coherent light is laser light.
普通の光は、いろいろな波長が混ざり位相がランダムな光である。これに対してレーザ光は波長の単色性が良く、位相の揃った光である。このような光の波長や位相の安定性の尺度としてコヒーレンスが定義されている。コヒーレンスが良い、すなわち波長や位相が安定な光は量子干渉効果を起こすことができる。その点ではレーザ光は最適である。 Ordinary light is light in which various wavelengths are mixed and the phase is random. On the other hand, laser light has good monochromaticity in wavelength and is light with a uniform phase. Coherence is defined as a measure of the stability of the wavelength and phase of light. Light with good coherence, that is, with stable wavelength and phase, can cause a quantum interference effect. In that respect, laser light is optimal.
[適用例8]前記ガス状の金属原子は、ルビジウム、又はセシウムであることを特徴とする。 Application Example 8 The gaseous metal atom is rubidium or cesium.
セシウム原子を使えば、精度の高い原子発振器を実現できる。また、ルビジウム原子はマイクロ波遷移周波数が6.8GHzとセシウム原子の9.2GHzに比べ低いため使いやすい。よって、原子発振器の要求性能と利便性を考慮して、いずれかの金属原子を選ぶことができる。 If cesium atoms are used, a highly accurate atomic oscillator can be realized. In addition, rubidium atoms are easy to use because the microwave transition frequency is lower than 6.8 GHz and 9.2 GHz of cesium atoms. Therefore, any metal atom can be selected in consideration of the required performance and convenience of the atomic oscillator.
[適用例9]上記構成による光学系を原子発振器に備えたことを特徴とする。 Application Example 9 An optical oscillator having the above configuration is provided in an atomic oscillator.
コヒーレント光源として、端面発光型のレーザダイオードを使用することで、光学系を更に小型化、薄型化することができる。また、面発光型素子のVCSELに比べて突然死といった故障が少なくなるので、信頼性が高い原子発振器を提供することができる。 By using an edge-emitting laser diode as a coherent light source, the optical system can be further reduced in size and thickness. In addition, since a failure such as a sudden death is reduced as compared with a VCSEL of a surface light emitting element, an atomic oscillator with high reliability can be provided.
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図1は本発明の実施形態に係る原子発振器の光学系の要部構成図である。この光学系1は、波長が異なるコヒーレント光としての2種類の共鳴光を入射したときの量子干渉効果による光吸収特性を利用して発振周波数を制御する原子発振器100の光学系1であって、各共鳴光を出射するコヒーレント光源2と、コヒーレント光源2から出射された光3を集光し、且つ平行光に補正する等の処理を行なう受動光学素子4と、受動光学素子4の出射側に配置されガス状の金属原子を封入すると共に、金属原子ガス中に各共鳴光を通過させるガスセル6と、ガスセル6を通過した光7を検出する光検出器(光検出手段)8と、光検出器8から検出された信号により、発振周波数を制御する周波数制御回路9と、を備えて構成されている。尚、本発明の主旨は、原子発振器を構成する光学系の構成にあるので、原子発振器の周波数制御についての詳細な説明は省略する。
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a configuration diagram of a main part of an optical system of an atomic oscillator according to an embodiment of the present invention. This optical system 1 is an optical system 1 of an
即ち、本実施形態の原子発振器100は、レーザ光などのコヒーレント光の量子干渉を利用したものである。この方式は、2つの基底準位が共鳴光を受けて、共通の励起準位と共鳴結合している系において、同時に照射される2つの共鳴光の周波数が正確に基底準位1と基底準位2のエネルギ差に一致すると、原子は2つの基底準位の重ね合わせの状態になり、励起準位3への励起が停止する。CPTはこの原理を利用して、2つの共鳴光の一方或いは両方の波長を変化させたときに、ガスセルでの光吸収が停止する状態を検出して利用するものである(詳細は後述する)。そして、本発明の光学系1は、コヒーレント光源2として、端面発光型のレーザダイオードを使用する。このレーザダイオードは、光の出射方向が水平なため、ミラー等の光学素子が不要となるので、光学系1を更に小型化、薄型化することができる。また、面発光型素子のVCSELに比べて突然死といった故障が少なくなるので、信頼性が高くなる。
尚、本実施形態のコヒーレント光は、レーザ光を使用している。レーザ光は波長の単色性がよく、位相の揃った光である。このような光の波長や位相の安定性の尺度としてコヒーレンスが定義されている。コヒーレンスがよい、すなわち波長や位相が安定な光は量子干渉効果を起こすことができる。その点でレーザ光は最適である。また、ガスセル6に使用するガス状の金属原子は、ルビジウム、又はセシウムである。例えば、1次原子標準器に使われるセシウム原子を使えば、精度の高い原子発振器を実現できる。また2次標準器で使われるルビジウム原子は、マイクロ波遷移周波数がセシウム原子より低いため利便性がよく、これを使えば小型で低価格な原子発振器を実現できる。従って、金属原子に何を用いるかは、使用目的により選択すればよい。なお、本実施例ではルビジウム、セシウムを用いたが、3準位系を持った原子であればどのような原子であっても構わない。
That is, the
The coherent light in this embodiment uses laser light. Laser light has good monochromaticity in wavelength and has a uniform phase. Coherence is defined as a measure of the stability of the wavelength and phase of light. Light having good coherence, that is, light having a stable wavelength and phase can cause a quantum interference effect. In that respect, laser light is optimal. Moreover, the gaseous metal atom used for the
図2はCPT方式による原子の3準位系を説明する一例である。原子発振器に用いられるルビジウムやセシウムの基底準位は、核スピンIと電子の全角運動量Jとの相互作用による超微細構造により2種類の基底準位に分かれている。これらの基底準位の原子は光を吸収して、よりエネルギの高い準位へ励起する。また、図2の様に2つの基底準位が光を受けて、共通の励起準位と共鳴結合している状態を2光子共鳴と言う。図2において、基底準位1(23)と基底準位2(24)は準位のエネルギが若干異なるため、共鳴光もそれぞれ共鳴光1(20)と共鳴光2(22)で波長が若干異なる。同時に照射される共鳴光1(20)と共鳴光2(22)の周波数差(波長の差)が正確に基底準位1(23)と基底準位2(24)のエネルギ差に一致すると、図2の系は2つの基底準位の重ね合わせ状態になり、励起準位21への励起が停止する。CPTはこの原理を利用して、共鳴光1(20)と共鳴光2(22)のどちらかまたは両方の波長を変化させたときに、ガスセル3での光吸収(つまり励起準位21への転換)が停止する状態を検出、利用する方式である。 FIG. 2 is an example for explaining a three-level system of atoms by the CPT method. The rubidium and cesium ground levels used in the atomic oscillator are divided into two kinds of ground levels by the hyperfine structure due to the interaction between the nuclear spin I and the total angular momentum J of the electrons. These ground level atoms absorb light and excite to higher energy levels. A state in which two ground levels receive light and are resonantly coupled to a common excitation level as shown in FIG. 2 is called two-photon resonance. In FIG. 2, since the ground level 1 (23) and the ground level 2 (24) have slightly different level energies, the resonant light also has a wavelength slightly different between the resonant light 1 (20) and the resonant light 2 (22), respectively. Different. When the frequency difference (wavelength difference) between the resonant light 1 (20) and the resonant light 2 (22) irradiated at the same time exactly matches the energy difference between the ground level 1 (23) and the ground level 2 (24), The system shown in FIG. 2 enters a superposition state of two ground levels, and excitation to the excitation level 21 stops. The CPT utilizes this principle to absorb light in the gas cell 3 (that is, to the excitation level 21) when the wavelength of one or both of the resonant light 1 (20) and the resonant light 2 (22) is changed. This is a method of detecting and using a state where the conversion is stopped.
図3(a)は本発明の第1の実施形態に係る光学系1aの構成を模式化した図である。同じ構成要素には図1と同じ参照番号を付して説明する。この光学系1aは、台座10の上に設置された端面発光型レーザダイオード(コヒーレント光源)2、受動光学素子4、ガスセル6、及び台座12の上に設置したフォトダイオード(導波路型受光素子:光検出器)8を基板11上の面方向に沿って順次配置し、夫々の素子が図示しないボンディングワイヤにより基板11に電気的に接続されている。尚、受動光学素子4は必ずしも必要なものではなく、省略しても構わない。
FIG. 3A is a diagram schematically showing the configuration of the
即ち、本実施形態の光学系1aは、コヒーレント光源として、端面発光型のレーザダイオード2を使用する。このレーザダイオード2は、光の出射方向が水平なため、ミラー等の光学素子が不要となるので、光学系を更に小型化、薄型化することができる。また、面発光型素子のVCSELに比べて突然死といった故障が少なくなるので、信頼性が高くなる。また、端面発光型のレーザダイオード2は光3が水平方向に出射するため、フォトダイオード8を同一平面上の面方向に沿って順次配置するためには、フォトダイオード8の受光面も水平方向であることが必要である。そこで本実施形態では、フォトダイオード8を導波路型受光素子により構成する。この導波路型受光素子は、光を導く導波路と光検出素子が一体的に構成された素子であり、その導波路に入射した光を光検出素子の受光面に導いて光を検出する。これにより、光学系を更に小型化、薄型化することができる。また、端面発光型のレーザダイオード2の出射面とフォトダイオード8の受光面は夫々水平方向に配置されているので、夫々の面を対向するように配置することにより、光学系1aの高さは、端面発光型のレーザダイオード2とフォトダイオード8の何れか高い方の素子の高さとなり、光学系1aを極限まで薄型化することができる。
尚、フォトダイオード8に導波路型受光素子より低コストの従来の面受光型のフォトダイオード8aを使用する場合は、図3(b)のように、基板13にフォトダイオード8aを取り付けて、基板13を台座12に対して直角に設置する。
In other words, the
When a conventional surface-receiving
図4は本発明の第2の実施形態に係る光学系1bの構成を模式化した図である。同じ構成要素には図3と同じ参照番号を付して説明する。この光学系1bは、台座10の上に設置された端面発光型レーザダイオード(コヒーレント光源)2と、同じ台座10の側面に設置したフォトダイオード(光検出器)8aと、ガスセル6と、ミラー(光路変換手段)14と、を備えて構成され、ミラー14により反射された光を再びガスセル6に入射して、このガスセル6を再び通過した光3aをフォトダイオード8aにより検出する構成である。また、夫々の素子は図示しないボンディングワイヤにより基板11に電気的に接続されている。尚、受動光学素子4は図示を省略している。
即ち、フォトダイオード8aと端面発光型レーザダイオード2とをガスセル6に対して同一側に併置し、ミラー14により光路変換された光を再びガスセル6に入射して、このガスセル6を再び通過した光3aをフォトダイオード8aにより検出する構成とした。ガスセル6を通過した光3は、ガスセル6の光路が長いほど、原子と光との相互作用が大きくなることでS/Nが良くなる。そこで本実施形態では、ガスセル6を通過した光3をミラー14により反射させ、その光を再びガスセル6に入射させる。これにより、ガスセル6の光路が2倍となり信号のS/Nを向上させることができる。
FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the
That is, the
図5は本発明の第3の実施形態に係る光学系1cの構成を模式化した図である。同じ構成要素には図3と同じ参照番号を付して説明する。この光学系1cは、台座10の上に設置された端面発光型レーザダイオード(コヒーレント光源)2と、ガスセル6と、ミラー(光路変換手段)14と、基板11に設置したフォトダイオード(光検出器)8aと、を備えて構成され、ミラー14により反射された光をフォトダイオード8aにより検出する構成である。また、夫々の素子は図示しないボンディングワイヤにより基板11に電気的に接続されている。尚、受動光学素子4は図示を省略している。
即ち、本発明はコヒーレント光源として端面発光型のレーザダイオード2を使用し、光検出器としては導波路型受光素子より低コストの従来の面受光型フォトダイオード8aを使用する。従って、水平方向に出射した共鳴光はそのままでは受光できないので、一旦ミラー14により反射させてから面受光型フォトダイオード8aで受光する。これにより、従来の構成からミラーを1つ削減することができる。
FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of an
That is, the present invention uses the edge-emitting laser diode 2 as a coherent light source, and uses a conventional surface-receiving
図6は本発明の第4の実施形態に係る光学系1dの構成を模式化した図である。同じ構成要素には図3と同じ参照番号を付して説明する。この光学系1dは、基板17上にIC18、19等を搭載した回路基板にスペーサ50を介して図3(a)の光学系1aを搭載したものである。即ち、図3(a)の光学系1aは、台座10、12により、基板11の上面には空間が生じる。そこで、台座10、12の高さを短くして基板15、16に夫々端面発光型レーザダイオード2及びフォトダイオード8を設置し、基板15、16と基板17をスペーサ50により浮かすことにより、同じスペースに基板を2枚実装することが可能となる。スペースを有効に利用することにより、原子発振器として小型化することができる。
FIG. 6 is a diagram schematically showing the configuration of an
1 光学系、2 コヒーレント光源、3 共鳴光、4 受動光学素子、5 ガスセル、8 光検出器、9 周波数制御回路、100 原子発振器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Optical system, 2 Coherent light source, 3 Resonant light, 4 Passive optical element, 5 Gas cell, 8 Photo detector, 9 Frequency control circuit, 100 Atomic oscillator
Claims (3)
第1の基板と、
前記第1の基板の一方の面側に固定された第1の台座と、
前記第1の台座に固定され、前記第1の基板の一方の面に沿った方向に光を出射する端
面発光型のレーザダイオードと、
前記第1の基板の一方の面に固定されて、前記端面発光型のレーザダイオードから出射
した光が前記共鳴光として入射され、ガス状のアルカリ金属原子が封入されたガスセルと
、
前記第1の基板の一方の面側に固定された第2の台座と、
前記第2の台座に固定されて、該ガスセルを通過した前記共鳴光を検出する光検出手段
と、
前記端面発光型のレーザダイオードの光の出射面と前記光検出手段の受光面とが前記ガ
スセルを介して対向する構成と、を備えたことを特徴とする原子発振器。 An atomic oscillator using the quantum interference effect by resonant light,
A first substrate;
A first pedestal fixed to one surface side of the first substrate;
An end that is fixed to the first base and emits light in a direction along one surface of the first substrate.
A surface emitting laser diode;
Fixed from one surface of the first substrate and emitted from the edge-emitting laser diode
Gas that is incident as the resonance light and in which gaseous alkali metal atoms are sealed,
A second pedestal fixed to one surface side of the first substrate;
A light detection means fixed to the second pedestal for detecting the resonance light that has passed through the gas cell;
An atomic oscillator comprising: a light emitting surface of the edge-emitting laser diode; and a light receiving surface of the light detecting unit facing each other through the gas cell.
前記スペーサによって支持され、前記第1の台座が固定された第2の基板と、 A second substrate supported by the spacer and to which the first pedestal is fixed;
前記スペーサによって支持され、前記第2の台座が固定された第3の基板と、 A third substrate supported by the spacer and to which the second pedestal is fixed;
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の原子発振器。The atomic oscillator according to claim 1, further comprising:
持するスペーサを備え、With a spacer to hold,
前記第1の台座および前記第2の台座は基板であることを特徴とする請求項1記載の原 2. The original according to claim 1, wherein the first pedestal and the second pedestal are substrates.
子発振器。Child oscillator.
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