JPH03101419A - 光トラップ方式原子発振器 - Google Patents
光トラップ方式原子発振器Info
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- JPH03101419A JPH03101419A JP23712989A JP23712989A JPH03101419A JP H03101419 A JPH03101419 A JP H03101419A JP 23712989 A JP23712989 A JP 23712989A JP 23712989 A JP23712989 A JP 23712989A JP H03101419 A JPH03101419 A JP H03101419A
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Landscapes
- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、小型でかつ周波数確度の優れた原子発振器に
関するものである。
関するものである。
（従来の技術）
一般に発振器の周波数短期安定度は、共鳴のＱとＳＮ比
によって決定される。従来の受動型原子発振器の場合、
Ｑを大きくする（即ち、共鳴線幅を狭くする）ために、
以下の２種類の方法が用いられている。
によって決定される。従来の受動型原子発振器の場合、
Ｑを大きくする（即ち、共鳴線幅を狭くする）ために、
以下の２種類の方法が用いられている。
従来のセシウム原子発振器の場合、セシウム原子ビーム
に垂直にマイクロ波を照射して、ドプラ広がり線幅を除
去している。この場合の共鳴線幅は、セシウム原子−マ
イクロ波相互作用時間の逆数に反比例する。従って、相
互作用領域を空間的に分離し、その間の干渉を利用する
ことにより共鳴線幅を狭くしている（ラムゲイ共鳴法）
。この方法の欠点は、相互作用領域間のマイクロ波位相
差により共鳴周波数がシフトすることである。実際の装
置では、原ゴビームの方向を反転させることによりシフ
トを補正しているが、その補正精度が周波数確度を決定
する主要要因になっている。
に垂直にマイクロ波を照射して、ドプラ広がり線幅を除
去している。この場合の共鳴線幅は、セシウム原子−マ
イクロ波相互作用時間の逆数に反比例する。従って、相
互作用領域を空間的に分離し、その間の干渉を利用する
ことにより共鳴線幅を狭くしている（ラムゲイ共鳴法）
。この方法の欠点は、相互作用領域間のマイクロ波位相
差により共鳴周波数がシフトすることである。実際の装
置では、原ゴビームの方向を反転させることによりシフ
トを補正しているが、その補正精度が周波数確度を決定
する主要要因になっている。
一方、従来のルビジウム原子発振器の場合、ルビジウム
原子蒸気を封入した蓄積容器に緩衝ガスを加え、ルビジ
ウム原子と緩衝ガス分子との衝突によりルビジウム原子
のドリフト速度を小さくしている。これにより、ドプラ
広がり線幅や衝突法がり線幅を狭くすることができる。
原子蒸気を封入した蓄積容器に緩衝ガスを加え、ルビジ
ウム原子と緩衝ガス分子との衝突によりルビジウム原子
のドリフト速度を小さくしている。これにより、ドプラ
広がり線幅や衝突法がり線幅を狭くすることができる。
この方法の欠点は、ルビジウム原子と１Ｍ街ガス分子の
衝突により、共鳴周波数がシフトすることである。この
シフト量は緩衝ガスの圧力によって変動し、周波数確度
劣化要因となっている。
衝突により、共鳴周波数がシフトすることである。この
シフト量は緩衝ガスの圧力によって変動し、周波数確度
劣化要因となっている。
これらの方法に対し、双曲面状の静電ポテンシャル中に
イオンをトラップする方法が提案されている。実際には
、静電界だけでは閉じ込めは不可能であるので、同時に
静磁界または高周波電界を印加する。この方法では、イ
オン−マイクロ波相互作用時間を長くすることができる
ので、共鳴線幅を非常に狭くすることができる。また、
緩衝ガスや蓄積容器を用いないので、衝突による周波数
シフトも存在しない。しかし、イオンの温度が高いため
２次ドプラ効果による周波数シフトが非常に大きいとい
う欠点がある。この問題はレーザ冷却の技術によって解
決することが出来る。このレーザ冷却の原理を簡単に説
明する。イオンの共鳴周波数をν１、トラップ内の調和
振動周波数をＦとする時、トラップされたイオンに周波
数ｖ、−Ｆのレーザ光を照射すると、イオンはレーザ光
を吸収して励起された後、周波数υ２の蛍光を放出し、
ｈＦの運動エネルギーを失う（ｈはブランク定数）。こ
の過程を繰り返すことにより、イオンは冷却される。こ
の方法の実用上の欠点は、冷却用レーザの問題であると
考えられる。現在有望視されている主なイオンとその共
鳴波長、光源は以下の通りである。
イオンをトラップする方法が提案されている。実際には
、静電界だけでは閉じ込めは不可能であるので、同時に
静磁界または高周波電界を印加する。この方法では、イ
オン−マイクロ波相互作用時間を長くすることができる
ので、共鳴線幅を非常に狭くすることができる。また、
緩衝ガスや蓄積容器を用いないので、衝突による周波数
シフトも存在しない。しかし、イオンの温度が高いため
２次ドプラ効果による周波数シフトが非常に大きいとい
う欠点がある。この問題はレーザ冷却の技術によって解
決することが出来る。このレーザ冷却の原理を簡単に説
明する。イオンの共鳴周波数をν１、トラップ内の調和
振動周波数をＦとする時、トラップされたイオンに周波
数ｖ、−Ｆのレーザ光を照射すると、イオンはレーザ光
を吸収して励起された後、周波数υ２の蛍光を放出し、
ｈＦの運動エネルギーを失う（ｈはブランク定数）。こ
の過程を繰り返すことにより、イオンは冷却される。こ
の方法の実用上の欠点は、冷却用レーザの問題であると
考えられる。現在有望視されている主なイオンとその共
鳴波長、光源は以下の通りである。
イオン 共鳴波長 光源バリウムイオン
４９３ｎｍ 色素レーザイッテルビウムイオ
ン ３８９ｎｍ 色素レーザ＋２次高調波 水銀イオン １９４ｎｍ 色素レーザ＋２
次高調波 十和周波数混合 このように、少なくとも周波数安定化された色素レーザ
（及びその励起用光源）が必要であり、さらには波長変
換用の光非線形素子（高調波発生器、周波数混合器）が
必要となることが多い。
４９３ｎｍ 色素レーザイッテルビウムイオ
ン ３８９ｎｍ 色素レーザ＋２次高調波 水銀イオン １９４ｎｍ 色素レーザ＋２
次高調波 十和周波数混合 このように、少なくとも周波数安定化された色素レーザ
（及びその励起用光源）が必要であり、さらには波長変
換用の光非線形素子（高調波発生器、周波数混合器）が
必要となることが多い。
従って、この方法で装置の小型化・経済化を行うことは
非常に困難であると予想される。
非常に困難であると予想される。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、従来の原子発振器は周波数確度が劣り、ま
た装置が大型化するという欠点があった。
た装置が大型化するという欠点があった。
本発明は、レーザ光によって光トラップされた原子を用
いることにより、周波数確度の優れた小型原子発振器を
実現することを目的とする。
いることにより、周波数確度の優れた小型原子発振器を
実現することを目的とする。
本発明は原子ビームを発生させるための原子ビーム炉と
、前記原子ビームを冷却するための′冷却用レーザと、
前記原子ビームを単一エネルギー状態にするためのポン
プ用レーザと、冷却された前記原子ビームをトラップす
るためのトラップ用レーザと、周波数可変電磁波発生手
段と、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電磁
波による前記原子ビームにおける共Ｄ！％遷移を検出す
るための共鳴検出手段と、前記周波数可変電磁波発生手
段の周波数を制御するための周波数制御手段とを備え、
前記原子ビーム発生炉で発生させた原子ビームに前記冷
却用レーザと前記ポンプ用レーザからの出力光を照射し
て原子ビームの冷却及び単一エネルギー状態化を行った
後、前記トラップ用レーザの出力光で原子ビームをトラ
ップし、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電
磁波の周波数を所定の周波数シフト量だけシフトさせて
トラップされた原子ビームに照射し、前記電磁波によっ
て銹起された原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴検出手段
によって検出した第１の共鳴出力と、前記原子ビーム発
生炉で発生させた原子ビームに前記冷却用レーザと前記
ポンプ用レーザからの出力光を照射して原子ビームの冷
却及び単一エネルギー状態化を行った後、前記トラップ
用レーザの出力光で原子ビームをトラップし、前記周波
数可変電磁波発生手段で発生させた電磁波の周波数を所
定の周波数シフト量だけ反対側にシフトさせてトラップ
された原子ビームに照射し、前記電磁波によって誘起さ
れた原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴検出手段によって
検出した第２の共鳴出力との差が小さくなるように前記
周波数可変電磁波発生手段の周波数が前記周波数制御手
段によって制御されることを特徴とする光トラップ方式
原子発振器。
、前記原子ビームを冷却するための′冷却用レーザと、
前記原子ビームを単一エネルギー状態にするためのポン
プ用レーザと、冷却された前記原子ビームをトラップす
るためのトラップ用レーザと、周波数可変電磁波発生手
段と、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電磁
波による前記原子ビームにおける共Ｄ！％遷移を検出す
るための共鳴検出手段と、前記周波数可変電磁波発生手
段の周波数を制御するための周波数制御手段とを備え、
前記原子ビーム発生炉で発生させた原子ビームに前記冷
却用レーザと前記ポンプ用レーザからの出力光を照射し
て原子ビームの冷却及び単一エネルギー状態化を行った
後、前記トラップ用レーザの出力光で原子ビームをトラ
ップし、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電
磁波の周波数を所定の周波数シフト量だけシフトさせて
トラップされた原子ビームに照射し、前記電磁波によっ
て銹起された原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴検出手段
によって検出した第１の共鳴出力と、前記原子ビーム発
生炉で発生させた原子ビームに前記冷却用レーザと前記
ポンプ用レーザからの出力光を照射して原子ビームの冷
却及び単一エネルギー状態化を行った後、前記トラップ
用レーザの出力光で原子ビームをトラップし、前記周波
数可変電磁波発生手段で発生させた電磁波の周波数を所
定の周波数シフト量だけ反対側にシフトさせてトラップ
された原子ビームに照射し、前記電磁波によって誘起さ
れた原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴検出手段によって
検出した第２の共鳴出力との差が小さくなるように前記
周波数可変電磁波発生手段の周波数が前記周波数制御手
段によって制御されることを特徴とする光トラップ方式
原子発振器。
静電ポテンシャルによるトラップは荷電粒子にしか適用
できないが、レーザ光による光トラップは中性原子にも
適用することができる。この光トラップは２段階からな
る。第１段階は原子ビームの低速化である。原子ビーム
の進行方向と反対側から、原子の共鳴周波数υ、よりδ
νだけ低周波側にシフトさせたレーザ光を照射する。こ
の時、ｖ−ｃδν／υｒ（ｃは光速）なる速度を有する
原子は、レーザ光を吸収して励起された後、周波数ν、
の蛍光を放出し、ｈδνの運動エネルギーを失う。運動
エネルギーを失って低速化された原子はレーザ光に共鳴
しなくなるため、このままでは十分な低速化はできない
。このため、印加磁界による共鳴周波数の同調、または
レーザ光の周波数の同調を行う。
できないが、レーザ光による光トラップは中性原子にも
適用することができる。この光トラップは２段階からな
る。第１段階は原子ビームの低速化である。原子ビーム
の進行方向と反対側から、原子の共鳴周波数υ、よりδ
νだけ低周波側にシフトさせたレーザ光を照射する。こ
の時、ｖ−ｃδν／υｒ（ｃは光速）なる速度を有する
原子は、レーザ光を吸収して励起された後、周波数ν、
の蛍光を放出し、ｈδνの運動エネルギーを失う。運動
エネルギーを失って低速化された原子はレーザ光に共鳴
しなくなるため、このままでは十分な低速化はできない
。このため、印加磁界による共鳴周波数の同調、または
レーザ光の周波数の同調を行う。
これらの方法により十分低速化された原子は次に放射圧
または双極子力によってトラップされる。放射圧トラッ
プの場合、ｘ、ｙ、ｚの３釉方向のレーザ光定在波が交
差する領域でトラップが行われる。レーザ光の周波数は
原子の共鳴周波数より線幅の半分程度低周波側にずらす
、この領域において、原子は全方向からの放射圧によっ
て冷却され、トラップされる。双極子カドラップの場合
は、通常ガウスビーム状のレーザ光の焦点付近において
トラップが行われる。レーザ光の周波数は原子の共鳴周
波数からかなり低周波側にずらす。この時、レーザ光に
よって励起された電気双極子は電界と同相なので、電界
強度の大きいほうに向かって力が作用し、原子はトラッ
プされる。
または双極子力によってトラップされる。放射圧トラッ
プの場合、ｘ、ｙ、ｚの３釉方向のレーザ光定在波が交
差する領域でトラップが行われる。レーザ光の周波数は
原子の共鳴周波数より線幅の半分程度低周波側にずらす
、この領域において、原子は全方向からの放射圧によっ
て冷却され、トラップされる。双極子カドラップの場合
は、通常ガウスビーム状のレーザ光の焦点付近において
トラップが行われる。レーザ光の周波数は原子の共鳴周
波数からかなり低周波側にずらす。この時、レーザ光に
よって励起された電気双極子は電界と同相なので、電界
強度の大きいほうに向かって力が作用し、原子はトラッ
プされる。
近年、米国の宇宙物理共同研究所で、半導体レーザを用
いたセシウム原子の放射圧トラップが実現されている。
いたセシウム原子の放射圧トラップが実現されている。
冷却された原子の温度は１２５μに程度で、共鳴線幅と
して４４Ｈ２が得られている（ Ｄ、５ｅｓｋｏ、Ｃ，
Ｇ、Ｆａｎ、ａｎｄ Ｃ，Ｅ、Ｗｉｅｍａｎ。
して４４Ｈ２が得られている（ Ｄ、５ｅｓｋｏ、Ｃ，
Ｇ、Ｆａｎ、ａｎｄ Ｃ，Ｅ、Ｗｉｅｍａｎ。
Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ａ ｃｏｌｄ ａＬｏｒ
ｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｕｓｉｎｇｄｉｏｄｅ−１ａｓｅ
ｒ ｃｏｏｌｉｎｇ 、Ｊ、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、 Ａｍ
、 Ｂ、５゜６、ｐｐ、１２２５−１２２７．１９８８
及びり、５ｅｓｋｏ ａｎｄ Ｃ，Ｅ。
ｎｉｃ ｖａｐｏｒ ｕｓｉｎｇｄｉｏｄｅ−１ａｓｅ
ｒ ｃｏｏｌｉｎｇ 、Ｊ、Ｏｐｔ、Ｓｏｃ、 Ａｍ
、 Ｂ、５゜６、ｐｐ、１２２５−１２２７．１９８８
及びり、５ｅｓｋｏ ａｎｄ Ｃ，Ｅ。
Ｗｉｅｍａｎ、 “０ｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ
ｔｈｅ ｃａｅｓｉｕＩＩｌｃｌｏｃｋｔｒａｎｓｉｔ
ｉｏｎ ｉｎ １ａｓｅｒ−ｃｏｏｌｅｄ ａｔ
ａｍｓ 、Ｏｐｔ。
ｔｈｅ ｃａｅｓｉｕＩＩｌｃｌｏｃｋｔｒａｎｓｉｔ
ｉｏｎ ｉｎ １ａｓｅｒ−ｃｏｏｌｅｄ ａｔ
ａｍｓ 、Ｏｐｔ。
Ｌｅｔｔ、、１４，５．ｐｐ、２６９−２７１．１９８
９） 、これを用いて原子発振器を構成することが本発
明の特徴である。
９） 、これを用いて原子発振器を構成することが本発
明の特徴である。
この光トラップ方式原子発振器を従来の原子発振器と比
較すると、以下のような利点を有する。
較すると、以下のような利点を有する。
・ラムゼイ共鳴法や緩衝ガスを用いずに狭い共鳴線幅が
得られるので、周波数確度が優れている。
得られるので、周波数確度が優れている。
・２次ドプラ効果が非常に小さいので、周波数確度が優
れている。
れている。
・半導体レーザが使用できるので装置の小型化・経済化
の可能である。
の可能である。
第１図に本発明の実施例を示す。本実施例は原子ビーム
としてセシウム原子ビームを、冷却用レーザ、ポンプ用
レーザ、トラップ用レーザとして波長８５２ｎｍで発振
する半導体レーザを、周波数可変電磁波発生手段として
周波数可変ルビジウム原子発振器とシンセサイザを、光
トラップ方式としては、放射圧トラップを用いた実施例
である。
としてセシウム原子ビームを、冷却用レーザ、ポンプ用
レーザ、トラップ用レーザとして波長８５２ｎｍで発振
する半導体レーザを、周波数可変電磁波発生手段として
周波数可変ルビジウム原子発振器とシンセサイザを、光
トラップ方式としては、放射圧トラップを用いた実施例
である。
原子ビーム炉１でセシウムを気化し、ビームにして真空
中に放出する。この原子ビームにポンプ用半導体レーザ
５の出力光を照射する。この光の周波数は６５１／２Ｆ
＝３→６ Ｐ３／２Ｆ ＝ ３の遷移に同調しである。
中に放出する。この原子ビームにポンプ用半導体レーザ
５の出力光を照射する。この光の周波数は６５１／２Ｆ
＝３→６ Ｐ３／２Ｆ ＝ ３の遷移に同調しである。
これによって原子はボンピングされ、６Ｓ、、□Ｆ＝４
の単一エネルギー状態になる。
の単一エネルギー状態になる。
さらに、この原子ビームに冷却用半導体レーザ４の出力
光を照射する。この光の周波数は６ Ｓ、、２Ｆ＝４
＝ ６ Ｐ３／２Ｆ ＝ ５の遷移に同調しである。原
子の共鳴周波数を同調するため、テーパ状のソレノイド
２により磁界を印加しておく。トラップ用半導体レーザ
６の出力光は光カブラ１１で分岐され、反射鏡１５．１
６によって３軸方向の定在波を形成する（図１では、紙
面に垂直な方向の定在波は省略しである）。この光の周
波数は、６Ｓ、、、Ｆ＝４→６Ｐ３，２Ｆ ＝βの遷移
の共鳴周波数より２．５Ｍ１（ｚ （自然線幅の約半分
）低くしておく。冷却・単一エネルギー状態化された原
子ビームは定在波の交差領域において、自然線幅限界の
温度でトラップされる。
光を照射する。この光の周波数は６ Ｓ、、２Ｆ＝４
＝ ６ Ｐ３／２Ｆ ＝ ５の遷移に同調しである。原
子の共鳴周波数を同調するため、テーパ状のソレノイド
２により磁界を印加しておく。トラップ用半導体レーザ
６の出力光は光カブラ１１で分岐され、反射鏡１５．１
６によって３軸方向の定在波を形成する（図１では、紙
面に垂直な方向の定在波は省略しである）。この光の周
波数は、６Ｓ、、、Ｆ＝４→６Ｐ３，２Ｆ ＝βの遷移
の共鳴周波数より２．５Ｍ１（ｚ （自然線幅の約半分
）低くしておく。冷却・単一エネルギー状態化された原
子ビームは定在波の交差領域において、自然線幅限界の
温度でトラップされる。
トラップ中の原子のエネルギー準位はレーザ光の摂動を
受けてシフトする。従って、マイクロ波を照射する際に
は、レーザ光を光スィッチ７〜９によって遮断する必要
がある。この時に、冷却されていない原子が相互作用領
域に入ってくるのを阻止するために、原子ビームもシャ
ッタ３で遮断する。この状態で、マイクロ波放射器１７
によって、マイクロ波を照射する。このマイクロ波は周
波数可変ルビジウム原子発振器２６の出力（周波数ν０
）をシンセサイザ２７でＭ逓倍して＋δνだけシフトさ
せたものである。その後、再び冷却用半導体レーザ４の
出力光を照射すると、マイクロ波共鳴遷移をしなかった
原子だけが蛍光を放出する。この蛍光をフォトダイオー
ド１９（共鳴検出手段）で電気信号に変換した値（第１
の共鳴出力）を必要に応じて、前置増幅器２０で増幅し
てメモリ２２に記憶する。次にもう一度、原子ビームを
トラップした、周波数Ｍν。−δνのマイクロ波と冷却
用半導体レーザ４の出力光とを照射し、蛍光をフオドダ
イオード１９で電気信号に変換した値（第２の共鳴出力
）を必要に応じて前置増幅器２０で増幅してメモリ２３
に記憶する。メモリ２２とメモリ２３の切り替えは、切
替器２１で行う。差分増幅器２４と積分増幅器２５を用
いて、メモリ２２の値とメモリ２３の値の差分が０にな
るように周波数可変ルビジウム原子発振器の周波数を制
御することにより、発振器出力は、セシウム原子の基準
周波数９．１９２６３１７７０ＧＨｚの１７Ｍに安定化
される。なお、切替器２１〜積分増幅器２５が周波数制
御手段である。
受けてシフトする。従って、マイクロ波を照射する際に
は、レーザ光を光スィッチ７〜９によって遮断する必要
がある。この時に、冷却されていない原子が相互作用領
域に入ってくるのを阻止するために、原子ビームもシャ
ッタ３で遮断する。この状態で、マイクロ波放射器１７
によって、マイクロ波を照射する。このマイクロ波は周
波数可変ルビジウム原子発振器２６の出力（周波数ν０
）をシンセサイザ２７でＭ逓倍して＋δνだけシフトさ
せたものである。その後、再び冷却用半導体レーザ４の
出力光を照射すると、マイクロ波共鳴遷移をしなかった
原子だけが蛍光を放出する。この蛍光をフォトダイオー
ド１９（共鳴検出手段）で電気信号に変換した値（第１
の共鳴出力）を必要に応じて、前置増幅器２０で増幅し
てメモリ２２に記憶する。次にもう一度、原子ビームを
トラップした、周波数Ｍν。−δνのマイクロ波と冷却
用半導体レーザ４の出力光とを照射し、蛍光をフオドダ
イオード１９で電気信号に変換した値（第２の共鳴出力
）を必要に応じて前置増幅器２０で増幅してメモリ２３
に記憶する。メモリ２２とメモリ２３の切り替えは、切
替器２１で行う。差分増幅器２４と積分増幅器２５を用
いて、メモリ２２の値とメモリ２３の値の差分が０にな
るように周波数可変ルビジウム原子発振器の周波数を制
御することにより、発振器出力は、セシウム原子の基準
周波数９．１９２６３１７７０ＧＨｚの１７Ｍに安定化
される。なお、切替器２１〜積分増幅器２５が周波数制
御手段である。
これらの動作はタイミング発生器２８によって第１表の
ようにコントロールされる。
ようにコントロールされる。
°鷺
“）
ｔＶＩ
＋１’＋
なお原子ビームとしてルビジウム原子ビームを用い、冷
却用レーザ、ポンプ用レーザ、トラップ用レーザのうち
、少なくとも１つを波長７８０ｎｍで発振する半導体レ
ーザを用いることも可能である。さらに、周波数可変電
磁波発生手段として周波数可変ルビジウム原子発振器の
みを用いること、周波数可変セシウム原子発振器あるい
は周波数可変セシウム原子発振器とシンセサイザとを用
いること、電圧制御水晶発振器あるいは電圧制御水晶発
振器とシンセサイザとを用いること、さらに周波数可変
超伝導空胴安定化発振器を用いることも可能である。
却用レーザ、ポンプ用レーザ、トラップ用レーザのうち
、少なくとも１つを波長７８０ｎｍで発振する半導体レ
ーザを用いることも可能である。さらに、周波数可変電
磁波発生手段として周波数可変ルビジウム原子発振器の
みを用いること、周波数可変セシウム原子発振器あるい
は周波数可変セシウム原子発振器とシンセサイザとを用
いること、電圧制御水晶発振器あるいは電圧制御水晶発
振器とシンセサイザとを用いること、さらに周波数可変
超伝導空胴安定化発振器を用いることも可能である。
以上説明したように、本発明による原子発振器は小型で
かつ周波数確度が優れている。本発明は、ディジタル通
信網や、各種の電波測位システムに利用することができ
る。
かつ周波数確度が優れている。本発明は、ディジタル通
信網や、各種の電波測位システムに利用することができ
る。
第１図は本発明実施例の構成を示すブロック図である。
１・・・原子ビーム炉、
２・・・ソレノイド、
３・・・シャッタ、
４・・・冷却用半導体レーザ、
５・・・ポンプ用半導体レーザ、
６・・・トラップ用半導体レーザ、
７〜９・・・光スィッチ、
１０〜１１・・・光カブラ、
１２〜１４・・・コリメータレンズ、
１５〜１６・・・反射鏡、
１７・・・マイクロ波放射器、
１８・・・蛍光集光用レンズ、
１９・・・フォトダイオード、
２０・・・前置増幅器、
２１・・・切替器、
２２〜２３・・・メモリ、
２４・・・差動増幅器、
２５・・・積分増幅器、
２６・・・周波数可変ルビジウ
２７・・・シンセサイザ、
２８・・・タイミング発生器。
ム原子発振器、
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）原子ビームを発生させるための原子ビーム炉と、 前記原子ビームを冷却するための冷却用 レーザと、 前記原子ビームを単一エネルギー状態にす るためのポンプ用レーザと、 冷却された前記原子ビームをトラップする ためのトラップ用レーザと、 周波数可変電磁波発生手段と、 前記周波数可変電磁波発生手段で発生させ た電磁波による前記原子ビームにおける共鳴遷移を検出
するための共鳴検出手段と、 前記周波数可変電磁波発生手段の周波数を 制御するための周波数制御手段とを備え、 前記原子ビーム発生炉で発生させた原子 ビームに前記冷却用レーザと前記ポンプ用 レーザからの出力光を照射して、原子ビームの冷却及び
単一エネルギー状態化を行った 後、前記トラップ用レーザの出力光で原子ビームをトラ
ップし、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電
磁波の周波数を所定の周波数シフト量だけシフトさせて
トラップされた原子ビームに照射し、前記電磁波によっ
て誘起された原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴検出手段
によって検出した第１の共鳴出力と、 前記原子ビーム発生炉で発生させた原子 ビームに前記冷却用レーザと前記ポンプ用 レーザからの出力光を照射して、原子ビームの冷却及び
単一エネルギー状態化を行った 後、前記トラップ用レーザの出力光で原子ビームをトラ
ップし、前記周波数可変電磁波発生手段で発生させた電
磁波の周波数を所定の周波数シフト量だけ反対側にシフ
トさせてトラップされた原子ビームに照射し、前記電磁
波によって誘起された原子ビームの共鳴遷移を前記共鳴
検出手段によって検出した第２の共鳴出力との差が小さ
くなるように、 前記周波数可変電磁波発生手段の周波数が前記周波数制
御手段によって制御されることを特徴とする光トラップ
方式原子発振器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23712989A JPH03101419A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光トラップ方式原子発振器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23712989A JPH03101419A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光トラップ方式原子発振器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03101419A true JPH03101419A (ja) | 1991-04-26 |
Family
ID=17010838
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23712989A Pending JPH03101419A (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 光トラップ方式原子発振器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03101419A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095677A1 (fr) * | 2000-06-02 | 2001-12-13 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif et procédé de génération de faisceau atomique |
| JP2015023276A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 光学的に透明な窓枠及び外部くさびを有する原子センサ物理パッケージ |
| US9444476B2 (en) | 2012-08-30 | 2016-09-13 | Ricoh Company, Ltd. | Atomic oscillator and interrogation method of coherent population trapping resonance |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP23712989A patent/JPH03101419A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001095677A1 (fr) * | 2000-06-02 | 2001-12-13 | Japan Science And Technology Corporation | Dispositif et procédé de génération de faisceau atomique |
| US6495822B2 (en) | 2000-06-02 | 2002-12-17 | Japan Science And Technology Corporation | Atomic beam generating method and device |
| US9444476B2 (en) | 2012-08-30 | 2016-09-13 | Ricoh Company, Ltd. | Atomic oscillator and interrogation method of coherent population trapping resonance |
| JP2015023276A (ja) * | 2013-07-22 | 2015-02-02 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | 光学的に透明な窓枠及び外部くさびを有する原子センサ物理パッケージ |
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