JPS63224520A - レ−ザ励起型原子ビ−ム発振器 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、簡易な方法で励起用レーザの安定化を図り
、その結果として、安定した周波数の電磁波（ＲＦ帯）
を発生させることのできるようにしたレーザ励起型原子
ビーム発振器に関するものである。

［従来の技術］ 原子ビーム発振器、たとえば、セシウム原子発振器は、
セシウム原子の超微細構造における、電子エネルギ準位
間の遷移周波数を基準として、発振器の発振周波数を安
定化させることにより、極めて安定な周波数を得る発振
器である。

第７図は、この原子発振器に用いられるセシウム１３３
のエネルギ準位と電磁波の量子エネルギとを示すもので
ある。この図において、Ｆは全角運動量量子数を、ｓｒ
は全磁気量子数を表す。そして、基底準位のＦ＝４、−
Ｆ＝０で指定される単位と、Ｆ＝３、＋ａＰ＝０で指定
される準位との間のエネルギ差に相当する周波数ν。（
９，１９２６３ＧＨｚ）が、上述した遷移周波数として
用いられる。これは、この遷移が、外部磁界によるゼー
マン効果の影響が最も小さいからである。そして、上記
準位間の遷移を検出するため、基底状態の超微細準位（
Ｆ＝３、またはＦ＝４）の一方の選択、および遷移原子
の検出に偏向磁石を用いたセシウム原子発振器が現在使
用されている。

このような従来のセシウム原子発振器に対し、第６図に
示すようなレーザ励起型セシウム原子発振器が提案され
ている（特願昭６１−２６２２７４号参照）。図におい
て、ｌは原子ビーム発生炉であり、電子エネルギ準位が
基底状態の準位Ｆ＝３、またはＦ＝４にある原子ビーム
を発生する。

この原子ビームには、準位選択領域りにおいて、励起用
レーザ２ａおよび励起用レーザ２ｂから出力されたレー
ザ光が照射される。励起用レーザ２ａから出力された第
１のレーザ光は、第７図に示す基底状態の準位Ｆ＝４と
励起状態の準位Ｆ＝４との間のエネルギ差に相当する周
波数ν１を有する。

これに対して、励起用レーザ２ｂから出力された第２の
レーザ光は、基底状態の準位Ｆ＝３と励起状態の準位Ｆ
＝４との間のエネルギ差に相当する周波数ν、を有する
。したがって、これら第１、第２のレーザ光は、前記原
子ビームを励起状態の準位Ｆ＝４に励起する。

ここで、励起用レーザ２ａの出力光が、原子ビームに印
加されるＣ磁界と平行な直線偏波であるならば、熱平衡
状態では基底状態の各副準位ｍＦにほぼ均等に存在して
いた原子が、光の吸収と自然放出とを繰り返して、基底
状態の準位Ｆ　＝　４　、ｍＰ＝０に集中する。従って
、空胴共振器３には、基底状態の準位Ｆ＝４．ｍＦ＝ｏ
の原子だけが到達する。空胴共振器３は、周波数がν。

のマイクロ波で励振されている。そこで、空胴共振器３
に到達した原子は、空胴共振器３の中で、このマイクロ
波と共鳴し、基底状態の準位Ｆ　＝　４　、ｍＦ＝　Ｏ
→準位Ｆ　＝　３　、ａ＋Ｆ＝　０の誘導放出を起こす
。そして、基底準位Ｆ　＝　４　、ｍＦ＝　０から基底
準位Ｆ　＝　３　、ｍＦ＝０に遷移した原子が、遷移し
なかった原子とともに空胴共振器３から放出される。

空胴共振器３から出てきた原子ビームには、周波数ν、
の共鳴検出用のレーザ光が照射される。

該周波数ν３は、第７図に示すように、基底準位のＦ＝
３と、励起準位のＦ＝２とのエネルギ差に相当する周波
数であり、共鳴検出用レーザ２Ｃから出力される。

この場合、空胴共振器３中で基底準位のＦ＝３゜ｍＦ＝
ｏに誘導遷移した原子だけが光を吸収して、励起準位の
Ｆ＝２に励起され、基底準位のＦ＝３に緩和する過程を
繰り返す。これは、励起準位のＦ＝２から基底準位のＦ
＝４への遷移は、選択律によって禁止されているからで
ある。

この基底準位のＦ＝３と励起準位のＦ＝２を使う共鳴検
出方式は、サイクリング遷移検出法と呼ばれている（Ｇ
、八ｖｉｌａ　ｅｔ、ａｌ、；　”Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ
　Ｒａｍ５ｅｙｒｅｓｏｎａｎｃｅｓ　ｆｒｏｍ　ａ　
１ａｓｅｒ　ｄｉｏｄｅ　ｏｐｔｉｃａｌｌｙ　ｐｕｍ
ｐｅｄ　ｃｅｓｉｕｍ　ｂｅａｍ　ｒｅｓｏｎａｔｏｒ
、”　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ　Ｉｎ
ｓｔｒｕｍｅｎｔａｔｉｏｎ　ａｎｄ　Ｍｅａｓｕｒｅ
ｍｅｎｔ、　ＩＭ−３４，２゜ｐｐ、　１３９−１４３
．１９８５） 光検出器４は、この原子が緩和する際の自然放出光の強
度を検出し、電気信号に変換する。セシウム原子の場合
、この自然放出光の波長は、はぼ８５２ｎｍであるので
、光検出器４としては、ホトダイオードと、その出力電
流を電圧に変換して増幅する電流電圧増幅器とから構成
されたものが使用される。なお、ホトダイオードとして
は、シリコン・ホトダイオード、またはアバランシェホ
トダイオードが用いられる。

光検出器４の出力は、上記誘導放出を起こした原子数、
言い替えれば、共鳴出力に対応する。つまり、光検出器
４は、共鳴検出器として機能している。

上記マイクロ波は、低周波発振器５（発振周波数ｆ、）
の出力により、位相変調器６で変調されているので、光
検出器４の出力信号は、周波数ｒ、を基本周波数として
周期的に変動している。この出力信号は、低周波発振器
５の出力を参照信号として、同期検波器７で同期検波さ
れる。この同期検波出力は、光検出器４によって検出さ
れた共鳴出力の微分値に相当するもので、これが積分増
幅器８で積分され、共鳴強度に相当する信号に変換され
る。この積分増幅器８の出力がＶＣＯ（電圧制御発振器
）９に供給されると、ＶＣＯ９は、供給された信号に基
づいて、前記光検出器４の出力が最大となるような、い
いかえれば、前記マイクロ波の周波数が値ν。と一致し
空胴共振器３内の共鳴が最大となるような周波数の信号
を発生する。

ＶＣＯ９の出力は、周波数逓倍器ＩＯによってＭ逓倍さ
れ、周波数がν。のマイクロ波に変換される。そして、
ＶＣＯ９の出力（周波数ν。／Ｍ）が、周波数安定化さ
れた所望の出力として取り出される。

上述した原子ビーム発振器とは別に、サイクリング遷移
方式を用いず、共鳴検出用レーザ２Ｃを励起用レーザ２
ｂで代用した原子ビーム発振器も知られている。この原
子ビーム発振器では、基底鴎位のＦ＝３の原子を、励起
準位のＦ＝４に励起し、この原子が基底準位のＦ＝４お
よびＦ＝３に緩和するときに放出される自然放出光を検
出することにより共鳴゛検出を行っている。この原子ビ
ーム発振器では、サイクリング遷移検出法を用いたもの
よりも、自然放出光の量が減少する。なぜならば、基底
準位のＦ＝３に存在していた原子は、励起準位のＦ＝４
に一旦遷移して、基底準位のＦ＝３．Ｆ＝４に緩和し、
Ｆ＝４に移行した原子は、それ以上励起されないからで
ある。

［発明が解決しようとする問題点コ この種のレーザ励起型原子ビーム発振器においては、基
底状態の各副準位に分布していた電子を単一の準位（基
底状態の準位Ｆ＝４）に集めることができるので、原子
の利用効率が増大する。この結果、前述した偏向磁石を
用いた従来の原子ビーム発振器と比べ、周波数の高安定
化・高確度化が期待される。

しかしながら、この型の原子ビーム発振器に用いられる
レーザには、高い周波数安定度が要求される。セシウム
原子の共鳴波長（８５２ｎｍ）、および装置の小型化・
低価格化等を考えると、励起用・共鳴検出用レーザとし
ては、Ａ　ＩＧ　ａＡ　ｓ半導体レーザが望ましい。し
かし、一般に半導体レーザの発振周波数は、温度や注入
電流のわずかな変化に対して、大幅に変動する。したが
って、他のより安定な周波数基準を用いて、半導体レー
ザ安定化システムを構成する必要がある。

第８図は、半導体レーザ安定化システムの一例を示すも
のである。半導体レーザ２の温度は、温度センサ１１に
よって測定される。この温度センサ１１としては、サー
ミスタ等が用いられる。温度制御器１２は、温度センサ
１１の出力に基づいて、温度制御素子１３を駆動する。

温度制御素子１３としては、ペルチェ素子等が使用され
る。

半導体レーザ２の出力光は、コリメータ１４、偏光子１
５、光アイソレータ１６を通って、直線偏波の平行ビー
ムになる。この光ビームの一部は、外部周波数基準１７
に入射される。外部周波数基準１７としては、エタロン
やＣｓ、Ｈ，ＯｌＮ　Ｈｓ等の吸収セルを用いることが
できる。

半導体レーザ２は、低周波発振器１８（発振周波数ｒ、
）の出力により周波数変調されているので、外部周波数
基準１７の透過光の強度は、周波数ｆ。

を基本周波数として周期的に変動する。この透過光は、
光検出器１９で電気信号に変換された後、同期検波器２
０において、低周波発振器１８の出力を参照信号として
同期検波される。同期検波器２０の出力信号は、レーザ
用電流源２１に供給される。レーザ用電流源２１は、こ
の信号に基づいて半導体レーザ２への注入電流を制御し
、その発振周波数を安定化している。

前述した第６図の装置のように、２周波励起方式や、サ
イクリング遷移検出方式を用いる場合、複数のレーザを
同時に高安定化する必要がある。

そのためには、レーザの数だけの外部周波数基準が必要
である。たとえば、Ｈ，Ｏの吸収セルを外部周波数基準
として使う場合、そのセルの長さは５０ｃｍにもなると
いう実験例もある（越後、大田黒、着根、高木；「マイ
クロコンピュータによる半導体レーザの精密制御と安定
化」電気学会計測研究会資料ＩＭ８６−３３．１９８６
）。

したがって、装置が大型化、高価格化するという欠点が
ある。

この発明は、このような背景の下になされたもので、レ
ーザの発振周波数安定化の問題を解決し、小型で安価な
レーザ励起型原子ビーム発振器を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために、この発明は、原子ビーム
を発生する原子ビーム発生炉と、この原子ビームに単一
の電子エネルギ準位の状態とするための光を照射する第
１、第２の励起用レーザと、前記単一の電子エネルギ準
位の状態となった原子をマイクロ波を用いて共鳴させる
空胴共振器と、前記空胴共振器で共鳴した原子を励起す
るための光を前記空調共振器を通過した原子ビームに照
射する照射手段と、該原子ビームの共鳴強度を検出する
光検出器と、この光検出器の出力に基づいて前記第１、
第２の少なくとも一方の励起用レーザの周波数を安定化
する安定化手段と、前記第１゜第２の励起用レーザの出
力光からその゛周波数差に相当する周波数の前記マイク
ロ波を発生させるマイクロ波発生手段とを具備すること
を特徴とする。

［作用］ 上記構成によれば、光検出器の出力に基づいて、励起用
レーザの発振周波数が安定化される。これにより、励起
用レーザの出力光の周波数差（こ相当するマイクロ波の
周波数が安定化される。

従来の技術と比較すると、励起用レーザ安定化のための
外部周波数基準が不要となる。したがって、装置の小型
化、低価格化が達成される。

〔実施例］ 以下、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１図は、この発明の実施例１の構成を示すブロック図
である。この図において、構成要素１〜７は、第６図に
示すレーザ励起型セシウム原子発振器と同様である。

第１図において、励起用レーザ２　ａ、　２　ｂｌおよ
び共鳴検出用レーザ２ｃは、Ａ　ＩＧ　ａＡ　ｓ半導体
レーザである。レーザ２ａ〜２ｃには、第８図と同様の
温度制御系の構成要素１１〜１３や、コリメータ１４、
偏光子１５、光アイソレータ１６が備わっているが、こ
こでは図示を省略した。

これらのレーザ２ａ〜２ｃは、いずれも周波数安定化さ
れている。以下、周波数安定化の原理を説明する。

上記レーザ２ａ〜２ｃを駆動するレーザ用電流源２Ｌａ
〜２１ｃには制御系が接続されており、レーザ２ａ〜２
ｃの発振周波数を、中心周波数シ１．シ宜。

ν、の前後にわずかに周波数変調する。すなわち、励起
用レーザ２　ａ、　２　ｂの出力光は、それぞれ中心周
波数ν８．ν、の前後に掃引周波数ｒ、でわずかに掃引
され、共鳴検出用レーザ２ｃの出力光は、中心周波数ν
、の前後に掃引周波数ｆ、でわずかに掃引される。

一方、励起用レーザ２　ａ、　２　ｂの出力光により励
起された原子ビームから放出される自然放出光は、光検
出器１９ａにより検出され、共鳴検出用レーザ２ｃによ
り励起された原子ビームから放出される自然放出光は、
光検出器４により検出される。

このため、光検出器１９ａの出力変動分には、周波数ｆ
オとその高調波成分が含まれ、光検出器４の出力変動分
には、周波数り、ｆｔ、ｆｓとその高調波が含まれてい
る。周波数ｆ、の高調波が含まれているのは、空胴共振
器３に供給されるマイクロ波が、周波数ｒ１の低周波信
号で中心周波数ν。の前後に変調されているからである
。なお、上記周波数ｆｌ。

ｆ、、ｆ、は、数十Ｈｚ〜数ｋＨｚの範囲で適宜設定さ
れる。

こうして、レーザ２ａ〜２ｃの発振周波数を中心周波数
の近傍でわずかに掃引し、そのとき光検出器１９ａ、４
から出力される検出光量の変動を調べ、この変動分が極
大、または極小となるように、いいかえれば、変動分の
微分値がゼロとなるように制御することにより、周波数
を安定化する。

以下、具体的な構成、作用を説明する。

励起用レーザ２　ａ、　２　ｂを駆動するレーザ用電流
源２１ａ、２１ｂには、低周波発振器１８ａから低周波
信号（周波数ｆ、）が供給され、共鳴検出用レーザ２ｃ
を駆動するレーザ用電流源２１ｃには、低周波発＠器１
８ｃから低周波信号（周波数ｒ３）が供給されている。

レーザ用電流源２１ａ〜２１ｃは、これらの低周波信号
に対応する微弱な交流電流を、レーザへの注入電流に重
畳し、レーザ２ａ〜２Ｃを駆動する。これにより、励起
用レーザ２ａ、２ｂの出力光は、周波数ν１．ν、の前
後にわずかに掃引され、共鳴検出用レーザ２ｃの出力光
は、周波数ν。

の前後にわずかに掃引される。

したがって、励起用レーザ２　ａ、　２　ｂの出力光に
より励起された―子ビームから放出される自然放出光に
は、周波数ｆ、とその高調波成分が含まれている。一方
、空胴共振器３通過後、共鳴検出用レーザ２ｃにより励
起された原子ビームから放出される自然放出光には、周
波数ｆｌ、ｆｔ、ｆｓとその高調波成分が含まれている
。前者の自然−放出光は、光検出器１９ａにより検出さ
れ、後者の自然放出光は、光検出器４により検出される
。こうして、検出された自然放出光ノこ基づいて、缶レ
ーザ２ａ〜２ｃの周波数安定化が図られる。

まず、励起用レーザ２ａの周波数は、光検出器１９ａの
出力により、次のように安定化される。

光検出器１９ａの出力は、同期検波器２０ａに供給され
る。同期検波器２０ａは、上述した周波数ｒ。

の低周波信号を参照信号として、光検出器１９ａからの
信号を同期検波する。この検波出力は、光検出器１９ａ
の出力のｒ、変動分の微分値に相当するもので、励起用
レーザ２ａの発振周波数がν、のときゼロとなる。これ
がレーザ用電流源２１ａに送られ、上記微分値がゼロと
なるように注入電流が制御される。これにより、励起用
レーザ２ａの周波数がν、に安定化される。

次に、励起用レーザ２ｂの周波数ν、は、同期検波器７
の出力により安定化される。すなわち、同期検波器７は
、低周波発振器５から供給される周波数ｒ、の低周波信
号を参照信号として、光検出器４の出力信号から周波数
「１の成分を同期検波する。

この検波出力は、光検出器４の出力のｒｔ変動分の微分
値に相当するもので、励起用レーザ２ｂの発振周波数が
ν、のときゼロとなる。レーザ用電流源２１ｂは、上記
微分値がゼロとなるように、励起用レーザ２ｂへの注入
電流を制御する。これにより、励起用レーザ２ｂの周波
数がν、に安定化される。

最後に、共鳴検出用レーザ２Ｃは、同期検波器２０ｃの
出力により安定化される。すなわち、同期検波器２０ｃ
は、低周波発振器１８ｃから供給される周波数ｆ、の信
号を参照信号として、光検出器４の出力信号を同期検波
する。この検波出力は、光検出器４の出力のｆ３変動分
の微分値に相当するもので、共鳴検出用レーザ２Ｃの発
振周波数がν。

のときにゼロとなる。レーザ用電流源２１ｃは、この微
分値がゼロとなるように、共鳴検出用レーザ２ｃへの注
入電流を制御する。これにより、共鳴検出用レーザ２Ｃ
の周波数がν、に安定化される。

こうして、安定化された励起用レーザ２ａ、２ｂの出力
光（周波数ν１．ν、）の一部は、光ヘテロゲイン部２
２に供給される。光へテロダイン部２２では、上記２周
波のレーザ光の周波数差に相当する周波数ν。（＝ν、
−ν、）のマイクロ波を発生させる。この先へテロダイ
ン部２２は、周波数ν。

のビート信号を発生させるためのＳｉホトダイオードと
、マイクロ波増幅器とから構成されている。

光ヘテロゲイン部２２で発生したマイクロ波の一部は、
空胴共振器３に供給される。また、他の一部は、周波数
変換部２３でＭ分周され、所望の周波数ν。７Ｍに変換
されて出力される。

実施例２ 第２図は、この発明の実施例２の構成を示すブロック図
である。

共鳴検出用レーザ２Ｃの周波数をν、として、前述した
サイクリング遷移検出法を用いる場合、共鳴検出用レー
ザ２Ｃの周波数ゆらぎが大きいと、光検出器４の出力の
雑音が増加して、共鳴検出のＳ／Ｎ比が低下し、原子発
振器の周波数安定度が劣化してしまう。そのため、本実
施例では、他の制御系からの干渉を防ぐために、共鳴検
出用レーザ２ｃだけを外部周波数基準１７により安定化
することとした。

すなわち、共鳴検出用レーザ２Ｃからの出力光の一部は
、ハーフミラ−で分岐され、外部周波数基準１７を介し
て、光検出器１９ｃに導かれる。

光検出器１９ｃの出力光は、同期検波器２０ｃに供給さ
れ、周波数ｒ３の低周波信号を参照信号として同期検波
される。同期検波器２０ｃの検波出力は、光検出器１９
ｃの出力のｆ、変動分の微分値に相当するもので、これ
がゼロとなるように、レーザ用電流源２１ｃにより共鳴
検出用レーザ２ｃへの注入電流が制御され、共鳴検出用
レーザ２ｃの周波数が安定化される。

二や実施例２では、サイクリング共鳴検出用レーザ２Ｃ
の周波数制御系を励起用レーザ２ａ、２ｂの周波数制御
系から独立させている。したがって、他の実施例と比較
する七装置は大きくなるが、サイクリング共鳴検出用レ
ーザ２ｃは１．他のレーザ２　ａ、　２　ｂの周波数制
御系において生じた擾乱に影響されない利点がある。

実施例３ 第３図は、この発明の実施例３の構成を示すブロック図
である。この実施例は、共鳴検出用レーザ２ｃを用いず
に、サイクリング遷移検出を行うものである。

第３図において、周波数変換部２３の出力、すなわち原
子発振器の出力の一部は、周波数逓倍器２４に供給され
る。周波数逓倍器２４は、供給された信号を、周波数ν
、−ν、の信号に変換し、これを超音波トランスジュー
サ２５へ供給する。超音波トランスジューサ２５は、こ
の信号を周波数ν叩−νコの超音波に変換する。この超
音波は、音響光学型光周波数シフタ２６に供給される。

光周波数シフタ２６は、励起用レーザ２ｂの出力光（周
波数ν、）の一部と、前記超音波とを相互作用させ、周
波数ν、の光から、周波数ν、の光を形成する。

この周波数ν、の光が、共鳴検出用の光として使用され
る。

本実施例３は、励起用レーザ２ｂの出力光から、サイク
リング共鳴検出用のレーザ光を得ている。

したがって、２つのレーザ２ａ、２ｂで、２周波の励起
と、サイクリング共鳴検出とができる。

哀１」ＬＬ 第４図は、この発明の実施例４の構成を示すブロック図
である。

この実施例は、サイクリング遷移検出法を用いず、励起
用レーザ２ｂの出力光により、共鳴検出を行うものであ
る。

すなわち、励起用レーザ２ｂから出力された周波数ν、
の光が、空胴共振器３を通過した後の原子ビームに照射
され、基底準位のＦ’＝３にある原子を励起準位のＦ＝
４に励起する（第７図参照）。

そして、励起された原子が放出する自然放出光の強度を
光検出器４により検出し、これに基づいて励起用レーザ
２ｂが安定化される。

この実施例４では、サイクリング共鳴検出を行わない。

したがって、周波数雑音を十分に抑圧したレーザによっ
てサイクリング共鳴検出を行う場合と比較すると、周波
数安定度は落ちる。しかしながら、装置の構成が簡単に
なる利点がある。

実施例５ 第５図は、この発明の実施例５の構成を示すブロック図
である。この実施例が第１図の実施例１と異なる点は、
光検出器１９ａを取り除き、光検出器４の出力に基づい
て、励起用レーザ２ａの安定化を行っている点である。

すなわち、同期検波器２０ａは、光検出器４の出力変動
分中の周波数ｆ、の成分を同期検波して、励起用レーザ
２ａを安定化している。いいかえれば、本実施例では、
光検出器４の出力に基づいて、３台のレーザ２ａ〜２ｃ
を安定化している。

この実施例５によれば、１つの光検出器の出力に基づい
て、各レーザの周波数を安定化できる。

したがって、原子ビームからの自然放出光を光検出器に
集める光学系の調整は、１ケ所だけで済む利点がある。

なお、この実施例５にも、上記実施例２〜４の特徴的な
構成を適用できる。すなわち、共鳴検出用レーザ２ｃだ
けを外部周波数基準により安定化する構成例（実施例２
）や、音響光学型光周波数シフタを用いた構成例（実施
例３）、あるいはサイクリング遷移検出法を用いない構
成例（実施例４）を取り入れた構成とすることも可能で
ある。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、大型で高価格
の外部周波数基準を必要としないか、あるいは高々１台
の外部周波数基準があれば、励起用レーザの周波数を安
定化できる。励起用レーザの周波数を安定化することに
より、基底状態の各副準位に分布していた原子を、単一
の準位に効率よく集めることができる。この結果、原子
利用効率が増大し、小型・低価格の高安定原子発振器が
実現可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第５図は、それぞれ、こ、の発明の実施例１〜
実施例５によるレーザ励起型原子ビーム発振器の構成を
示すブロック図、第６図は従来のレーザ励起型原子ビー
ム発振器の構成を示すブロック図、第７図はセシウム１
３３原子のエネルギ準位と遷移に関係する電磁波の量子
エネルギを示す図、第８図は半導体レーザの安定化シス
テムの構成例を示すブロック図である。 ｌ・・・・・・原子ビーム発生炉、 ２ａ・・・・・・励起用レーザ（第１のレーザ）、２ｂ
・・・・・・励起用レーザ（第２のレーザ）、２Ｃ・・
・・・・共鳴検出用レーザ、 ３・・・・・・空胴共振器、４・・・・・・光検出器、
５・・・・・・低周波発振器、６・・・・・・位相変調
器、７・・・・・・同期検波器、８・・・・・・積分増
幅器、９・・・・・・ＶＣＯ（電圧制御発振器）、ｌＯ
・・・・・・周波数逓倍器、１７・・・・・・外部周波
数基準、１８．１８ａ、１８ｃ・・・・・・低周波発振
器、１９．１９ａ、　　１９ｃ・・・・・・光検出器、
２０．２０ａ、２０ｃ・・・・・・同期検波器、２１．
２１　ａ、２　ｌ　ｂ、２１　ｃ・・・・・−レーザ用
電流源、２２・・・・・・光ヘテロダイン部（マイクロ
波発生手段）、２３・・・・・・周波数変換部、 ２５・・・・・・超音波トランスジューサ、２６・・・
・・・音響光学型光周波数シフタ。 ν。・・・・・・マイクロ波の周波数、ν１・・・・・
・第１のレーザ光の周波数、ν、・・・・・・第２のレ
ーザ光の周波数、ν、・・・・・・サイクリング共鳴検
出用のレーザ光の周波数。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原子ビームを発生する原子ビーム発生炉と、この原子ビ
   ームに単一の電子エネルギ準位の状態とするための光を
   照射する第１、第２の励起用レーザと、前記単一の電子
   エネルギ準位の状態となった原子をマイクロ波を用いて
   共鳴させる空胴共振器と、前記空胴共振器で共鳴した原
   子を励起するための光を前記空胴共振器を通過した原子
   ビームに照射する照射手段と、該原子ビームの共鳴強度
   を検出する光検出器と、この光検出器の出力に基づいて
   前記第１、第２の少なくとも一方の励起用レーザの周波
   数を安定化する安定化手段と、前記第１、第２の励起用
   レーザの出力光からその周波数差に相当する周波数の前
   記マイクロ波を発生させるマイクロ波発生手段とを具備
   することを特徴とするレーザ励起型原子ビーム発振器。