專利名稱：光學(xué)模塊和原子振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)模塊和原子振蕩器。
背景技術(shù)：
近年來，提出有利用量子干涉效應(yīng)之一的CPT(Coherent Population Trapping 相干布居陷俘)的原子振蕩器，但人們期待裝置的小型化或低功耗化。利用了 CPT的原子振蕩器是利用波長(頻率)彼此不同的2個諧振光同時照射到堿金屬原子上，停止2個諧振光的吸收的現(xiàn)象(EIT現(xiàn)象Electromagnetically Induced Transparency 電磁感應(yīng)透明)的振蕩器。例如，作為利用CPT的原子振蕩器在專利文獻(xiàn)1中公開有包括如下的光學(xué)模塊的原子振蕩器，該光學(xué)模塊具有用于產(chǎn)生相干光的光源、用于密封堿金屬原子的氣體單元和檢測透過了氣體單元的光的強度的光接收元件。在利用CPT的原子振蕩器中，作為光源例如使用半導(dǎo)體激光器。在使用半導(dǎo)體激光器作為光源的原子振蕩器中，例如，通過調(diào)制半導(dǎo)體激光器的驅(qū)動電流，使自半導(dǎo)體激光器射出的光產(chǎn)生邊帶，發(fā)生電磁感應(yīng)透明(EIT)現(xiàn)象。專利文獻(xiàn)1 日本特開2009-89116號公報

發(fā)明內(nèi)容
但是，在驅(qū)動電流被調(diào)制后的半導(dǎo)體激光器所射出的光中不僅包含邊帶，還包含基波(載波)，該基波具有對EIT現(xiàn)象沒有貢獻(xiàn)的中心波長。在該基波照射到堿金屬原子上時，堿金屬原子所吸收的光的波長(頻率)變化(AC斯塔克效應(yīng))，使原子振蕩器的頻率的穩(wěn)定性降低。本發(fā)明以下幾個實施方式的目的之一是提供一種可以得到頻率穩(wěn)定性高的原子振蕩器的光學(xué)模塊。另外，本發(fā)明以下幾個實施方式的目的之一是提供具有上述光學(xué)模塊的原子振蕩器。本發(fā)明的光學(xué)模塊是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器的光學(xué)模塊，其包括光源，其產(chǎn)生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波和具有互不相同波長的第一邊帶(side lobe 旁瓣)和第二邊帶(side lobe 旁瓣)；波長選擇機構(gòu)，其通過選擇上述第一光的上述第一邊帶和上述第二邊帶并使其透過而射出第二光；氣體單元，其密封堿金屬氣體，被照射上述第二光；及光檢測機構(gòu)，其檢測透過上述氣體單元后的上述第二光的強度。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，波長選擇機構(gòu)能夠使第一光的基波的強度減弱或者基波消失。由此，能夠抑制或防止對EIT現(xiàn)象沒有貢獻(xiàn)的基波照射到堿金屬原子的情況。因此，能夠抑制由AC斯塔克效應(yīng)產(chǎn)生的頻率變動，提供頻率穩(wěn)定性高的振蕩器。在本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述波長選擇機構(gòu)可以是標(biāo)準(zhǔn)具。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，能夠由簡單的結(jié)構(gòu)形成波長選擇機構(gòu)。
本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述標(biāo)準(zhǔn)具可以具有相互對置的第一反射鏡和第二反射鏡，其反射上述第一光；和基板，其被配置在上述第一反射鏡和上述第二反射鏡之間，上述基板的材質(zhì)是化合物半導(dǎo)體。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，能夠減小第一反射鏡和第二反射鏡之間的距離，實現(xiàn)裝置的小型化。本發(fā)明的光學(xué)模塊中，還可以包括基體，上述基體的材質(zhì)是化合物半導(dǎo)體，上述光源是半導(dǎo)體激光器，上述標(biāo)準(zhǔn)具和上述光源被形成于基體上。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，由于標(biāo)準(zhǔn)具和光源被形成于相同的基體上，所以能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述標(biāo)準(zhǔn)具的上述基板可以具有自上述基體側(cè)開始按順序形成的第一層、第二層
和第三層，上述第一層的折射率和上述第三層的折射率比上述第二層的折射率小，使上述第二層傳播上述第一光。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，可以將基板作為光波導(dǎo)路徑。因此，能夠控制自波長選擇機構(gòu)射出的第二光的光束直徑，能夠使第二光高效地照射到氣體單元。本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述光源可以是邊發(fā)射型激光器。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，通過控制構(gòu)成邊發(fā)射型激光器的層的膜厚，可以進(jìn)行光源(邊發(fā)射型激光器)和波長選擇機構(gòu)之間的定位(alignment)。并且，例如，不需要光學(xué)元件，該光學(xué)元件用于使第一光入射到被形成于相同的基體上的波長變換機構(gòu)。因此，能夠提高光源和波長選擇機構(gòu)之間的定位(alignment)精度。在本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述光源可以是面發(fā)射型激光器。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，由于面發(fā)射型激光器與邊發(fā)射型激光器相比，用于產(chǎn)生增益的電流少，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗化。在本發(fā)明的光學(xué)模塊中，上述波長選擇機構(gòu)可以是光纖光柵。根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，由于光纖光柵容易變形，所以能夠提高設(shè)計的自由度。本發(fā)明的原子振蕩器包括本發(fā)明的光學(xué)模塊。這樣的原子振蕩器，由于包括本發(fā)明的光學(xué)模塊，所以能夠抑制由AC斯塔克效應(yīng)產(chǎn)生的頻率變動，能夠提高頻率穩(wěn)定性。


圖1是本實施方式的原子振蕩器的功能框圖。圖2(A)是表示堿金屬原子的Λ型3能級模型與第一邊帶和第二邊帶關(guān)系的圖，圖2(B)是表示光源中產(chǎn)生的第一光的頻譜圖。
圖3是表示自波長選擇機構(gòu)射出的第二光的頻譜圖。圖4是表示本實施方式的原子振蕩器構(gòu)成的圖。圖5是示意地表示本實施方式的光學(xué)模塊的要部的剖面圖。圖6是示意地表示使用邊發(fā)射型激光器的本實施方式的光學(xué)模塊的要部的剖面圖。圖中符號說明1-原子振蕩器，2-光學(xué)模塊，10-光源，20-波長選擇機構(gòu)，30-氣體單元，40-光檢測機構(gòu)，50-控制機構(gòu)，110-半導(dǎo)體激光器，112-第一半導(dǎo)體層，114-活性層，116-第二半導(dǎo)體層，118-第一電極，119-第二電極，120-波長選擇元件，121-第一反射鏡，122-第二反射鏡，123-基板，124-第一層，126-第二層，128-第三層，130-氣體單元，140-光檢測器，150-電流驅(qū)動電路，160-調(diào)制電路，170-基體，180-棱鏡。
具體實施例方式以下，邊參照附圖邊對本發(fā)明最佳實施方式進(jìn)行說明。首先，參照附圖對本實施方式的光學(xué)模塊和原子振蕩器進(jìn)行說明。本實施方式的原子振蕩器包含本實施方式的光學(xué)模塊。圖1是本實施方式的原子振蕩器1的功能框圖。原子振蕩器1包括光學(xué)模塊2和控制機構(gòu)50。光學(xué)模塊2包括光源10、波長選擇機構(gòu)20、氣體單元30和光檢測機構(gòu)40。光源10產(chǎn)生第一光Li，該第一光Ll包含具有中心波長(中心頻率)的基波F及具有互不相同波長的第一邊帶Wl和第二邊帶WZ0波長選擇機構(gòu)20通過選擇第一光Ll的第一邊帶Wl和第二邊帶W2并使其透過而射出第二光L2。氣體單元30密封堿金屬氣體，氣體單元30被照射第二光L2。光檢測機構(gòu)40檢測透過氣體單元30后的第二光L2的強度?？刂茩C構(gòu)50根據(jù)光檢測機構(gòu)40的檢測結(jié)果進(jìn)行控制，以使第一邊帶Wl和第二邊帶W2的波長(頻率)差等于與被封入到氣體單元30中的堿金屬原子的2個基態(tài)能級的能量差相當(dāng)?shù)念l率。具體地說，控制機構(gòu)50根據(jù)光檢測機構(gòu)40的檢測結(jié)果，產(chǎn)生具有調(diào)制頻率fm的檢測信號。并且，光源10根據(jù)該調(diào)制信號來調(diào)制具有規(guī)定頻率&的基波F，產(chǎn)生具有頻率= f0+fffl的第一邊帶Wl和具有頻率f2 = f0-fffl的第二邊帶WZ0圖2 (A)是表示堿金屬原子的Λ型3能級模型與第一邊帶Wl和第二邊帶W2關(guān)系的圖。圖2(B)是表示光源10中產(chǎn)生的第一光Ll的頻譜圖。如圖2⑶所示，在光源10中產(chǎn)生的第一光Ll包括具有中心頻率= ν/ λ C1 ν為光速，λ ^為激光的中心波長)的基波F ；相對于中心頻率&在上側(cè)邊帶具有頻率的第一邊帶Wl和相對于中心頻率&在下側(cè)邊帶具有頻率f2的第二邊帶W2。第一邊帶Wl的頻率為= f。+fm，第二邊帶W2的頻率f2為f2 = f。_fm。如圖2 (A)和圖2 (B)所示，第一邊帶Wl的頻率f\和第二邊帶W2的頻率f2的頻率差，與相當(dāng)于堿金屬原子的基態(tài)能級1和基態(tài)能級2的能量差ΔΕ12的頻率一致。因此，堿金屬原子由具有頻率的第一邊帶Wl和具有頻率f2的第二邊帶W2引起EIT現(xiàn)象。這里，對EIT現(xiàn)象進(jìn)行說明。眾所周知，堿金屬原子與光的相互作用能夠由Λ型3能級系模型進(jìn)行說明。如圖2(A)所示，堿金屬原子具有2個基態(tài)能級，使具有與基態(tài)能級1和激發(fā)能級的能量差相當(dāng)?shù)牟ㄩL(頻率的第一邊帶Wl或者具有與基態(tài)能級2和激發(fā)能級的能量差相當(dāng)?shù)牟ㄩL(頻率f2)的第二邊帶W2分別單獨地照射堿金屬原子時，發(fā)生光吸收。但是，如圖2(B)所示，第一邊帶Wl和第二邊帶W2的頻率的頻率Sfff2準(zhǔn)確地與相當(dāng)于基態(tài)能級1和基態(tài)能級2的能量差Δ E12的頻率一致，將該第一邊帶Wl和第二邊帶W2同時照射到該堿金屬原子時，得到2個基態(tài)能級重合的狀態(tài)，即處于量子干涉效應(yīng)的狀態(tài)，停止向激發(fā)能級的激發(fā)，發(fā)生了第一邊帶Wl和第二邊帶W2透過堿金屬原子的透明化現(xiàn)象(EIT現(xiàn)象)。利用該EIT現(xiàn)象，通過檢測、控制第一邊帶Wl和第二邊帶W2的頻率差f\-f2偏離與基態(tài)能級1和基態(tài)能級2的能量差△ E12相當(dāng)?shù)念l率時的光吸收行為的急劇變化，能夠制造高精度的振蕩器。圖3是表示自波長選擇機構(gòu)20射出的第二光L2的頻譜圖。第二光L2是與第一光Ll相比基波F消失或基波F的強度被減弱的光。在圖3的例子中，第二光L2只有相對于中心頻率&在上側(cè)邊帶具有頻率的第一邊帶W1，及相對于中心頻率&在下側(cè)邊帶具有頻率f2的第二邊帶W2。這樣，在光學(xué)模塊2中，通過波長選擇機構(gòu)20可以使基波F的強度減弱或者使基波F消失。以下，對本實施方式的原子振蕩器的更具體的構(gòu)成進(jìn)行說明。圖4是表示原子振蕩器1的構(gòu)成的圖。原子振蕩器1，如圖4所示，包括光學(xué)模塊2、電流驅(qū)動電路150和調(diào)制電路160。光學(xué)模塊2包括半導(dǎo)體激光器110、波長選擇元件120、氣體單元130和光檢測器140。半導(dǎo)體激光器110產(chǎn)生第一光Li，該第一光Ll包含具有中心波長的基波F和具有互不相同波長的第一邊帶Wl和第二邊帶W2。由半導(dǎo)體激光器110射出的激光(第一光Li)，根據(jù)電流驅(qū)動電路150輸出的驅(qū)動電流控制中心頻率& (中心波長λ 0)，根據(jù)由調(diào)制電路160的輸出信號(調(diào)制信號)進(jìn)行調(diào)制。即，通過對由電流驅(qū)動電路150產(chǎn)生的驅(qū)動電流疊加具有調(diào)制信號的頻率成分的交流電流，能夠?qū)Π雽?dǎo)體激光器110射出的第一光Ll進(jìn)行調(diào)制。由此，在第一光Ll中產(chǎn)生第一邊帶Wl和第二邊帶W2。由于半導(dǎo)體激光器110中產(chǎn)生的光具有可干涉性，適合于得到量子干涉效應(yīng)。如圖2⑶所示，第一光Ll包含具有中心頻率f。( = ν/ λ。ν為光速，λ。為第一光Ll的中心波長)的基波F以及相對于中心頻率&在上側(cè)邊帶具有頻率的第一邊帶Wl和相對于中心頻率&在下側(cè)邊帶具有頻率f2的第二邊帶W2。第一邊帶Wl的頻率為=fQ+fm，第二邊帶W2的頻率f2為f2 = f0-fmO波長選擇元件120選擇第一光的第一邊帶Wl和第二邊帶W2并使其透過。S卩，波長選擇元件120，對第一邊帶Wl和第二邊帶W2的透過率大，對基波F的透過率小。由此，能夠使入射到波長選擇元件120的第一光Ll的基波F的強度減弱或使基波F消失，并作為第二光L2射出。即，第二光L2與第一光Ll相比，基波F的強度減弱或基波F消失。在圖3的例子中，第二光L2僅有相對于中心頻率&在上側(cè)邊帶具有頻率的第一邊帶Wl和相對于中心頻率&在下側(cè)邊帶具有頻率f2的第二邊帶W2。波長選擇元件120，如后面所述，可以是標(biāo)準(zhǔn)具，也可以是光纖光柵。氣體單元130是在容器中密封氣體狀堿金屬原子(鈉(Na)原子、銣(Rb)原子、銫(Cs)原子等)的部件。氣體單元130被照射第二光L2。
如果對該氣體單元130，照射具有相當(dāng)于堿金屬原子的2個基態(tài)能級的能量差的頻率(波長)的2個光波(第一邊帶和第二邊帶)，堿金屬原子就會引起EIT現(xiàn)象。例如，若堿金屬原子是銫原子，由于相當(dāng)于Dl線處的基態(tài)能級1和基態(tài)能級2的能量差的頻率為9. 19263…GHz，如果照射頻率差為9. 19263…GHz的2個光波就會引起EIT現(xiàn)象。光檢測器140檢測透過氣體單元130后的第二光L2，輸出與檢測到的光的量相對應(yīng)的信號強度的信號。光檢測器140的輸出信號被輸入到電流驅(qū)動電路150和調(diào)制電路160。光檢測器140也可以是光電二極管。電流驅(qū)動電路150，產(chǎn)生與光檢測器140的輸出信號相對應(yīng)的大小的驅(qū)動電流，并提供給半導(dǎo)體激光器110，以控制第一光Ll的中心頻率&(中心波長λ。。第一光的中心頻率&(中心波長λ0)由經(jīng)過半導(dǎo)體激光器110、波長選擇元件120、氣體單元130、光檢測器140和電流驅(qū)動電路150的反饋回路進(jìn)行微調(diào)而使其穩(wěn)定。調(diào)制電路160產(chǎn)生調(diào)制信號，該調(diào)制信號具有與光檢測器140的輸出信號相對應(yīng)的調(diào)制頻率fm。該調(diào)制信號按照使光檢測器140的輸出信號達(dá)到最大的方式對調(diào)制頻率fm進(jìn)行微調(diào)，并提供給半導(dǎo)體激光器110。由半導(dǎo)體激光器110射出的激光，通過調(diào)制信號實施調(diào)制，產(chǎn)生第一邊帶Wl和第二邊帶W2。并且，半導(dǎo)體激光器110、波長選擇元件120、氣體單元130、光檢測器140分別與圖1的光源10、波長選擇機構(gòu)20、氣體單元30、光檢測機構(gòu)40對應(yīng)。另外，電流驅(qū)動電路150、調(diào)制電路160與圖1的控制機構(gòu)50對應(yīng)。在這樣構(gòu)成的原子振蕩器1中，如果半導(dǎo)體激光器110產(chǎn)生的第一光Ll的第一邊帶Wl和第二邊帶W2的頻率差與相當(dāng)于氣體單元130中所包含的堿金屬原子的2個基態(tài)能級的能量差的頻率不能準(zhǔn)確地一致的話，則堿金屬原子就不會發(fā)生EIT現(xiàn)象，因此光檢測器140的檢測量對應(yīng)第一邊帶Wl和照射光W2的頻率極其靈敏地變化。因此，由通過半導(dǎo)體激光器110、波長選擇元件120、氣體單元130、光檢測器140和調(diào)制電路160的反饋回路進(jìn)行反饋控制，以使第一邊帶Wl和第二邊帶W2的頻率差與相當(dāng)于堿金屬原子的2個基態(tài)能級的能量差的頻率極其準(zhǔn)確地一致。其結(jié)果，由于調(diào)制頻率變?yōu)闃O其穩(wěn)定的頻率，所以能夠?qū)⒄{(diào)制信號作為原子振蕩器1的輸出信號(時鐘輸出)。圖5是示意地表示光學(xué)模塊2的要部(半導(dǎo)體激光器110和波長選擇元件120)的剖面圖。光學(xué)模塊2，如圖5所示，還包括基體170。半導(dǎo)體激光器110和波長選擇元件120被形成于基體170上。這樣通過將半導(dǎo)體激光器110和波長選擇元件120形成為單片，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。基體170的材質(zhì)是化合物半導(dǎo)體。具體地說，基體170的材質(zhì)是例如GaAs、InP,GaN等III-V族半導(dǎo)體，或SiO、S^e等II-VI族半導(dǎo)體。這里，對基體170的材質(zhì)是第一導(dǎo)電型(例如η型)GaAs的情況進(jìn)行說明。半導(dǎo)體激光器110是面發(fā)射型激光器，其包括第一半導(dǎo)體層112、活性層114和第二半導(dǎo)體層116。第一半導(dǎo)體層112被形成于基體170上。第一半導(dǎo)體層112是交替層疊例如η型(第一導(dǎo)電型Mla9GiiaiAs層和η型Alai5Giia85As層的分布布拉格反射型(DBR)半導(dǎo)體反射鏡。
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活性層114被形成于第一半導(dǎo)體層112上?；钚詫?14是具有重疊了 3層例如由GaAs阱層和Ala3Giia7As阻擋層構(gòu)成的量子阱構(gòu)造的多重量子阱(MQW)構(gòu)造。第二半導(dǎo)體層116是交替層疊例如ρ型(第二導(dǎo)電型Mlai5Giia85As層和ρ型Ala9GEtaiAs層的DBR半導(dǎo)體反射鏡。ρ型第二半導(dǎo)體層116由未摻雜雜質(zhì)的活性層114和η型的第一半導(dǎo)體層112形成PIN 二極管。第一電極118被形成于基體170的下面。第一電極118隔著基體170與第一半導(dǎo)體層112電連接。第一電極118是用于驅(qū)動半導(dǎo)體激光器110的一方電極。第二電極119被形成于第二半導(dǎo)體層116的上面。第二電極119與第二半導(dǎo)體層116電連接。第二電極119是用于驅(qū)動半導(dǎo)體激光器110的另一方電極。由第一電極118和第二電極119對PIN 二極管施加正向的電壓，在活性層114中，引起電子和空穴的再復(fù)合，由該再復(fù)合產(chǎn)生發(fā)光。因此產(chǎn)生的光在第二半導(dǎo)體層116和第一半導(dǎo)體層112之間往返運動時，發(fā)生受激輻射，光的強度被放大。如果光增益比光損耗大，就會發(fā)生激光振蕩，激光(第一光Li)自第二半導(dǎo)體層116的上面射出。由半導(dǎo)體激光器110射出的第一光Ll被棱鏡180反射，入射到波長選擇元件120。棱鏡180是用于改變第一光Ll的行進(jìn)方向，使第一光Ll入射到波長選擇元件120的光學(xué)元件。在光學(xué)模塊2中，波長選擇元件120是標(biāo)準(zhǔn)具。波長選擇元件120包括第一反射鏡121、第二反射鏡122以及配置在第一反射鏡121和第二反射鏡122之間的電路板123。波長選擇元件120，通過干涉作用使入射的光中的規(guī)定波長的光(第一邊帶Wl和第二邊帶擬)透過。在光入射到第一反射鏡121和第二反射鏡122之間的基板123時，通過干涉作用，與基板123的長度(第一反射鏡121和第二反射鏡122之間的距離)D和基板123的折射率相對應(yīng)的波長的光選擇性地透過波長選擇元件120。波長選擇元件120對第一邊帶Wl和第二邊帶W2的透過率大，對基波F的透過率小。由此，能夠使入射到波長選擇元件120的第一光Ll的基波F的強度減弱或者基波F消失。因此，波長選擇元件120能夠射出僅包含例如第一邊帶Wl和第二邊帶W2的第二光L2。第一反射鏡121和第二反射鏡122隔著基板123相互對置。第一反射鏡121和第二反射鏡122由依次層疊了例如Ta2O5膜和S^2膜的多層膜構(gòu)成。基板123被形成于基體170上?；?23具有自基體170側(cè)開始依次形成的第一層124、第二層1 和第三層128。在基板123中，第一層124的折射率、第三層128的折射率比第二層126的折射率小。因此，第一層IM和第三層1 起到包層的功能，第二層起到傳播第一光Ll的芯層的功能。S卩，基板123是傳播第一光Ll的光波導(dǎo)路徑。在光學(xué)模塊2中，基板123是光波導(dǎo)路徑，因此能夠控制由波長選擇元件射出的第二光L2的光束直徑，能夠使光高效率地照射到氣體單元130。第一層IM和第三層128的材質(zhì)例如為AWaAs，第二層126的材質(zhì)例如為GaAs?；?23的材質(zhì)，沒有特別地限定，也可以是GaAs、InP, GaN等III-V族半導(dǎo)體或&ι0、ZnSe等II-VI族半導(dǎo)體。例如使用GaAs作為基板123的材質(zhì)時，自由光譜范圍為9. 2GHz，半值寬度為0. 3GHz左右，基板123的長度D為28. 5mm左右。使用一般的SW2作為標(biāo)準(zhǔn)具的基板的材質(zhì)時，基板的長度為70. 66mm左右。這樣，通過使用折射率大的化合物半導(dǎo)體作為基板123的材質(zhì)，能夠縮短基板123的長度D。
并且，基板123也可以不形成光波導(dǎo)路徑。基板123也可以是單層，沒有多個層124、126、128。這里，對波長變換元件120為標(biāo)準(zhǔn)具的情況進(jìn)行了說明，波長變換元件120也可以是對光纖的纖芯賦予了折射率在長度方向上周期性地變化的光纖光柵。光纖光柵由于使用光纖，所以容易變形，因此能夠提高設(shè)計的自由度。光學(xué)模塊2和原子振蕩器1具有例如以下的特征。根據(jù)光學(xué)模塊2，波長選擇元件120能夠使第一光Ll的基波F的強度減弱或者使基波F消失。由此，能夠抑制或者防止對EIT現(xiàn)象沒有貢獻(xiàn)的基波F照射到堿金屬原子。因此，能夠抑制由AC斯塔克效應(yīng)產(chǎn)生的頻率變動，能夠提供頻率穩(wěn)定性高的振蕩器。根據(jù)光學(xué)模塊2，波長選擇元件120是標(biāo)準(zhǔn)具。因此，能夠由簡易的構(gòu)成形成波長選擇元件。另外，波長選擇元件(標(biāo)準(zhǔn)具)120的基板123的材質(zhì)為化合物半導(dǎo)體。因此，與基板123的材質(zhì)選取S^2的情況相比，能夠縮短基板123的長度D，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。根據(jù)光學(xué)模塊2，波長選擇元件(標(biāo)準(zhǔn)具)120和半導(dǎo)體激光器(光源)110被形成于基體170上。這樣通過將波長選擇元件120和半導(dǎo)體激光器110單片地形成在基體170上，能夠?qū)崿F(xiàn)裝置的小型化。根據(jù)光學(xué)模塊2，如上所述，波長選擇元件(標(biāo)準(zhǔn)具)120的基板123是光波導(dǎo)路徑。因此，能夠控制自波長選擇元件120射出的光L2的光束直徑，能夠高效率地照射到氣體單元130。根據(jù)光學(xué)模塊2，光源10是面發(fā)射型激光器。由于面發(fā)射型激光器，與邊發(fā)射型激光器相比，用于產(chǎn)生增益的電流少，所以能夠?qū)崿F(xiàn)低功耗化。根據(jù)原子振蕩器1，其具有光學(xué)模塊2。因此，如上所述，能夠提高頻率穩(wěn)定性。并且，上述的實施方式是一個例子，并不局限于這些。例如，上述圖5所示的半導(dǎo)體激光器110是面發(fā)射型激光器，半導(dǎo)體激光器也可以是邊發(fā)射型激光器。圖6是示意地表示使用了邊發(fā)射型激光器的光學(xué)模塊2D的要部的剖面圖。以下，在圖6所示的光學(xué)模塊2D中，對與上述圖5所示的光學(xué)模塊2的構(gòu)成相同的構(gòu)成賦予相同的符號，省略其說明。第一半導(dǎo)體層112被形成于基體170上。也可以使用例如第一導(dǎo)電型(例如η型)AlGaAs層等作為第一半導(dǎo)體層112?；钚詫?14被形成于第一半導(dǎo)體層112上。活性層114具有層疊了 3層量子阱構(gòu)造的多重量子阱(MQW)構(gòu)造，該量子阱構(gòu)造由例如GaAs阱層和MGaAs阻擋層構(gòu)成。第二半導(dǎo)體層116被形成于活性層114上?？梢允褂美绲诙?dǎo)電型(例如ρ型)的AWaAs層等作為第二半導(dǎo)體層116。例如，由ρ型第二半導(dǎo)體層116、未摻雜雜質(zhì)的活性層114以及η型第一半導(dǎo)體層112構(gòu)成PIN 二極管。每個第二半導(dǎo)體層116和第一半導(dǎo)體層112與活性層114大相比都是禁帶寬度大、折射率小的層?；钚詫?14具有放大光的功能。第一半導(dǎo)體層112和第二半導(dǎo)體層116夾持著活性層114，具有封閉被注入的載流子(電子和空穴)和光的功能。在半導(dǎo)體激光器110中，如果對第一電極118和第二電極119之間施加PIN 二極管的正向偏壓，就會在活性層114發(fā)生電子和空穴的再復(fù)合。由于該再復(fù)合而產(chǎn)生發(fā)光。以該產(chǎn)生的光作為起點，連鎖地產(chǎn)生受激輻射，光的強度被放大。如果光增益比光損耗大，就會引起激光振蕩，產(chǎn)生激光，激光(第一光Li)自活性層114的側(cè)面射出。通過使用邊發(fā)射型激光器作為半導(dǎo)體激光器110，能夠相對于半導(dǎo)體激光器110的各層112、114、116的層疊方向垂直地射出激光。因此，通過各層112、114、116膜厚的控制，能夠進(jìn)行半導(dǎo)體激光器110和波長選擇元件120之間的定位。并且，不需要例如用于使激光入射到被形成于相同的基體170上的波長變換元件120的棱鏡等光學(xué)元件。因此，能夠提高半導(dǎo)體激光器110和波長選擇元件120之間的定位精度。如上所述，對本發(fā)明的實施方式詳細(xì)地進(jìn)行了說明，但是，在實質(zhì)上不脫離本發(fā)明的新事項和效果的情形下也可以進(jìn)行各種變形，這些變形對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是能夠容易想到的。因此，這樣的變形例全都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種光學(xué)模塊，是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器的光學(xué)模塊，其特征在于，包括光源，其產(chǎn)生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波和具有互不相同波長的第一邊帶和第二邊帶；波長選擇機構(gòu)，其通過選擇上述第一光的上述第一邊帶和上述第二邊帶并使其透過而射出第二光；氣體單元，其密封堿金屬氣體，被照射上述第二光；及光檢測機構(gòu)，其檢測透過上述氣體單元后的上述第二光的強度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述波長選擇機構(gòu)是標(biāo)準(zhǔn)具。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述標(biāo)準(zhǔn)具具有相互對置的第一反射鏡和第二反射鏡，其反射上述第一光；和基板，其被配置在上述第一反射鏡和上述第二反射鏡之間，上述基板的材質(zhì)是化合物半導(dǎo)體。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)模塊，其特征在于，還包括基體，上述基體的材質(zhì)是化合物半導(dǎo)體，上述光源是半導(dǎo)體激光器，上述標(biāo)準(zhǔn)具和上述光源被形成于基體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述標(biāo)準(zhǔn)具的上述基板具有自上述基體側(cè)依次形成的第一層、第二層和第三層，上述第一層的折射率和上述第三層的折射率比上述第二層的折射率小，使上述第二層傳播上述第一光。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述光源是邊發(fā)射型激光器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 5中任意一項所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述光源是面發(fā)射型激光器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)模塊，其特征在于，上述波長選擇機構(gòu)是光纖光柵。
9.一種原子振蕩器，其特征在于，包含權(quán)利要求1 8中任意一項所述的光學(xué)模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及光學(xué)模塊和原子振蕩器，該光學(xué)模塊利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器，其包括光源，其產(chǎn)生第一光，該第一光包含具有中心波長的基波，和具有互不相同波長的第一邊帶和第二邊帶；波長選擇機構(gòu)，其通過選擇地透過上述第一光的上述第一邊帶和上述第二邊帶，射出第二光；氣體單元，其密封堿金屬氣體，被照射上述第二光；及光檢測機構(gòu)，其檢測透過上述氣體單元后的上述第二光的強度。
文檔編號H03L7/26GK102394646SQ20111015042
公開日2012年3月28日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者西田哲朗 申請人:精工愛普生株式會社