量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長期具有尚精度的振蕩特性的振蕩器，公知有基于働、艷等喊金屬的原子能量躍迀而進(jìn)行振蕩的原子振蕩器(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。
[0003]原子振蕩器的工作原理通常大致分為利用光與微波的雙共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)(CPT-Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式，但是，使用了量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器能夠?qū)崿F(xiàn)比使用了雙共振現(xiàn)象的原子振蕩器小型化，所以近年來被期待搭載于各種各樣的設(shè)備。
[0004]例如，如專利文獻(xiàn)I中所公開，使用了量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器具有:封入有氣體狀的堿金屬的室(原子室)、射出使室中的堿金屬共振的共振光對的光源以及對透過氣室的共振光對進(jìn)行檢測的光檢測器。并且，在這樣的原子振蕩器中，在兩種共振光的頻率差為特定的值時(shí)，產(chǎn)生兩種共振光的雙方不被氣室內(nèi)的堿金屬吸收而透過的電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)，通過光檢測器檢測伴隨該 EIT 現(xiàn)象產(chǎn)生的陡峭的信號(hào)即EIT信號(hào)，并使用該EIT信號(hào)作為基準(zhǔn)信號(hào)。
[0005]這里，作為光源，通常使用接受偏置電流的供給并發(fā)光的面發(fā)光激光器。如面發(fā)光激光器這樣的發(fā)光元件具有發(fā)光波長根據(jù)偏置電流而變化的特性。此外，在如面發(fā)光激光器這樣的發(fā)光元件中，即使偏置電流恒定，也具有發(fā)光波長隨時(shí)間經(jīng)過(長時(shí)間地逐漸)而變化的老化特性。因此，在專利文獻(xiàn)I所記載的原子振蕩器中，對供給到光源的偏置電流進(jìn)行控制，使得發(fā)光波長恒定。
[0006]但是，在專利文獻(xiàn)I所記載的原子振蕩器中，存在如下問題:發(fā)光光量也隨著偏置電流的變化而變化，所以由于堿金屬的共振頻率隨著照射到堿金屬的光量密度的變化而變化的、被稱作光致頻移的現(xiàn)象的影響，頻率穩(wěn)定度(尤其是長期頻率穩(wěn)定度)下降。
[0007]專利文獻(xiàn)1:美國專利第6320472號(hào)說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能夠提高頻率穩(wěn)定度的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠以下述的方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0010][應(yīng)用例I]
[0011]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于，該量子干涉裝置具有:
[0012]原子室，其封入有金屬原子；
[0013]光源部，其接受偏置并射出包含共振光對的光，該共振光對用于使所述金屬原子共振；
[0014]溫度調(diào)節(jié)部，其調(diào)節(jié)所述光源部的溫度；
[0015]偏置檢測部，其檢測與所述偏置相關(guān)的信息；以及
[0016]光源溫度控制部，其使用由所述偏置檢測部檢測出的信息，控制所述溫度調(diào)節(jié)部。
[0017]根據(jù)這樣的量子干涉裝置，能夠減少從光源部射出的光的強(qiáng)度變動(dòng)，同時(shí)調(diào)整該光的波長。因此，減少金屬原子的共振頻率隨著照射到原子室內(nèi)的金屬原子的光的強(qiáng)度(密度)的變化而變化的、被稱作光致頻移的現(xiàn)象，其結(jié)果是，能夠提高頻率穩(wěn)定度(尤其是長期頻率穩(wěn)定度)。
[0018][應(yīng)用例2]
[0019]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，具有存儲(chǔ)部，該存儲(chǔ)部存儲(chǔ)所述偏置的基準(zhǔn)值，
[0020]所述光源溫度控制部使用由所述偏置檢測部檢測出的信息與所述基準(zhǔn)值的比較結(jié)果，控制所述溫度調(diào)節(jié)部。
[0021]由此，能夠高效地調(diào)節(jié)偏置，使得從光源部射出的光的強(qiáng)度保持恒定。
[0022][應(yīng)用例3]
[0023]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述光源部具有面發(fā)光激光器。
[0024]雖然在如面發(fā)光激光器這樣的發(fā)光元件中，發(fā)光波長根據(jù)偏置電流并伴隨發(fā)光光量的變化而變化，但是能夠使發(fā)光波長根據(jù)溫度并且不伴隨發(fā)光光量的變化而變化。因此，能夠減少從光源部射出的光的強(qiáng)度的變動(dòng)，同時(shí)調(diào)整該光的波長。
[0025][應(yīng)用例4]
[0026]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述偏置檢測部檢測的所述信息包含所述偏置的電壓值。
[0027]由此，能夠高效地調(diào)節(jié)偏置，使得從光源部射出的光的強(qiáng)度保持恒定。
[0028][應(yīng)用例5]
[0029]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述偏置檢測部檢測的所述信息包含所述偏置的電流值。
[0030]由此，能夠高效地設(shè)定偏置，使得從光源部射出的光的強(qiáng)度保持恒定。
[0031][應(yīng)用例6]
[0032]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述量子干涉裝置具有偏置控制部，該偏置控制部控制所述偏置，使得從所述光源部射出的光的波長成為設(shè)定值。
[0033]由此，能夠提高短期的頻率穩(wěn)定度。
[0034][應(yīng)用例7]
[0035]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述光源溫度控制部具有如下功能:
[0036]以所述光源部成為設(shè)定溫度的方式控制所述溫度調(diào)節(jié)部；以及
[0037]以比所述偏置控制部的控制時(shí)間間隔長的時(shí)間間隔，使用由所述偏置檢測部檢測出的信息，調(diào)節(jié)所述設(shè)定溫度。
[0038]由此，能夠提高短期的頻率穩(wěn)定度和長期的頻率穩(wěn)定度兩者。
[0039][應(yīng)用例8]
[0040]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，調(diào)節(jié)所述設(shè)定溫度的所述時(shí)間間隔在1000秒以上1000000秒以下的范圍內(nèi)。
[0041]由此，能夠減少給短期的頻率穩(wěn)定度帶來不良影響，并進(jìn)行光源溫度控制部的控制。
[0042][應(yīng)用例9]
[0043]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于，該原子振蕩器具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0044]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的原子振蕩器。
[0045][應(yīng)用例10]
[0046]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，該電子設(shè)備具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0047]由此，可提供具有能夠提高頻率穩(wěn)定度的量子干涉裝置的電子設(shè)備。
[0048][應(yīng)用例11]
[0049]本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于，該移動(dòng)體具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0050]由此，可提供具有能夠提高頻率穩(wěn)定度的量子干涉裝置的移動(dòng)體。
【附圖說明】
[0051]圖1是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0052]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0053]圖3是示出從光源部射出的兩種光的頻率差與由受光部檢測的光強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0054]圖4是圖1所示的原子振蕩器的示意性立體圖。
[0055]圖5是圖1所示的原子振蕩器所具有的光源側(cè)單元的剖視圖。
[0056]圖6的(a)是示出光源部的偏置電流與受光部的檢測強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖，圖6的(b)是示出光源部的溫度恒定的情況下的發(fā)光波長隨時(shí)間經(jīng)過的變化的曲線圖，圖6的(C)是示出光源部的溫度恒定的情況下的偏置電壓隨時(shí)間經(jīng)過的變化的曲線圖。
[0057]圖7是示出被光源溫度控制部控制的光源部的溫度(設(shè)定溫度)的隨時(shí)間經(jīng)過的變化的曲線圖。
[0058]圖8是用于說明由光源溫度控制部和偏置控制部進(jìn)行的控制的流程圖。
[0059]圖9是示出本發(fā)明第2實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0060]圖10是圖9所示的原子振蕩器所具有的物理單元的剖視圖。
[0061]圖11是示出在利用了 GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的原子振蕩器(量子干涉裝置)的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0062]圖12是示出本發(fā)明的移動(dòng)體的一例的圖。
[0063]標(biāo)號(hào)說明
[0064]1:原子振蕩器；2:光源側(cè)單元；3:室側(cè)單元；6:控制部；6A:控制部；7:物理單元；21:光源部；22:溫度調(diào)節(jié)元件；23:溫度傳感器；24:光源側(cè)封裝；31:原子室；32:受光部；33:加熱器；34:溫度傳感器；35:線圈；38:磁屏蔽罩；39:導(dǎo)熱板；41:光學(xué)部件；42:光學(xué)部件；43:光學(xué)部件；61:光源控制部；62:室溫度控制部；63:磁場控制部；64:偏置檢測部；65:光源溫度控制部；66:存儲(chǔ)部；71:主要部分；72:封裝；73:支撐部件；100:定位系統(tǒng)；200:GPS衛(wèi)星；241:基座；242:金屬化層；243:蓋；244:窗部件；300:基站裝置；301:天線；302:接收裝置；303:天線；304:發(fā)送裝置；382:窗部；400 =GPS接收裝置；401:天線；402:衛(wèi)星接收部；403:天線；404:基站接收部-Jll:基板；712:連接部件；713:粘接劑；721:基體；722:蓋體；1500:移動(dòng)體；1501:車體；1502:車輪；2411:凹部；2412:階梯部；2431:貫通孔；a:軸；IbQ:偏置電流；LL:光；S:內(nèi)部空間;ω。:頻率；ω 1:頻率；ω 2:頻率。
【具體實(shí)施方式】
[0065]以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對本發(fā)明的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)體進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0066]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0067]首先，對本發(fā)明的原子振蕩器(具有本發(fā)明的量子干涉裝置的原子振蕩器)進(jìn)行說明。此外，雖然以下說明將本發(fā)明的量子干涉裝置應(yīng)用于原子振蕩器的例子，但本發(fā)明的量子干涉裝置不限于此，除了原子振蕩器以外，例如還可以應(yīng)用于磁傳感器、量子存儲(chǔ)器等。
[0068]<第I實(shí)施方式>
[0069]圖1是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖，圖3是示出從光源部射出的兩種光的頻率差與由受光部檢測的光強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0070]圖1所示的原子振蕩器I是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器。
[0071]如圖1所示，該原子振蕩器I具有光源側(cè)單元2、室側(cè)單元3、設(shè)置于單元2、3之間的光學(xué)部件41、42、43和控制單元2、3的控制部6。
[0072]這里，光源側(cè)單元2具有光源部21、溫度調(diào)節(jié)元件22和溫度傳感器23。此外，室側(cè)單元3具有原子室31、受光部32、加熱器33、溫度傳感器34和線圈35。
[0073]首先，簡單說明原子振蕩器I的原理。
[0074]如圖1所示，在原子振蕩器I中，光源部21朝向原子室31射出光LL，由受光部32對透過原子室31