光学系及び原子発振器
【課題】信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を提供する。
【解決手段】共鳴光３ａを出射するコヒーレント光源３と、コヒーレント光源３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、金属原子ガス中に共鳴光３ａを透過させるガスセル９と、ガスセル９を透過した光３ｂを複数の光に分散して再びガスセル９に導く導光手段１１と、導光手段１１により導かれガスセル９を再び透過した複数の光４ｂ〜７ｂを検出する光検出器４〜７と、ガスセル９を所定の温度に加熱するヒータ８、１０と、光検出器４〜７から検出された信号を合成する合成回路２と、合成回路２の出力信号により、発振周波数を制御する周波数制御回路１２と、を備えて構成されている。
【解決手段】共鳴光３ａを出射するコヒーレント光源３と、コヒーレント光源３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、金属原子ガス中に共鳴光３ａを透過させるガスセル９と、ガスセル９を透過した光３ｂを複数の光に分散して再びガスセル９に導く導光手段１１と、導光手段１１により導かれガスセル９を再び透過した複数の光４ｂ〜７ｂを検出する光検出器４〜７と、ガスセル９を所定の温度に加熱するヒータ８、１０と、光検出器４〜７から検出された信号を合成する合成回路２と、合成回路２の出力信号により、発振周波数を制御する周波数制御回路１２と、を備えて構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子発振器の光学系に関し、さらに詳しくは、原子発振器を構成する光学系に含まれる加熱手段の構成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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一定の温度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。そして後者の場合、ガスセルを透過した光強度のコントラストは、ガスセルの光路が長いほど強くなり、電磁波誘起透明化（以下ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparencyと記す）現象によるＥＩＴ信号のＳ／Ｎが良くなる。
特許文献１として図５には、ガスセル１１１の一方面に発光素子１１２と受光素子１１３を配置し、ガスセル１１１の他方面に反射素子１１４を配置し、発光素子１１２からの光を反射手段１１４で反射して、これを受光素子１１２で受光する光学系について開示されている。
【特許文献１】ＵＳ７０６４８３５Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来技術は、受光素子１１３を円状にして受光素子１１３全体に光が当たるようにしているため、受光面積をある程度広くする必要がある。しかし、受光素子１１３の面積を大きくすると、暗電流が増加してノイズが大きくなると共に、ガスセルのサイズが大きくなってしまうといった問題がある。また、ガスセルを大きくすると、ヒータで加熱しても、ガスセル全体の温度分布が均一にならず、ヒータに近い部分が過剰に加熱されてしまうといった問題があった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、光源から出射されたコヒーレント光をプリズム等の導光手段により分散してガスセルに入射させると共に、ガスセルを複数の空間で区切って各空間の隔壁を加熱手段により構成することにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
［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、前記共鳴光を出射するコヒーレント光源と、前記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共鳴光を透過させるガスセルと、該ガスセルを透過した光を複数の光束に分散して再び該ガスセルに導く導光手段と、該導光手段により導かれ前記ガスセルを再び透過した各光束を夫々検出する光検出手段と、前記ガスセルを所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え、前記ガスセル内は隔壁により複数の領域に区画され、前記導光手段により分散された各光束が前記各領域内に入射され、該隔壁が前記加熱手段により構成されていることを特徴とする。
【０００６】
ガスセルを透過した光は、ガスセルの光路が長いほど光の強度が強くなり、ＥＩＴ信号のレベルが高くなってＳ／Ｎが良くなる。しかし、ガスセルの光路を長くするということは、必然的にガスセルが大きくなり、そのガスセル内を均一に温度管理することが困難となる。そこで本発明では、コヒーレント光を分散する導光手段を備え、更に、ガスセルを複数の領域に区画するために隔壁を設けて、その隔壁を加熱手段により構成する。分散したコヒーレント光は各領域内を通過する。このとき各領域は加熱手段により囲まれているため、温度分布が均一となる。これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させることができる。
【０００７】
［適用例２］前記各領域は夫々独立した密閉空間として構成され、前記各領域内には余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備えたことを特徴とする。
【０００８】
各領域を独立した密閉空間とした場合、その空間内で一定の蒸気圧下で金属ガスを供給させる必要がある。そこで本発明では、各領域内にガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備える。これにより、各領域内の温度が同じであれば、一定の飽和蒸気圧の金属ガスを安定的に供給することができる。
【０００９】
［適用例３］前記各領域は、前記共鳴光が通過する光路となる領域により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
各領域が独立した密閉空間の場合、各領域に金属溜り部が必要であった。本発明のガスセルは、光源が１つで、導光手段によりその光を複数に分散させる構成で、各領域は加熱手段により部分的に隔壁されているが、共鳴光が通過する光路となる領域で連通されている。これにより、１箇所に金属溜り部を設けて、そこから各領域に金属ガスを供給する。これにより、共鳴光の光路を邪魔することなく、各領域は同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部から金属ガスを供給することができる。
【００１１】
［適用例４］前記各領域は、前記隔壁の適所に設けた開口部により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
各領域が独立した密閉空間の場合、各領域に金属溜り部が必要であった。本発明のガスセルは、光源が１つで、導光手段によりその光を複数に分散させる構成で、各領域は加熱手段により隔壁されているが、その隔壁に開口部を備えて各領域が連通されている。これにより、いずれか１箇所の領域に金属溜り部を設けて、そこから各領域に金属ガスを供給する。これにより、各領域は同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部から金属ガスを供給することができる。
【００１３】
［適用例５］前記加熱手段は、セラミックヒータにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の隔壁は加熱手段により構成されている。そこで本発明では、加熱手段として最も多く普及しているセラミックヒータを使用する。セラミックヒータは、小型で薄い面状発熱体のため、小スペースの加熱が可能である。また、面状発熱体のため、ガスセルを均一に加熱することができる。また、高ワット密度設計のため昇温速度が速い等の優れた特性を持っている。これにより、ＩＴＯと比較して安価で、且つ、優れた特性の加熱手段を構成することができる。
【００１５】
［適用例６］前記導光手段は、反射部材又はプリズムにより構成されていることを特徴とする。
【００１６】
光源から出射したコヒーレント光は所定の幅を有する光束である。その光束が、例えば角錐形をしたプリズムの頂点に入射すると、４つの光に屈折される。これらの光を更にプリズムで屈折してガスセルに入射させる。尚、プリズムの代わりにミラー等を組み合わせても構わない。これにより、１つの光束を複数の光束に分散させることができる。
【００１７】
［適用例７］前記光検出手段と前記コヒーレント光源とを前記ガスセルに対して同一側に併置したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の光学系は、コヒーレント光源と光検出手段とをガスセルに対して同一側に実装し、透過光が光検出手段により受光されるように導光手段を構成した。これにより、ボンディングワイヤが短くなり、信号のＳ／Ｎ特性を改善すると共に、光学系全体の実装も容易にすることができる。
【００１９】
［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。
【００２０】
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、ルビジウム原子は手軽に広く普及している。よって、原子発振器の要求性能とコストを考慮して、いずれかの金属原子を選ぶことができる。
【００２１】
［適用例９］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。
【００２２】
光学系には、コヒーレント光源から発光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。
【００２３】
［適用例１０］前記複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備えたことを特徴とする。
【００２４】
複数の光検出手段からは、夫々受光した光に応じたレベルの信号が出力される。この信号を原子発振器の周波数制御回路にフィードバックするには、１つの信号としてまとめる必要がある。そこで本発明では、複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備える。これにより、レベルの高いＥＩＴ信号を得ることができる。
【００２５】
［適用例１１］上記に記載の光学系を原子発振器に備えたことを特徴とする。
【００２６】
これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を備えた原子発振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、共鳴光３ａを出射するコヒーレント光源３と、コヒーレント光源３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、金属原子ガス中に共鳴光３ａを透過させるガスセル９と、ガスセル９を透過した光３ｂを複数の光に分散して再びガスセル９に導く導光手段１１と、導光手段１１により導かれガスセル９を再び透過した各光４ｂ〜７ｂを夫々検出する光検出器（光検出手段）４〜７と、ガスセル９を所定の温度に加熱するヒータ（加熱手段）８、１０と、光検出器４〜７から検出された信号を合成する合成回路２と、合成回路２の出力信号により、発振周波数を制御する周波数制御回路１２と、を備えて構成されている。尚、図示は省略するが、ガスセル内を複数の領域に区画する隔壁を備え、この隔壁がヒータにより構成されている（詳細は後述する）。従って、ヒータ８、１０は透明発熱体により構成されている。また、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。
【００２８】
即ち、本発明の原子発振器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１は、ガスセル９を透過した光３ｂは、ガスセル９の光路が長いほど光の強度が強くなり、ＥＩＴ信号のレベルが高くなってＳ／Ｎが良くなる。しかし、ガスセル９の光路を長くするということは、必然的にガスセル９が大きくなり、そのガスセル９内を均一に温度管理することが困難となる。そこで本実施形態では、光３ｂを分散する導光手段１１を備え、更に、ガスセル９を例えば４つの領域ａ〜ｄに区画するために隔壁を設けて、その隔壁をヒータにより構成する。分散したコヒーレント光は各領域ａ〜ｄを通過する。このとき各領域ａ〜ｄはヒータにより囲まれているため、温度分布が均一となる。これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２９】
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−電子スピン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、よりエネルギー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）と波長が若干異なる。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。
【００３０】
図３（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、図３（ａ）で丸にバツ印は光が図３（ｂ）の上から下に進むことを表し、黒丸は光が図３（ｂ）の下から上に進むことを表している。以下、同様とする。この光学系１Ａは、ガスセル９ａ内の領域ａ〜ｄは夫々独立した密閉空間として構成され、各領域ａ〜ｄに各領域内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９ａ〜１９ｄを夫々備えている。また、ガスセル９ａ内を領域ａ〜ｄに区画する隔壁１３〜１６を備え、この隔壁１３〜１６がヒータにより構成されている。
【００３１】
図３（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系の側面図である。この図では、同一平面上にコヒーレント光源３、光検出器４〜７を併置し、コヒーレント光源３、及び光検出器４〜７とガスセル９ａの間に、コヒーレント光源３から発光された光を集光し、且つ平行光に補正する光学コンポーネント（受動光学素子）１８を配置する。また、ガスセル９ａを挟むようにヒータ８、１０により加熱する。また、導光手段として本実施形態ではプリズム１１を使用した。このような構成の光学系１Ａは、コヒーレント光源３から出射されたコヒーレント光３ａは、光学コンポーネント１８に入射して、集光され且つ平行光に補正される。補正された光は、ヒータ８を通過してガスセル９ａの中心部１７を通過する。そしてヒータ１０を通過してプリズム１１の四角錐１１ｅの頂点に入射する。その結果、光は４方向に分散されて夫々プリズム１１ａ、１１ｃ及びプリズム１１ｂ、１１ｄにより下向きに屈折される。屈折された光４ａ、６ａ、及び５ａ、７ａはヒータ１０を通過してガスセル９ａに入射する。ガスセル９ａを透過した光４ａ、６ａ、及び５ａ、７ａはヒータ８を通過して、光４ａ、６ａは光検出器４、６により受光され、光５ａ、７ａは光検出器５、７により受光される。各光検出器４〜７により受光された光は、ＥＩＴ信号となり合成回路２により合成されて周波数制御回路１２に入力される。尚、本実施形態では導光手段にプリズムを使用したが、ミラー等を組み合わせても構わない。
即ち、ガスセル９ａ内を独立した密閉空間ａ〜ｄとした場合、その領域内で一定の蒸気圧下で金属ガスを供給させる必要がある。そこで本実施形態では、各領域ａ〜ｄ内にガスセル９ａ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９ａ〜１９ｄを夫々備える。これにより、各領域ａ〜ｄ内の温度が同じであれば、一定の飽和蒸気圧の金属ガスを安定的に供給することができる。
【００３２】
図４（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｂ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｂは、ガスセル９ｂ内の複数の領域ａ〜ｄは、共鳴光３ａが通過する光路となる領域３０により連通され、少なくとも１つの領域（この例では領域ｄ）にガスセル９ｂ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９を備えている。即ち、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｂは、光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、各領域ａ〜ｄは隔壁１３〜１６により部分的に隔壁されているが、共鳴光３ａが通過する光路となる領域３０で連通されている。これにより、１箇所に金属溜り部１９を設けて、そこから各領域ａ〜ｄに金属ガスを供給する。これにより、共鳴光３ａの光路を邪魔することなく、各領域ａ〜ｄは同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部１９から金属ガスを供給することができる。
【００３３】
図４（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｃ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｃは、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｃは、例えば、比較的容積が小さいガスセルに適用するものである。光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、ガスセル９ｃを２つに区画し、領域ａ、ｂはヒータにより構成された隔壁１４、１５により区画されている。これにより、夫々の領域ａ、ｂに金属溜り部１９ａ、１９ｂを設けて、そこから各領域ａ、ｂに金属ガスを供給する。これにより、比較的容積が小さいガスセルの領域ａ、ｂは同じガス圧となり、且つ夫々の空間の１箇所の金属溜り部１９ａ、１９ｂから金属ガスを供給することができる。
【００３４】
図４（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｄ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｄは、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｄは、ガスセル９ｄ内の４つの領域ａ〜ｄは、ヒータにより構成される隔壁１３〜１６の適所に備えた開口部１３ａ〜１６ａにより連通され、少なくとも１つの領域（この例では領域ｄ）にガスセル９ｄ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９を備えている。即ち、ガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｄは、光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、各領域ａ〜ｄはヒータにより隔壁されているが、そのヒータに開口部１３ａ〜１６ａを備えて各領域ａ〜ｄが連通されている。これにより、いずれか１箇所の領域に金属溜り部１９を設けて、そこから各領域ａ〜ｄに金属ガスを供給する。これにより、各領域ａ〜ｄは同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部１９から金属ガスを供給することができる。
尚、ガスセル９に封入するガス状の金属原子に、ルビジウム、又はセシウムを使用する。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、ルビジウム原子は手軽に広く普及している。よって、原子発振器の要求性能とコストを考慮して、いずれかの金属原子を選ぶことができる。
【００３５】
また、コヒーレント光源３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１８をコヒーレント光源３とガスセル９との間に配置する。光学系には、コヒーレント光源３から発光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波長板といった受動光学素子１８が使用される。この受動光学素子１８は、ガスセル９に入射する前であればどこに配置しても構わない。そこで本実施形態では、受動光学素子１８をコヒーレント光源３とガスセル９との間に配置する。これにより、光を正確に光検出器４〜７に入射させることができる。
また、本発明の光学系を原子発振器に備えることにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を備えた原子発振器を提供することができる。
また、本実施形態では、コヒーレント光をプリズム１１eにより４つに分散したが、これに限定されることなく、４つ以上でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】ＣＰＴ方式による原子の３準位系を説明する図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系の側面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る光学系を上から見た図である。
【図５】従来のガスセルの構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 光学系、２ 合成回路、３ コヒーレント光源、４、５、６、７ 光検出器、８、１０ ヒータ、１１ 導光手段、１２ 周波数制御回路、１００ 原子発振器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子発振器の光学系に関し、さらに詳しくは、原子発振器を構成する光学系に含まれる加熱手段の構成技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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一定の温度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。そして後者の場合、ガスセルを透過した光強度のコントラストは、ガスセルの光路が長いほど強くなり、電磁波誘起透明化（以下ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparencyと記す）現象によるＥＩＴ信号のＳ／Ｎが良くなる。
特許文献１として図５には、ガスセル１１１の一方面に発光素子１１２と受光素子１１３を配置し、ガスセル１１１の他方面に反射素子１１４を配置し、発光素子１１２からの光を反射手段１１４で反射して、これを受光素子１１２で受光する光学系について開示されている。
【特許文献１】ＵＳ７０６４８３５Ｂ２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されている従来技術は、受光素子１１３を円状にして受光素子１１３全体に光が当たるようにしているため、受光面積をある程度広くする必要がある。しかし、受光素子１１３の面積を大きくすると、暗電流が増加してノイズが大きくなると共に、ガスセルのサイズが大きくなってしまうといった問題がある。また、ガスセルを大きくすると、ヒータで加熱しても、ガスセル全体の温度分布が均一にならず、ヒータに近い部分が過剰に加熱されてしまうといった問題があった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、光源から出射されたコヒーレント光をプリズム等の導光手段により分散してガスセルに入射させると共に、ガスセルを複数の空間で区切って各空間の隔壁を加熱手段により構成することにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
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。
【０００５】
［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、前記共鳴光を出射するコヒーレント光源と、前記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共鳴光を透過させるガスセルと、該ガスセルを透過した光を複数の光束に分散して再び該ガスセルに導く導光手段と、該導光手段により導かれ前記ガスセルを再び透過した各光束を夫々検出する光検出手段と、前記ガスセルを所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え、前記ガスセル内は隔壁により複数の領域に区画され、前記導光手段により分散された各光束が前記各領域内に入射され、該隔壁が前記加熱手段により構成されていることを特徴とする。
【０００６】
ガスセルを透過した光は、ガスセルの光路が長いほど光の強度が強くなり、ＥＩＴ信号のレベルが高くなってＳ／Ｎが良くなる。しかし、ガスセルの光路を長くするということは、必然的にガスセルが大きくなり、そのガスセル内を均一に温度管理することが困難となる。そこで本発明では、コヒーレント光を分散する導光手段を備え、更に、ガスセルを複数の領域に区画するために隔壁を設けて、その隔壁を加熱手段により構成する。分散したコヒーレント光は各領域内を通過する。このとき各領域は加熱手段により囲まれているため、温度分布が均一となる。これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させることができる。
【０００７】
［適用例２］前記各領域は夫々独立した密閉空間として構成され、前記各領域内には余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備えたことを特徴とする。
【０００８】
各領域を独立した密閉空間とした場合、その空間内で一定の蒸気圧下で金属ガスを供給させる必要がある。そこで本発明では、各領域内にガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備える。これにより、各領域内の温度が同じであれば、一定の飽和蒸気圧の金属ガスを安定的に供給することができる。
【０００９】
［適用例３］前記各領域は、前記共鳴光が通過する光路となる領域により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする。
【００１０】
各領域が独立した密閉空間の場合、各領域に金属溜り部が必要であった。本発明のガスセルは、光源が１つで、導光手段によりその光を複数に分散させる構成で、各領域は加熱手段により部分的に隔壁されているが、共鳴光が通過する光路となる領域で連通されている。これにより、１箇所に金属溜り部を設けて、そこから各領域に金属ガスを供給する。これにより、共鳴光の光路を邪魔することなく、各領域は同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部から金属ガスを供給することができる。
【００１１】
［適用例４］前記各領域は、前記隔壁の適所に設けた開口部により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする。
【００１２】
各領域が独立した密閉空間の場合、各領域に金属溜り部が必要であった。本発明のガスセルは、光源が１つで、導光手段によりその光を複数に分散させる構成で、各領域は加熱手段により隔壁されているが、その隔壁に開口部を備えて各領域が連通されている。これにより、いずれか１箇所の領域に金属溜り部を設けて、そこから各領域に金属ガスを供給する。これにより、各領域は同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部から金属ガスを供給することができる。
【００１３】
［適用例５］前記加熱手段は、セラミックヒータにより構成されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の隔壁は加熱手段により構成されている。そこで本発明では、加熱手段として最も多く普及しているセラミックヒータを使用する。セラミックヒータは、小型で薄い面状発熱体のため、小スペースの加熱が可能である。また、面状発熱体のため、ガスセルを均一に加熱することができる。また、高ワット密度設計のため昇温速度が速い等の優れた特性を持っている。これにより、ＩＴＯと比較して安価で、且つ、優れた特性の加熱手段を構成することができる。
【００１５】
［適用例６］前記導光手段は、反射部材又はプリズムにより構成されていることを特徴とする。
【００１６】
光源から出射したコヒーレント光は所定の幅を有する光束である。その光束が、例えば角錐形をしたプリズムの頂点に入射すると、４つの光に屈折される。これらの光を更にプリズムで屈折してガスセルに入射させる。尚、プリズムの代わりにミラー等を組み合わせても構わない。これにより、１つの光束を複数の光束に分散させることができる。
【００１７】
［適用例７］前記光検出手段と前記コヒーレント光源とを前記ガスセルに対して同一側に併置したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の光学系は、コヒーレント光源と光検出手段とをガスセルに対して同一側に実装し、透過光が光検出手段により受光されるように導光手段を構成した。これにより、ボンディングワイヤが短くなり、信号のＳ／Ｎ特性を改善すると共に、光学系全体の実装も容易にすることができる。
【００１９】
［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。
【００２０】
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、ルビジウム原子は手軽に広く普及している。よって、原子発振器の要求性能とコストを考慮して、いずれかの金属原子を選ぶことができる。
【００２１】
［適用例９］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。
【００２２】
光学系には、コヒーレント光源から発光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。
【００２３】
［適用例１０］前記複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備えたことを特徴とする。
【００２４】
複数の光検出手段からは、夫々受光した光に応じたレベルの信号が出力される。この信号を原子発振器の周波数制御回路にフィードバックするには、１つの信号としてまとめる必要がある。そこで本発明では、複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備える。これにより、レベルの高いＥＩＴ信号を得ることができる。
【００２５】
［適用例１１］上記に記載の光学系を原子発振器に備えたことを特徴とする。
【００２６】
これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を備えた原子発振器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
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、共鳴光３ａを出射するコヒーレント光源３と、コヒーレント光源３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、金属原子ガス中に共鳴光３ａを透過させるガスセル９と、ガスセル９を透過した光３ｂを複数の光に分散して再びガスセル９に導く導光手段１１と、導光手段１１により導かれガスセル９を再び透過した各光４ｂ〜７ｂを夫々検出する光検出器（光検出手段）４〜７と、ガスセル９を所定の温度に加熱するヒータ（加熱手段）８、１０と、光検出器４〜７から検出された信号を合成する合成回路２と、合成回路２の出力信号により、発振周波数を制御する周波数制御回路１２と、を備えて構成されている。尚、図示は省略するが、ガスセル内を複数の領域に区画する隔壁を備え、この隔壁がヒータにより構成されている（詳細は後述する）。従って、ヒータ８、１０は透明発熱体により構成されている。また、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。
【００２８】
即ち、本発明の原子発振器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１は、ガスセル９を透過した光３ｂは、ガスセル９の光路が長いほど光の強度が強くなり、ＥＩＴ信号のレベルが高くなってＳ／Ｎが良くなる。しかし、ガスセル９の光路を長くするということは、必然的にガスセル９が大きくなり、そのガスセル９内を均一に温度管理することが困難となる。そこで本実施形態では、光３ｂを分散する導光手段１１を備え、更に、ガスセル９を例えば４つの領域ａ〜ｄに区画するために隔壁を設けて、その隔壁をヒータにより構成する。分散したコヒーレント光は各領域ａ〜ｄを通過する。このとき各領域ａ〜ｄはヒータにより囲まれているため、温度分布が均一となる。これにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させることができる。
【００２９】
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−電子スピン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、よりエネルギー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）と波長が若干異なる。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。
【００３０】
図３（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、図３（ａ）で丸にバツ印は光が図３（ｂ）の上から下に進むことを表し、黒丸は光が図３（ｂ）の下から上に進むことを表している。以下、同様とする。この光学系１Ａは、ガスセル９ａ内の領域ａ〜ｄは夫々独立した密閉空間として構成され、各領域ａ〜ｄに各領域内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９ａ〜１９ｄを夫々備えている。また、ガスセル９ａ内を領域ａ〜ｄに区画する隔壁１３〜１６を備え、この隔壁１３〜１６がヒータにより構成されている。
【００３１】
図３（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系の側面図である。この図では、同一平面上にコヒーレント光源３、光検出器４〜７を併置し、コヒーレント光源３、及び光検出器４〜７とガスセル９ａの間に、コヒーレント光源３から発光された光を集光し、且つ平行光に補正する光学コンポーネント（受動光学素子）１８を配置する。また、ガスセル９ａを挟むようにヒータ８、１０により加熱する。また、導光手段として本実施形態ではプリズム１１を使用した。このような構成の光学系１Ａは、コヒーレント光源３から出射されたコヒーレント光３ａは、光学コンポーネント１８に入射して、集光され且つ平行光に補正される。補正された光は、ヒータ８を通過してガスセル９ａの中心部１７を通過する。そしてヒータ１０を通過してプリズム１１の四角錐１１ｅの頂点に入射する。その結果、光は４方向に分散されて夫々プリズム１１ａ、１１ｃ及びプリズム１１ｂ、１１ｄにより下向きに屈折される。屈折された光４ａ、６ａ、及び５ａ、７ａはヒータ１０を通過してガスセル９ａに入射する。ガスセル９ａを透過した光４ａ、６ａ、及び５ａ、７ａはヒータ８を通過して、光４ａ、６ａは光検出器４、６により受光され、光５ａ、７ａは光検出器５、７により受光される。各光検出器４〜７により受光された光は、ＥＩＴ信号となり合成回路２により合成されて周波数制御回路１２に入力される。尚、本実施形態では導光手段にプリズムを使用したが、ミラー等を組み合わせても構わない。
即ち、ガスセル９ａ内を独立した密閉空間ａ〜ｄとした場合、その領域内で一定の蒸気圧下で金属ガスを供給させる必要がある。そこで本実施形態では、各領域ａ〜ｄ内にガスセル９ａ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９ａ〜１９ｄを夫々備える。これにより、各領域ａ〜ｄ内の温度が同じであれば、一定の飽和蒸気圧の金属ガスを安定的に供給することができる。
【００３２】
図４（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｂ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｂは、ガスセル９ｂ内の複数の領域ａ〜ｄは、共鳴光３ａが通過する光路となる領域３０により連通され、少なくとも１つの領域（この例では領域ｄ）にガスセル９ｂ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９を備えている。即ち、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｂは、光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、各領域ａ〜ｄは隔壁１３〜１６により部分的に隔壁されているが、共鳴光３ａが通過する光路となる領域３０で連通されている。これにより、１箇所に金属溜り部１９を設けて、そこから各領域ａ〜ｄに金属ガスを供給する。これにより、共鳴光３ａの光路を邪魔することなく、各領域ａ〜ｄは同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部１９から金属ガスを供給することができる。
【００３３】
図４（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｃ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｃは、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｃは、例えば、比較的容積が小さいガスセルに適用するものである。光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、ガスセル９ｃを２つに区画し、領域ａ、ｂはヒータにより構成された隔壁１４、１５により区画されている。これにより、夫々の領域ａ、ｂに金属溜り部１９ａ、１９ｂを設けて、そこから各領域ａ、ｂに金属ガスを供給する。これにより、比較的容積が小さいガスセルの領域ａ、ｂは同じガス圧となり、且つ夫々の空間の１箇所の金属溜り部１９ａ、１９ｂから金属ガスを供給することができる。
【００３４】
図４（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る光学系を上から見た図である。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。尚、ガスセル９ｄ以外の構成は、図３と同様とする。この光学系１Ｄは、図３のようにガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｄは、ガスセル９ｄ内の４つの領域ａ〜ｄは、ヒータにより構成される隔壁１３〜１６の適所に備えた開口部１３ａ〜１６ａにより連通され、少なくとも１つの領域（この例では領域ｄ）にガスセル９ｄ内の余剰金属を貯留する金属溜り部１９を備えている。即ち、ガスセル９ａが独立した密閉空間の場合、各領域ａ〜ｄに金属溜り部１９ａ〜１９ｄが必要であった。本実施形態のガスセル９ｄは、光源が１つで、プリズム１１によりその光を４つに分散させる構成で、各領域ａ〜ｄはヒータにより隔壁されているが、そのヒータに開口部１３ａ〜１６ａを備えて各領域ａ〜ｄが連通されている。これにより、いずれか１箇所の領域に金属溜り部１９を設けて、そこから各領域ａ〜ｄに金属ガスを供給する。これにより、各領域ａ〜ｄは同じガス圧となり、且つ１箇所の金属溜り部１９から金属ガスを供給することができる。
尚、ガスセル９に封入するガス状の金属原子に、ルビジウム、又はセシウムを使用する。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、ルビジウム原子は手軽に広く普及している。よって、原子発振器の要求性能とコストを考慮して、いずれかの金属原子を選ぶことができる。
【００３５】
また、コヒーレント光源３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１８をコヒーレント光源３とガスセル９との間に配置する。光学系には、コヒーレント光源３から発光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波長板といった受動光学素子１８が使用される。この受動光学素子１８は、ガスセル９に入射する前であればどこに配置しても構わない。そこで本実施形態では、受動光学素子１８をコヒーレント光源３とガスセル９との間に配置する。これにより、光を正確に光検出器４〜７に入射させることができる。
また、本発明の光学系を原子発振器に備えることにより、信号強度の揃ったＥＩＴ信号を得てＳ／Ｎを向上させた光学系を備えた原子発振器を提供することができる。
また、本実施形態では、コヒーレント光をプリズム１１eにより４つに分散したが、これに限定されることなく、４つ以上でも構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】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。
【図２】ＣＰＴ方式による原子の３準位系を説明する図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｂ）は本発明の第１の実施形態に係る光学系の側面図である。
【図４】（ａ）は本発明の第２の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｂ）は本発明の第３の実施形態に係る光学系を上から見た図、（ｃ）は本発明の第４の実施形態に係る光学系を上から見た図である。
【図５】従来のガスセルの構成図である。
【符号の説明】
【００３７】
１ 光学系、２ 合成回路、３ コヒーレント光源、４、５、６、７ 光検出器、８、１０ ヒータ、１１ 導光手段、１２ 周波数制御回路、１００ 原子発振器
【特許請求の範囲】
【請求項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、
前記共鳴光を出射するコヒーレント光源と、
前記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共鳴光を透過させるガスセルと、
該ガスセルを透過した光を複数の光束に分散して再び該ガスセルに導く導光手段と、
該導光手段により導かれ前記ガスセルを再び透過した各光束を夫々検出する光検出手段と、
前記ガスセルを所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え、
前記ガスセル内は隔壁により複数の領域に区画され、前記導光手段により分散された各光束が前記各領域内に入射され、該隔壁が前記加熱手段により構成されていることを特徴とする原子発振器の光学系。
【請求項２】
前記各領域は夫々独立した密閉空間として構成され、前記各領域内には余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備えたことを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項３】
前記各領域は、前記共鳴光が通過する光路となる領域により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項４】
前記各領域は、前記隔壁の適所に設けた開口部により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項５】
前記加熱手段は、セラミックヒータにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項６】
前記導光手段は、反射部材又はプリズムにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項７】
前記光検出手段と前記コヒーレント光源とを前記ガスセルに対して同一側に併置したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項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請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項９】
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請求項１乃至８の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項１０】
前記複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光学系を備えたことを特徴とする原子発振器。
【請求項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、
前記共鳴光を出射するコヒーレント光源と、
前記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共鳴光を透過させるガスセルと、
該ガスセルを透過した光を複数の光束に分散して再び該ガスセルに導く導光手段と、
該導光手段により導かれ前記ガスセルを再び透過した各光束を夫々検出する光検出手段と、
前記ガスセルを所定の温度に加熱する加熱手段と、を備え、
前記ガスセル内は隔壁により複数の領域に区画され、前記導光手段により分散された各光束が前記各領域内に入射され、該隔壁が前記加熱手段により構成されていることを特徴とする原子発振器の光学系。
【請求項２】
前記各領域は夫々独立した密閉空間として構成され、前記各領域内には余剰金属を貯留する金属溜り部を夫々備えたことを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項３】
前記各領域は、前記共鳴光が通過する光路となる領域により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項４】
前記各領域は、前記隔壁の適所に設けた開口部により連通され、少なくとも１つの前記領域に前記ガスセル内の余剰金属を貯留する金属溜り部を備えていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項５】
前記加熱手段は、セラミックヒータにより構成されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項６】
前記導光手段は、反射部材又はプリズムにより構成されていることを特徴とする請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項７】
前記光検出手段と前記コヒーレント光源とを前記ガスセルに対して同一側に併置したことを特徴とする請求項１乃至６の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項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請求項１に記載の原子発振器の光学系。
【請求項９】
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請求項１乃至８の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項１０】
前記複数の光検出手段からの出力信号を合成する合成回路を備えたことを特徴とする請求項１乃至９の何れか一項に記載の原子発振器の光学系。
【請求項１１】
請求項１乃至１０の何れか一項に記載の光学系を備えたことを特徴とする原子発振器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−２３２３３５（Ｐ２００９−２３２３３５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７７４１３（Ｐ２００８−７７４１３）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００００３１０４）エプソントヨコム株式会社 (1,528)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]