[發明專利]原子振蕩器

無效

• 申請號: 201110049557.0
• 申請日: 2011-03-01
• 公開（公告）號: CN102195647A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發明（設計）人: 青山拓
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H03L7/26
• 分類號: H03L7/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;馬建軍

技術領域

本發明涉及原子振蕩器。

背景技術

基于電磁感應透明(EIT：Electromagnetically?Induced?Transparency)方式(有時也稱作CPT(Coherent?Population?Trapping，相干布居囚禁)方式)的原子振蕩器是利用以下現象的振蕩器，即：當向堿金屬原子同時照射具有可干涉性且具有相互不同的特定波長(頻率)的2種共振光時，共振光的吸收停止。

眾所周知，如圖14所示，可使用∧型3能級系統模型來說明堿金屬原子與2種共振光的相互作用機構。堿金屬原子具有2個基態能級，當將以下的共振光1或共振光2分別單獨照射到堿金屬原子時，眾所周知會產生光吸收，其中，共振光1具有相當于基態能級1與激發能級之間的能量差的頻率，共振光2具有相當于基態能級2與激發能級之間的能量差的頻率。然而，當向該堿金屬原子同時照射共振光1和共振光2時，處于2個基態能級的重合狀態，即量子干涉狀態，產生透明化現象(EIT現象)，即：向激發能級的激發停止，共振光1和共振光2透射堿金屬原子。例如，對于銫原子，D2線(波長是852.1nm)的基態狀態由于超細微結構而分裂為具有F＝3、4的能級的2個狀態，與F＝3的基態能級1和F＝4的基態能級2的能量差相當的頻率是9.192631770GHz。因此，當向銫原子同時照射波長是852.1nm附近且頻率差是9.192631770GHz的2種激光時，該2種激光成為共振光對而發生EIT現象。

然后，當向堿金屬原子照射頻率不同的2種光時，根據該2種光是否成為共振光對而堿金屬原子是否發生EIT現象，光吸收舉動急劇變化。表示該急劇變化的光吸收舉動的信號被稱作EIT信號，當共振光對的頻率差與相當于2個基態能級的能量差ΔE₁₂的頻率(例如，在銫原子的情況下是9.192631770GHz)準確一致時，EIT信號的級別表示峰值。因此，檢測EIT信號的峰值，并進行頻率控制，使得照射到堿金屬原子的2種光成為共振光對，即，該2種光的頻率差與相當于ΔE₁₂的頻率準確一致，從而可實現高精度的振蕩器。

另外，眾所周知，當對堿金屬原子施加磁場時，2個基態能級分別根據磁量子數分裂為多個能級(稱作塞曼分裂)。即，由于2個基態能級的能量差ΔE₁₂按各磁量子數而不同，因而當使共振光對的頻率差變化時，出現多個EIT信號。此時，在磁場強度微小的情況下，該多個EIT信號重合而成為線寬度寬的1個EIT信號，因而難以準確檢測其峰值，頻率精度劣化。然而，完全消除由干擾引起的磁場影響是極其困難的。因此，著眼于以下方面，即：對于弱磁場，即使磁場強度變動，針對磁量子數0的2個基態能級的能量差ΔE₁₂也可視為大致恒定，提出了這樣的原子振蕩器：將多個EIT信號完全分離的程度的弱磁場施加給堿金屬原子來檢測針對磁量子數0的EIT信號的峰值，從而提高頻率精度。

【專利文獻1】美國專利第6265945號說明書

然而，要想消除干擾影響來穩定控制弱磁場是非常困難的。而且，即使是弱磁場，嚴格地說，2個基態能級的能量差ΔE₁₂也會微妙地變動，因而以往的方式難以進一步提高頻率精度。

發明內容

本發明正是鑒于上述問題而完成的，根據本發明的若干方式，可提供能比以往提高頻率精度的原子振蕩器。