光學(xué)模塊以及原子振蕩器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)模塊以及原子振蕩器。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，提出了一種利用量子干涉效應(yīng)之一的CPT(Coherent Populat1nTrapping:相干布居俘獲)的原子振蕩器，期待裝置的小型化、低消耗電力化。利用了 CPT的原子振蕩器是利用了若對(duì)堿金屬原子照射具有不同的兩種波長(zhǎng)(頻率)的相干光，則相干光的吸收就會(huì)停止即電磁感應(yīng)透明現(xiàn)象(EIT現(xiàn)象:Electromagnetically InducedTransparency)的振蕩器。
[0003]例如，在專利文獻(xiàn)I中公開(kāi)了如下的原子振蕩器，即，為了提高EIT現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)概率，該原子振蕩器將從光源射出的共振光通過(guò)λ /4板轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并向密封有堿金屬原子的氣室照射該圓偏振光。通過(guò)向氣室照射圓偏振光的光線，能夠在堿金屬原子與圓偏振光的光線之間引起相互作用，提高堿金屬原子存在于磁量子數(shù)％ = O的基態(tài)能級(jí)的概率。由此，能夠提高EIT現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)概率。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2013 — 98606號(hào)公報(bào)
[0005]由于利用面發(fā)光激光器產(chǎn)生的光具有相干性，所以為了得到量子干涉效應(yīng)而優(yōu)選。面發(fā)光激光器一般射出發(fā)生了偏振的光(偏振光線)。
[0006]然而，已知在面發(fā)光激光器中，因外部因素(溫度、應(yīng)力、元件結(jié)構(gòu)的逐年變化等)，射出的偏振光線的偏振方向會(huì)發(fā)生變化即引起偏振開(kāi)關(guān)。在原子振蕩器中使用的單模VCSEL中，通常允許正交的兩個(gè)方向的偏振。因此，在這樣的VCSEL中，因偏振開(kāi)關(guān)，偏振方向從兩個(gè)方向中的一方改變?yōu)榱硪环郊雌穹较蛐D(zhuǎn)90度,所以無(wú)法將射出的偏振光線的偏振方向限定在一個(gè)方向。
[0007]因此，若應(yīng)用面發(fā)光激光器(VCSEL)作為專利文獻(xiàn)I的原子振蕩器的光源，則存在從面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向因偏振開(kāi)關(guān)(Polarizat1n Switch)而變化，入射至λ /4板的偏振光線的偏振方向變化這樣的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的幾個(gè)方式所涉及的目的之一在于提供一種即使從面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向發(fā)生變化，也能夠使入射至λ /4板的偏振光線的偏振方向恒定的光學(xué)模塊。另外，本發(fā)明的幾個(gè)方式所涉及的目的之一在于提供一種包含上述光學(xué)模塊的原子振蕩器。
[0009]本發(fā)明的光學(xué)模塊是原子振蕩器的光學(xué)模塊，包括:面發(fā)光激光器，其射出偏振光線；偏振元件，其被照射從上述面發(fā)光激光器射出的光，并且被設(shè)置為偏振透光軸相對(duì)于上述偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)44度以上46度以下；λ /4板，其被照射透過(guò)了上述偏振元件的光，并且被設(shè)置為快軸相對(duì)于上述偏振透光軸旋轉(zhuǎn)44度以上46度以下(；氣室，其中被封入堿金屬氣體，并且被照射透過(guò)了上述λ/4板的光；以及光檢測(cè)部，其檢測(cè)透過(guò)了上述氣室的光的強(qiáng)度。
[0010]優(yōu)選所述偏振兀件被設(shè)置為偏振透光軸相對(duì)于所述偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度，所述λ /4板被設(shè)置為快軸相對(duì)于所述偏振透光軸旋轉(zhuǎn)45度。
[0011]根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，即使面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，也能夠通過(guò)偏振元件使要入射至λ/4板的偏振光線的偏振方向?yàn)楹愣ǖ姆较?。并且，偏振兀件的偏振透光軸以相對(duì)于面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)45度的方式設(shè)置，所以即使面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，也能夠使要入射至λ /4板的偏振光線的光量恒定。
[0012]因此,根據(jù)這樣的光學(xué)模塊，即使面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，也能夠使對(duì)氣室照射的圓偏振光線的旋轉(zhuǎn)方向以及光量恒定。由此，例如能夠提高原子振蕩器的頻率穩(wěn)定性。
[0013]在本發(fā)明的光學(xué)模塊中，從上述面發(fā)光激光器射出的上述偏振光線的偏振方向也可以從第一方向變化為與上述第一方向正交的第二方向。
[0014]根據(jù)這樣的光學(xué)模塊,即使面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向從第一方向變化為第二方向(即使旋轉(zhuǎn)90度)，也能夠使對(duì)氣室照射的圓偏振光線的旋轉(zhuǎn)方向以及光量恒定。
[0015]本發(fā)明所涉及的原子振蕩器包含本發(fā)明所涉及的光學(xué)模塊。
[0016]在這樣的原子振蕩器中，因?yàn)榘景l(fā)明的光學(xué)模塊，所以即使面發(fā)光激光器射出的偏振光線的偏振方向旋轉(zhuǎn)90度，也能夠使對(duì)氣室照射的圓偏振光線的旋轉(zhuǎn)方向以及光量恒定。由此，例如能夠提高頻率穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是表示包含本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊的原子振蕩器的框圖。
[0018]圖2是示意性地表示本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖3是示意性地表示本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0020]圖4是表示共振光的頻譜的圖。
[0021]圖5是表示堿金屬原子的Λ型三能級(jí)模式與第一邊帶以及第二邊帶的關(guān)系的圖。
[0022]圖6是用于說(shuō)明參考例所涉及的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0023]圖7是用于說(shuō)明參考例所涉及的光學(xué)模塊的結(jié)構(gòu)的圖。
[0024]圖8是示意性地表示本實(shí)驗(yàn)例所涉及的測(cè)定系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。
[0025]圖9是表示通過(guò)偏振元件評(píng)價(jià)了面發(fā)光激光器的I 一 L特性的結(jié)果的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下，使用附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。此外，以下說(shuō)明的實(shí)施方式并不對(duì)權(quán)利要求書(shū)所記載的本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行不當(dāng)?shù)南薅?。另外，并不限定為以下說(shuō)明的結(jié)構(gòu)的全部均為本發(fā)明的必要結(jié)構(gòu)要件。
[0027]1.光學(xué)模塊
[0028]首先，參照附圖對(duì)本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊進(jìn)行說(shuō)明。這里，對(duì)將本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊應(yīng)用于原子振蕩器的例子進(jìn)行說(shuō)明。圖1是表示包含本實(shí)施方式所涉及的光學(xué)模塊100而構(gòu)成的原子振蕩器I的框圖。
[0029]如圖1所示，原子振蕩器I通過(guò)包含光學(xué)模塊100、中心波長(zhǎng)控制部2以及高頻控制部4而構(gòu)成。
[0030]如圖1所不,光學(xué)模塊100通過(guò)包含面發(fā)光激光器10、偏振兀件20、λ/4板30、氣室40以及光檢測(cè)部50而構(gòu)成。
[0031]圖2以及圖3是示意性地表示光學(xué)模塊100的結(jié)構(gòu)的圖。圖2表示從面發(fā)光激光器10射出的偏振光線的偏振方向是Y方向的情況，圖3表不從面發(fā)光激光器10射出的偏振光線的偏振方向是X方向的情況。在圖2以及圖3中，為了方便省略光檢測(cè)部50的圖示。
[0032]此外，在圖2以及圖3中，作為與面發(fā)光激光器10的光軸一致的軸，圖示有Z軸。這里，所謂的面發(fā)光激光器10的光軸是指經(jīng)過(guò)從面發(fā)光激光器10射出的光的發(fā)散中心的軸。另外，在圖2以及圖3中，作為與Z軸正交并且相互正交的軸，圖示有X軸以及Y軸。
[0033]面發(fā)光激光器10例如是使共振器相對(duì)于半導(dǎo)體基板垂直地嵌入的垂直共振器面發(fā)光激光器(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面發(fā)射激光器)。面發(fā)光激光器10例如是單模(單一模式)的VCSEL。
[0034]面發(fā)光激光器10射出偏振光線。這里，所謂偏振光線包括直線偏振光的情況和實(shí)質(zhì)上可視為直線偏振光的橢圓偏振光的情況。所謂直線偏振光是指光在電場(chǎng)的振動(dòng)方向在一個(gè)平面內(nèi)的光。另外，所謂實(shí)質(zhì)上可視為直線偏振光的橢圓偏振光是指橢圓偏振光的長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度相對(duì)于橢圓偏振光的短軸的長(zhǎng)度足夠地長(zhǎng)的光。例如是長(zhǎng)軸的長(zhǎng)度a與短軸的長(zhǎng)度b之比滿足關(guān)系b/a ( 0.1的橢圓偏振光。這里，所謂橢圓偏振光的長(zhǎng)軸是指在光在電場(chǎng)的振動(dòng)矢量的前端進(jìn)行橢圓運(yùn)動(dòng)的橢圓偏振光中，該振動(dòng)矢量的前端描繪的橢圓的長(zhǎng)軸。另外，所謂橢圓偏振光的短軸是指該橢圓的短軸。此外，在圖1中，用實(shí)線的空心箭頭表示偏振光線，用虛線的空