光学模块以及原子振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学模块以及原子振荡器。
【背景技术】
[0002]近年来，提出了一种利用量子干涉效应之一的CPT(Coherent Populat1nTrapping:相干布居俘获)的原子振荡器，期待装置的小型化、低消耗电力化。利用了 CPT的原子振荡器是利用了若对碱金属原子照射具有不同的两种波长(频率)的相干光，则相干光的吸收就会停止即电磁诱导透明现象(EIT现象:Electromagnetically InducedTransparency)的振荡器。
[0003]例如，在专利文献I中公开了如下的原子振荡器，即，为了提高EIT现象的显现概率，该原子振荡器将从光源射出的共振光通过λ /4板转换为圆偏振光，并向密封有碱金属原子的气室照射该圆偏振光。通过向气室照射圆偏振光的光线，能够在碱金属原子与圆偏振光的光线之间引起相互作用，提高碱金属原子存在于磁量子数％ = O的基态能级的概率。由此，能够提高EIT现象的显现概率。
[0004]专利文献1:日本特开2013 — 98606号公报
[0005]由于利用面发光激光器产生的光具有相干性，所以为了得到量子干涉效应而优选。面发光激光器一般射出发生了偏振的光(偏振光线)。
[0006]然而，已知在面发光激光器中，因外部因素(温度、应力、元件结构的逐年变化等)，射出的偏振光线的偏振方向会发生变化即引起偏振开关。在原子振荡器中使用的单模VCSEL中，通常允许正交的两个方向的偏振。因此，在这样的VCSEL中，因偏振开关，偏振方向从两个方向中的一方改变为另一方即偏振方向旋转90度,所以无法将射出的偏振光线的偏振方向限定在一个方向。
[0007]因此，若应用面发光激光器(VCSEL)作为专利文献I的原子振荡器的光源，则存在从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向因偏振开关(Polarizat1n Switch)而变化，入射至λ /4板的偏振光线的偏振方向发生变化这样的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的几个方式所涉及的目的之一在于提供一种即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使入射至λ /4板的偏振光线的偏振方向恒定的光学模块。另外，本发明的几个方式所涉及的目的之一在于提供一种包括上述光学模块的原子振荡器。
[0009]本发明所涉及的光学模块是原子振荡器的光学模块，包括:面发光激光器，其射出光；偏振消除元件，其被照射从上述面发光激光器射出的光，并且消除该照射的光的偏振状态；偏振元件，其被照射透过了上述偏振消除元件的光；λ /4板，其被照射透过了上述偏振兀件的光，并且被设置为快轴相对于上述偏振兀件的偏振透过轴旋转45° ;气室,其中被封入碱金属气体，并且被照射透过了上述λ/4板的光；以及光检测部，其检测透过了上述气室的光的强度。
[0010]在这样的光学模块中，即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够通过偏振元件使入射至λ/4板的偏振光线的偏振方向为恒定的方向。因此，能够使照射至气室的圆偏振光的旋转方向恒定。由此，例如能够提高原子振荡器的频率稳定性。
[0011]并且，在这样的光学模块中，偏振消除元件消除从面发光激光器射出的光的偏振状态并使该光入射至偏振兀件，从而即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够减小透过偏振元件的光的光量的变动。由此，能够减小被照射至气室的光的光量的变动，能够提高原子振荡器的频率稳定性。
[0012]在本发明所涉及的光学模块中，也可以为上述偏振消除元件使被照射至上述偏振消除元件的光成为根据通过上述偏振消除元件的位置而不同的偏振状态。
[0013]根据这样的光学模块，偏振消除元件能够减小透过偏振元件的光的光量随时间的变化，并消除被照射的光的偏振状态。
[0014]在本发明所涉及的光学模块中，也可以为上述偏振消除元件使照射至上述偏振消除元件的光成为根据通过上述偏振消除元件的时间而不同的偏振状态。
[0015]根据这样的光学模块，偏振消除元件能够消除被照射的光的偏振状态。
[0016]在本发明所涉及的光学模块中，也可以为从上述面发光激光器射出的光的偏振方向从第一方向改变为与上述第一方向正交的第二方向。
[0017]根据这样的光学模块,即使面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向从第一方向变化为第二方向，也能够使照射至气室的圆偏振的旋转方向以及光量恒定。
[0018]本发明所涉及的原子振荡器包括本发明所涉及的光学模块。
[0019]在这样的原子振荡器中，由于包括本发明所涉及的光学模块，所以即使面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使照射至气室的圆偏振的旋转方向恒定。由此，例如能够提高频率稳定性。
【附图说明】
[0020]图1是表示包括本实施方式所涉及的光学模块的原子振荡器的框图。
[0021]图2是示意地表示本实施方式所涉及的光学模块的结构的图。
[0022]图3是示意地表示本实施方式所涉及的光学模块的结构的图。
[0023]图4是表示共振光的频谱的图。
[0024]图5是表示碱金属原子的Λ型三能级模型和第一边带以及第二边带的关系的图。
[0025]图6是用于说明参考例所涉及的光学模块的结构的图。
[0026]图7是用于说明参考例所涉及的光学模块的结构的图。
【具体实施方式】
[0027]以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细地说明。此外，以下说明的实施方式并不对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当的限定。另外，并不限定为以下说明的结构的全部均为本发明的必要结构要件。
[0028]1.光学模块
[0029]首先，参照附图对本实施方式所涉及的光学模块进行说明。这里，对将本实施方式所涉及的光学模块应用于原子振荡器的例子进行说明。图1是表示通过包括本实施方式所涉及的光学模块100而构成的原子振荡器I的框图。
[0030]如图1所示，原子振荡器I通过包括光学模块100、中心波长控制部2以及高频控制部4而构成。
[0031]如图1所示，光学模块100通过包括面发光激光器10、偏振消除元件20、偏振元件30、λ /4板40、气室50以及光检测部60而构成。
[0032]图2以及图3是示意地表示光学模块100的结构的图。图2表示从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为Y方向的情况，图3表不从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向的情况。为方便起见，在图2以及图3中省略光检测部60的图示。
[0033]应予说明，在图2以及图3中，作为与面发光激光器10的光轴一致的轴，图示Z轴。这里，所谓面发光激光器10的光轴是通过从面发光激光器10射出的光的发散中心的轴。另夕卜，在图2以及图3中，作为与Z轴正交且彼此正交的轴，图示X轴以及Y轴。
[0034]面发光激光器10例如是使共振器相对于半导体基板垂直地嵌入的垂直共振器面发光激光器(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser:垂直腔面发射激光器)。面发光激光器10例如是单模(单一模式)的VCSEL。
[0035]面发光激光器10射出偏振光线。这里，所谓偏振光线包括直线