(57)【要約】【課題】ライトシフトの発生を抑制することができる原子発振器を提供する。【解決手段】本発明に係る原子発振器１００は、量子干渉効果を利用する原子発振器であって、異なる２つの波長を有する共鳴光対を含む第１光を射出する第１光源部１０と、アルカリ金属原子が封入されたガスセル２０と、ガスセル２０を透過した第１光の光強度を検出する第１光検出部３０と、第２光をガスセル２０に向けて射出する第２光源部４０と、第１光検出部３０にて検出される光強度の変化分を補償するように、第２光源部４０から射出される第２光の光強度を変化させる制御部８２と、を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
量子干渉効果を利用する原子発振器であって、
異なる２つの波長を有する共鳴光対を含む第１光を射出する第１光源部と、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
前記ガスセルを透過した前記第１光の光強度を検出する第１光検出部と、
第２光を前記ガスセルに向けて射出する第２光源部と、
前記第１光検出部にて検出される光強度の変化分を補償するように、前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を変化させる制御部と、
を含む、ことを特徴とする原子発振器。
【請求項２】
前記第１光源部および前記第２光源部は、コヒーレント光源である、ことを特徴とする請求項１に記載の原子発振器。
【請求項３】
前記第２光の波長は、前記共鳴光対の異なる２つの波長と異なる、ことを特徴とする請求項２に記載の原子発振器。
【請求項４】
前記第２光源部は、電流光強度特性が線形となる範囲の電流が注入されて駆動する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の原子発振器。
【請求項５】
前記第１光源部のレーザー特性と前記第２光源部のレーザー特性とは、同じである、ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１項に記載の原子発振器。
【請求項６】
前記第１光の光軸と前記第２光の光軸とは、前記ガスセル内で交差する、ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の原子発振器。
【請求項７】
前記第１光の光軸と前記第２光の光軸とは、前記ガスセル内で直交する、ことを特徴とする請求項６に記載の原子発振器。
【請求項８】
前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を検出する第２光検出部を含む、ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の原子発振器。
【請求項９】
前記第２光検出部は、前記ガスセルを透過した前記第２光の光強度を検出する、ことを特徴とする請求項８に記載の原子発振器。
【請求項１０】
前記制御部は、前記第１光検出部にて検出される光強度と前記第２光検出部にて検出される光強度との和が一定になるように、前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を制御する、ことを特徴とする請求項８または９に記載の原子発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子の遷移エネルギーを基準周波数として用いる原子発振器は、最も高精度な発振器の１つとして、通信基地局などで広く用いられている。原子発振器にはいくつかの方式があるが、ルビジウム（Ｒｂ）ランプを用いたマイクロ波二重共鳴方式が最も一般的に用いられている。
【０００３】
近年、量子干渉効果の１つであるＣＰＴ（Ｃｏｈｅｒｅｎｔ  Ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ  Ｔｒａｐｐｉｎｇ）と呼ばれる現象を用いた原子発振器が提案され（例えば特許文献１参照）、従来に比べ原子発振器の小型化、低消費電力化が期待されている。ＣＰＴ方式の場合、光源にはレーザーなどのコヒーレントな光源を用い、高周波信号を重畳することで、その側波帯をＣＰＴ現象の発現に用いる。ＣＰＴ方式の原子発振器は、アルカリ金属原子に異なる２種類の波長（周波数）を有するコヒーレント光を照射すると、コヒーレント光の吸収が停止する電磁誘起透過現象（ＥＩＴ現象：Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃａｌｌｙ  Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｃｙ）を利用した発振器である。
【０００４】
ＣＰＴ方式の原子発振器では、原子発振器の周波数安定度を高めるために、ガスセルに照射されるレーザー光の中心周波数を制御することが一般的である。レーザー光の中心周波数の制御は、レーザーのバイアス電流を変更して行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−８９１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記のような原子発振器では、レーザー光の中心周波数を制御するためにレーザーのバイアス電流を変更することによって、レーザーの光量が変化する。そのため、上記のような原子発振器では、ライトシフト（ＡＣシュタルク効果により共鳴周波数が変化する現象）が発生する場合がある。
【０００７】
本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、ライトシフトの発生を抑制することができる原子発振器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る原子発振器は、
量子干渉効果を利用する原子発振器であって、
異なる２つの波長を有する共鳴光対を含む第１光を射出する第１光源部と、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
前記ガスセルを透過した前記第１光の光強度を検出する第１光検出部と、
第２光を前記ガスセルに向けて射出する第２光源部と、
前記第１光検出部にて検出される光強度の変化分を補償するように、前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を変化させる制御部と、
を含む。
【０００９】
このような原子発振器では、例えば、第１光源部から射出される第１光の中心波長を制御するために第１光源部の注入電流を変更して第１光の光強度が変化しても、第２光の光強度を変化させることにより、ガスセルを照射する光の光強度の和が一定になるように制御することができる。さらに、このような原子発振器では、例えば、第１光源部の経年変化により第１光の光強度を一定に保つことができない場合であっても、第２光の光強度を変化させることにより、ガスセルを照射する光の光強度の和が一定になるように制御することができる。したがって、このような原子発振器では、ライトシフトが発生することを抑制することができる。
【００１０】
本発明に係る原子発振器において、
前記第１光源部および前記第２光源部は、コヒーレント光源であってもよい。
【００１１】
このような原子発振器では、第１光源部および第２光源部は、コヒーレンスの高い光を射出することができる。
【００１２】
本発明に係る原子発振器において、
前記第２光の波長は、前記共鳴光対の異なる２つの波長と異なってもよい。
【００１３】
このような原子発振器では、ガスセルのアルカリ金属原子の基底準位に存在する電子が枯渇することを防ぐことができる。
【００１４】
本発明に係る原子発振器において、
前記第２光源部は、電流光強度特性が線形となる範囲の電流が注入されて駆動してもよい。
【００１５】
このような原子発振器では、第２光源部から射出される第２光の光強度を制御しやすい。
【００１６】
本発明に係る原子発振器において、
前記第１光源部のレーザー特性と前記第２光源部のレーザー特性とは、同じであってもよい。
【００１７】
このような原子発振器では、第１光源部および第２光源部を駆動するための回路を設計しやすい。
【００１８】
本発明に係る原子発振器において、
前記第１光の光軸と前記第２光の光軸とは、前記ガスセル内で交差してもよい。
【００１９】
このような原子発振器では、第２光が第１光検出部に入射することを抑制することができる。
【００２０】
本発明に係る原子発振器において、
前記第１光の光軸と前記第２光の光軸とは、前記ガスセル内で直交してもよい。
【００２１】
このような原子発振器では、第２光が第１光検出部に入射することを、より確実に抑制することができる。
【００２２】
本発明に係る原子発振器において、
前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を検出する第２光検出部を含んでもよい。
【００２３】
このような原子発振器では、制御部は、第１光検出部にて検出される光強度と第２光検出部にて検出される光強度との和が一定になるように、第２光の光強度を制御することができる。
【００２４】
本発明に係る原子発振器において、
前記第２光検出部は、前記ガスセルを透過した前記第２光の光強度を検出してもよい。
【００２５】
このような原子発振器では、第２光検出部は、ガスセルに照射される第２光の光強度を、より確実に検出することができる。
【００２６】
本発明に係る原子発振器において、
前記制御部は、前記第１光検出部にて検出される光強度と前記第２光検出部にて検出される光強度との和が一定になるように、前記第２光源部から射出される前記第２光の光強度を制御してもよい。
【００２７】
このような原子発振器では、ライトシフトの発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本実施形態に係る原子発振器の機能ブロック図。
【図２】本実施形態に係る原子発振器の光源部、ガスセル、および光検出部を模式的に示す斜視図。
【図３】本実施形態に係る原子発振器の光源部、ガスセル、および光検出部を模式的に示す平面図。
【図４】共鳴光の周波数スペクトラムを示す図。
【図５】アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと、第１側帯波および第２側帯波と、の関係を示す図。
【図６】第２光源部に注入される電流と、第２光源部から射出される第２光の光強度と、の関係を模式的に示すグラフ。
【図７】共鳴光対の周波数の差と、光強度と、の関係を模式的に示すグラフ。
【図８】本実施形態の第１変形例に係る原子発振器の光源部、ガスセル、および光検出部を模式的に示す平面図。
【図９】本実施形態の第２変形例に係る原子発振器の光源部、ガスセル、および光検出部を模式的に示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。
【００３０】
１．  原子発振器
まず、本実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る原子発振器１００の機能ブロック図である。
【００３１】
原子発振器１００は、図１に示すように、第１光源部１０と、ガスセル２０と、第１光検出部３０と、第２光源部４０と、第２光検出部５０と、ＥＩＴ検出部６０と、高周波制御部６２と、高周波発生部６４と、吸収検出部７０と、中心波長制御部７２と、平均強度検出部８０と、光強度制御部８２と、を含む。原子発振器１００は、量子干渉効果を利用する原子発振器である。
【００３２】
ここで、図２は、光源部１０，４０、ガスセル２０、および光検出部３０，５０を模式的に示す斜視図である。図３は、光源部１０，４０、ガスセル２０、および光検出部３０，５０を模式的に示す平面図である。
【００３３】
第１光源部１０は、コヒーレント光源である。具体的には、第１光源部１０は、面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ｃａｖｉｔｙ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）である。第１光源部１０の発振波長は、例えば、８５２ｎｍである。なお、コヒーレント光源とは、完全にコヒーレントな光を射出する光源である場合と、レーザー光のようにコヒーレンスの高い光を射出する光源である場合と、を含む。
【００３４】
第１光源部１０は、異なる２つの波長を有する共鳴光対を含む第１光Ｌ１を射出する。第１光Ｌ１は、アルカリ金属原子が封入されたガスセル２０を照射する。図２および図３に示す例では、第１光Ｌ１は、集光レンズ２において集光されて、ガスセル２０を照射する。
【００３５】
ここで、図４は、共鳴光の周波数スペクトラムを示す図である。図５は、アルカリ金属原子のΛ型３準位モデルと、第１側帯波Ｗ１および第２側帯波Ｗ２と、の関係を示す図である。第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１は、図４に示す、中心周波数ｆ０（＝ｃ／λ０：ｃは光の速さ、λ０はレーザー光の中心波長）を有する基本波Ｆと、中心周波数ｆ０に対して上側サイドバンドに周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、中心周波数ｆ０に対して下側サイドバンドに周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、を含む。第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１は、ｆ１＝ｆ０＋ｆｍであり、第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２は、ｆ２＝ｆ０−ｆｍである。第１光Ｌ１の共鳴光対は、側帯波Ｗ１，Ｗ２に相当する。
【００３６】
図５に示すように、第１側帯波Ｗ１の周波数ｆ１と第２側帯波Ｗ２の周波数ｆ２との周波数差は、アルカリ金属原子の基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数と一致している。したがって、アルカリ金属原子は、周波数ｆ１を有する第１側帯波Ｗ１と、周波数ｆ２を有する第２側帯波Ｗ２と、によってＥＩＴ現象を起こす。
【００３７】
ここで、ＥＩＴ現象について説明する。アルカリ金属原子と光との相互作用は、Λ型３準位系モデルで説明できることが知られている。図５に示すように、アルカリ金属原子は、２つの基底準位を有し、基底準位ＧＬ１と励起準位とのエネルギー差に相当する波長（周波数ｆ１）を有する第１側帯波Ｗ１、あるいは基底準位ＧＬ２と励起準位とのエネルギー差に相当する波長（周波数ｆ２）を有する第２側帯波Ｗ２を、それぞれ単独でアルカリ金属原子に照射すると、光吸収が起きる。ところが、図４に示すように、このアルカリ金属原子に、周波数差ｆ１−ｆ２が基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２のエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数と正確に一致する第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２とを同時に照射すると、２つの基底準位の重ね合わせ状態、すなわち量子干渉状態になり、励起準位への励起が停止して第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２とがアルカリ金属原子を透過する透明化現象（ＥＩＴ現象）が起きる。このＥＩＴ現象を利用し、第１側帯波Ｗ１と第２側帯波Ｗ２との周波数差ｆ１−ｆ２が基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差ΔＥ１２に相当する周波数からずれた時の光吸収挙動の急峻な変化を検出し制御することで、高精度な発振器をつくることができる。
【００３８】
ガスセル２０は、容器中に気体状のアルカリ金属原子（ナトリウム原子、ルビジウム原子、セシウム原子等）が封入されたものである。例えば容器中のアルカリ金属原子を８０℃程度に加熱することで、気体状のアルカリ金属原子を得ることができる。ガスセル２０に対して、アルカリ金属原子の２つの基底準位のエネルギー差に相当する周波数（波長）
を有する２つの光波（共鳴光対Ｗ１，Ｗ２）が照射されると、アルカリ金属原子がＥＩＴ現象を起こす。例えば、アルカリ金属原子がセシウム原子であれば、Ｄ１線における基底準位ＧＬ１と基底準位ＧＬ２とのエネルギー差に相当する周波数が９．１９２６３・・・ＧＨｚなので、周波数差が９．１９２６３・・・ＧＨｚの２つの光波が照射されるとＥＩＴ現象を起こす。
【００３９】
第１光検出部３０は、ガスセル２０を透過した第１光Ｌ１の光強度を検出する。第１光検出部３０は、アルカリ金属原子を透過した光の量に応じた検出信号を出力する。第１光検出部３０は、例えば、シリコンからなるフォトダイオードである。図２および図３に示すように、第１光源部１０、ガスセル２０、および第１光検出部３０は、第１光Ｌ１の光軸Ａ１に沿って、直線状に配置されている。なお、光軸とは、光源部から射出される光（光束）の代表となる光線（例えば最も光強度の強い光線）のことである。
【００４０】
第２光源部４０は、第２光Ｌ２をガスセル２０に向けて射出する。第２光源部４０は、例えば、コヒーレント光源である。具体的には、第２光源部４０は、面発光レーザーである。第２光Ｌ２の波長は、例えば、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の異なる２つの波長と異なる。具体的には、第２光Ｌ２の波長（第２光源部４０の発振波長）は、８５０ｎｍである。
【００４１】
ここで、図６は、第２光源部４０に注入される電流（注入電流）と、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光強度と、の関係（電流光強度特性）を模式的に示すグラフである。図６に示すように、第２光源部４０の電流光強度特性は、注入電流Ｉ１以上Ｉ２以下の範囲で、線形（比例関係）となる。第２光源部４０は、Ｉ１以上Ｉ２以下の電流が注入されて駆動する。すなわち、第２光源部４０は、電流光強度特性が線形となる範囲の電流が注入されて駆動する。
【００４２】
第２光源部４０のレーザー特性は、第１光源部１０のレーザー特性と同じである。ここで、レーザー特性とは、放射パターン（射出される光の断面形状）、および電流光強度特性（例えば図６参照）のことである。例えば、光源部１０，４０は、同じ構造を有する面発光レーザーである。なお、レーザー特性が同じとは、レーザー特性が完全に同じ場合と、レーザー特性が実質的に同じ場合と、を含む。レーザー特性が実質的に同じ場合とは、レーザー特性の差が製造誤差に起因する場合である。
【００４３】
第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光軸Ａ２は、図２および図３に示すように、第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１の光軸Ａ１と、ガスセル２０内で交差する。具体的には、第１光Ｌ１の光軸Ａ１と第２光Ｌ２の光軸Ａ２とは、ガスセル２０内で直交する。
【００４４】
なお、第２光源部４０は、面発光レーザーではなく、ファブリペローレーザーであってもよい。また、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２は、単一波長の光ではなく、複数の波長を含む光であってもよい。また、第２光源部４０は、コヒーレント光源ではなく、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）であってもよい。
【００４５】
第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２は、ガスセル２０を照射する。図２および図３に示す例では、第２光Ｌ２は、集光レンズ４において集光されて、ガスセル２０を照射する。第２光Ｌ２は、ガスセル２０のアルカリ金属原子に、吸収されてもよいし、吸収されなくてもよい。第２光Ｌ２は、異なる２つの波長を有する共鳴光ではない。
【００４６】
第２光検出部５０は、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光強度を検出する。図示の例では、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過した第２光Ｌ２の光強度を検出する。第２光検出部５０は、アルカリ金属原子を透過した光の量に応じた検出信号を出力
する。第２光検出部５０は、例えば、シリコンからなるフォトダイオードである。図２および図３に示すように、第２光源部４０、ガスセル２０、および第２光検出部５０は、第２光Ｌ２の光軸Ａ２に沿って、直線状に配置されている。
【００４７】
ＥＩＴ検出部６０は、第１光検出部３０からの検出信号を同期検波して、ＥＩＴ信号の極大値を検出する。ＥＩＴ信号は、図７に示すように、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の周波数の差（ｆ１−ｆ２）をスイープさせたときにＥＩＴ現象によって発生する急峻な信号である。
【００４８】
高周波制御部６２は、ＥＩＴ検出部６０からの信号に基づいて、高周波発生部６４に、高周波信号の周波数を制御する信号を出力する。具体的には、高周波制御部６２は、ＥＩＴ検出部６０の検出結果に基づいて、高周波発生部６４が発生する高周波信号の周波数を、ガスセル２０のアルカリ金属原子のΔＥ１２の半分に相当する周波数となるように制御する。
【００４９】
高周波発生部６４は、高周波制御部６２からの信号に基づいて、第１光源部１０に高周波信号を供給して共鳴光対Ｗ１，Ｗ２を生成させる。
【００５０】
原子発振器１００では、第１光源部１０、ガスセル２０、第１光検出部３０、ＥＩＴ検出部６０、高周波制御部６２、および高周波発生部６４を通るフィードバックループ（第１フィードバックループ）により、第１光Ｌ１の共鳴光対がガスセル２０に封入されているアルカリ金属原子にＥＩＴ現象を発生させる共鳴光対となるように制御される。具体的には、第１フィードバックループにより、周波数ｆｍ（図４参照）がΔＥ１２（図５参照）に相当する周波数（共鳴周波数）の１／２に正確に一致するように制御される。
【００５１】
吸収検出部７０は、第１光検出部３０からの検出信号を同期検波する。
【００５２】
中心波長制御部７２は、吸収検出部７０からの信号に基づいて、第１光源部１０に注入する直流電流を制御して第１光源部１０に供給する。これにより、第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１の中心波長（中心周波数）が調整される。
【００５３】
原子発振器１００では、第１光源部１０、ガスセル２０、第１光検出部３０、吸収検出部７０、および中心波長制御部７２を通るフィードバックループにより、第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１の中心波長λ０（中心周波数ｆ０）が制御される。具体的には、第２フィードバックループにより、ガスセル２０に封入されているアルカリ金属原子の励起準位と一方の基底準位とのエネルギー差に相当する波長λ１（＝ｃ／ｆ１）、および励起準位と他方の基底準位とのエネルギー差に相当する波長λ２（＝ｃ／ｆ２）に対して、第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１の中心波長λ０（＝ｃ／ｆ０）が（λ１＋λ２）／２とほぼ一致する（中心周波数ｆ０が（ｆ１＋ｆ２）／２とほぼ一致する）ように、制御される。
【００５４】
平均強度検出部８０は、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の周波数の差（ｆ１−ｆ２）を所定の範囲で変化させて、各周波数差における光強度を検出し、各周波数差における光強度の平均を求める。共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の周波数差（ｆ１−ｆ２）の変化の範囲は、例えば、図７に示すように、第１光の光強度が極小となる２点の間の範囲Ｂである。平均強度検出部８０は、さらに、第２光検出部５０からの検出信号に基づいて、光強度を検出する。そして、平均強度検出部８０は、第１光検出部３０にて検出される光強度（光強度の平均）と、第２光検出部５０にて検出される光強度と、の和（光強度の和）を求める。
【００５５】
光強度制御部８２は、平均強度検出部８０からの信号に基づいて、第２光源部４０に注入する直流電流を制御して第２光源部４０に供給する。これにより、第２光源部４０から
射出される第２光Ｌ２の光強度が調整される。具体的には、光強度制御部８２は、平均強度検出部８０の検出結果に基づいて、第１光検出部３０にて検出される光強度の変化分を補償するように、第２光Ｌ２の光強度を変化させる。より具体的には、光強度制御部８２は、平均強度検出部８０で求めた光強度の和に基づいて、第２光Ｌ２の光強度を変化させる。すなわち、光強度制御部８２は、第１光検出部３０にて検出される光強度と第２光検出部５０にて検出される光強度との和が一定になるように、第２光Ｌ２の光強度を制御する。
【００５６】
なお、光強度の和が一定とは、光強度の和が完全に一定である場合と、光強度の和が実質的に一定である場合と、を含む。光強度の和が実質的に一定である場合とは、光強度の和の変化率（｜変化前の値−変化後の値｜／変化前の値）が０．０５以下の場合である。
【００５７】
原子発振器１００は、例えば、以下の特徴を有する。
【００５８】
原子発振器１００では、第１光検出部３０にて検出される光強度の変化分を補償するように、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光強度を変化させる光強度制御部８２を含む。そのため、原子発振器１００では、例えば、第１光源部１０から射出される第１光Ｌ１の中心波長を制御するために第１光源部１０の注入電流を変更して第１光Ｌ１の光強度が変化しても、第２光Ｌ２の光強度を変化させることにより、ガスセル２０を照射する光の光強度の和を一定になるように制御することができる。さらに、原子発振器１００では、例えば、第１光源部１０の経年変化により第１光Ｌ１の光強度を一定に保つことができない場合であっても、第２光Ｌ２の光強度を変化させることにより、ガスセル２０を照射する光の光強度の和を一定になるように制御することができる。したがって、原子発振器１００では、ライトシフト（ＡＣシュタルク効果により共鳴周波数が変化する現象）が発生することを抑制することができる。
【００５９】
原子発振器１００では、第１光源部１０および第２光源部４０は、コヒーレント光源である。そのため、第１光源部１０および第２光源部４０は、コヒーレンスの高い光を射出することができる。
【００６０】
原子発振器１００では、第２光Ｌ２の波長は、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の異なる２つの波長と異なる。例えば第２光の波長Ｌ２が、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の異なる２つの波長の少なくとも一方と同じ場合、ガスセル２０のアルカリ金属原子の基底準位に存在する電子が第２光Ｌ２によって励起され、基底準位に存在する電子が枯渇する場合がある。これにより、共鳴光対Ｗ１，Ｗ２によってＥＩＴ現象が起こらなくなる場合がある。原子発振器１００では、第２光Ｌ２の波長は共鳴光対Ｗ１，Ｗ２の異なる２つの波長と異なるので、基底準位に存在する電子が枯渇することを防ぐことができる。
【００６１】
原子発振器１００では、第２光源部４０は、電流光強度特性が線形となる範囲の電流が注入されて駆動する。そのため、原子発振器１００では、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光強度を制御しやすい。
【００６２】
原子発振器１００では、第１光源部１０のレーザー特性と第２光源部４０のレーザー特性とは、同じである。そのため、原子発振器１００では、第１光源部１０および第２光源部４０を駆動するための回路を設計しやすい。例えば、２つの光源部の電流光強度特性が異なる場合は、２つの光源部を駆動するための回路を設計し難い場合がある。
【００６３】
原子発振器１００では、第１光Ｌ１の光軸Ａ１と第２光Ｌ２の光軸Ａ２とは、ガスセル２０内で交差する。そのため、原子発振器１００では、第２光Ｌ２が第１光検出部３０に入射することを抑制することができる。これにより、第１光検出部３０は、正確に、ガス
セル２０を透過した第１光Ｌ１の光強度を検出することができる。
【００６４】
原子発振器１００では、第１光Ｌ１の光軸Ａ１と第２光Ｌ２の光軸Ａ２とは、ガスセル２０内で直交する。そのため、第２光Ｌ２が第１光検出部３０に入射することを、より確実に抑制することができる。
【００６５】
原子発振器１００では、第２光源部４０から射出される第２光Ｌ２の光強度を検出する第２光検出部５０を含む。そのため、光強度制御部８２は、第１光検出部３０にて検出される光強度と第２光検出部５０にて検出される光強度との和が一定になるように、第２光Ｌ２の光強度を制御することができる。
【００６６】
原子発振器１００では、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過した第２光Ｌ２の光強度を検出する。そのため、第２光検出部５０は、ガスセル２０に照射される第２光Ｌ２の光強度を、より確実に検出することができる。
【００６７】
２．  原子発振器の変形例
２．１．  第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図８は、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器２００の光源部１０，４０、ガスセル２０、および光検出部３０，５０を模式的に示す平面図である。
【００６８】
以下、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器２００において、本実施形態に係る原子発振器１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２変形例に係る原子発振器においても、同様である。
【００６９】
上述した原子発振器１００では、図３に示すように、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過した第２光Ｌ２の光強度を検出した。これに対し、原子発振器２００では、図８に示すように、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過しない第２光Ｌ２の光強度を検出する。
【００７０】
原子発振器２００では、第２光源部４０とガスセル２０との間にハーフミラー６が設けられている。第２光検出部５０は、ハーフミラー６において反射した第２光Ｌ２を検出する。ガスセル２０は、ハーフミラー６を透過した第２光Ｌ２によって照射される。
【００７１】
原子発振器２００では、原子発振器１００と同様に、ライトシフトの発生を抑制することができる。
【００７２】
２．２．  第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図９は、本実施形態の第２変形例に係る原子発振器３００の光源部１０，４０、ガスセル２０、および光検出部３０，５０を模式的に示す平面図である。
【００７３】
上述した原子発振器１００では、図３に示すように、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過した第２光Ｌ２の光強度を検出した。これに対し、原子発振器３００では、図９に示すように、第２光検出部５０は、ガスセル２０を透過しない第２光Ｌ２の光強度を検出する。
【００７４】
原子発振器３００では、第２光検出部５０は、第２光源部４０の、ガスセル２０側とは反対側に設けられている。すなわち、第２光源部４０は、ガスセル２０と第２光検出部５０との間に設けられている。第２光源部４０は、例えば、端面発光型レーザー（Ｅｄｇｅ
Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｌａｓｅｒ）である。第２光源部４０は、互い反対を向く第１端面４２および第２端面４４から第２光Ｌ２を射出する。第１端面４２から射出された第２光Ｌ２は、ガスセル２０に入射する。第２端面４４から射出された第２光Ｌ２は、第２光検出部５０に入射する。
【００７５】
原子発振器３００では、原子発振器１００と同様に、ライトシフトの発生を抑制することができる。
【００７６】
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。
【００７７】
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【符号の説明】
【００７８】
２，４…集光レンズ、６…ハーフミラー、１０…第１光源部、２０…ガスセル、３０…第１光検出部、４０…第２光源部、４２…第１端面、４４…第２端面、５０…第２光検出部、６０…ＥＩＴ検出部、６２…高周波制御部、６４…高周波発生部、７０…吸収検出部、７２…中心波長制御部、８０…平均強度検出部、８２…光強度制御部、１００，２００，３００…原子発振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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