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公開番号2025012097
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114669
出願日2023-07-12
発明の名称原子発振器
出願人日本電気株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03L 7/26 20060101AFI20250117BHJP(基本電子回路)
要約【課題】原子発振器の異常を検出することが困難であること。
【解決手段】本開示の原子発振器100は、アルカリ金属原子が封入されたガスセル101と、少なくとも2つの異なる周波数成分を有する照射光をガスセルに照射する光発生部102と、ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部103と、検出した透過光の光量に基づいて照射光の共鳴周波数を決定し、決定した共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御部104と、を備え、制御部104は、発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する。
【選択図】図7

特許請求の範囲【請求項１】
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
請求項１に記載の原子発振器であって、
前記制御部は、前記発振周波数を制御する際に出力する、原子発振器に搭載された装置に対する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
【請求項３】
請求項２に記載の原子発振器であって、
前記制御部は、前記発振周波数を制御する際に出力する、印加される電圧に応じて発振する発振装置に対する制御電圧に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
【請求項４】
請求項１に記載の原子発振器であって、
前記制御部は、前記制御信号に基づく値の変動に応じて原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
【請求項５】
請求項４に記載の原子発振器であって、
前記制御部は、過去の前記制御信号の値に対する当該制御信号の変動に応じて原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
【請求項６】
請求項４に記載の原子発振器であって、
前記制御部は、所定期間における前記制御信号の値の統計値の変動に応じて原子発振器の状態を判定する、
原子発振器。
【請求項７】
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御部と、
を備えた原子発振器の制御方法であって、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載の制御方法であって、
前記発振周波数を制御する際に出力する、印加される電圧に応じて発振する発振装置に対する制御電圧に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
制御方法。
【請求項９】
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御装置と、
を備えた原子発振器の前記制御装置であって、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
制御装置。
【請求項１０】
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御装置と、
を備えた原子発振器の前記制御装置に、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
処理を実行させるためのプログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、原子発振器に関する。
続きを表示（約 2,600 文字）【背景技術】
【０００２】
長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、アルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている。原子発振器では、原子に照射した光の透過光量を検出することで共鳴周波数を決定し、これに基づいて発振周波数を制御する。そして、原子発振器では、発振周波数の安定性を高める必要があり、例えば、特許文献１には、透過光の検出結果をフィードバックすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－０６５１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、原子発振器において発振周波数の異常が生じた場合には、共鳴周波数の決定を含む初期化を行うことで、発振周波数の安定性を高めている。しかしながら、発振周波数の異常を検出するためには、より安定した外部の発振源が必要となる。このため、原子発振器の異常を検出することが困難である、という問題が生じる。
【０００５】
本開示の目的は、上述した課題である、原子発振器の異常を検出することが困難である、ことを解決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】
【０００６】
本発明の一形態である原子発振器は、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態である制御方法は、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御部と、
を備えた原子発振器の制御方法であって、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態である制御装置は、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御装置と、
を備えた原子発振器の前記制御装置であって、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
という構成をとる。
また、本発明の一形態であるプログラムは、
アルカリ金属原子が封入されたガスセルと、
少なくとも２つの異なる周波数成分を有する照射光を前記ガスセルに照射する光発生部と、
前記ガスセルを透過した透過光を検出する光検出部と、
検出した前記透過光の光量に基づいて前記照射光の共鳴周波数を決定し、決定した前記共鳴周波数に基づいて発振周波数を制御する制御装置と、
を備えた原子発振器の前記制御装置に、
前記発振周波数を制御する際に出力する制御信号に基づいて、原子発振器の状態を判定する、
処理を実行させる、
という構成をとる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示は、以上のように構成されることにより、原子発振器の異常を容易に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示における原子発振器の構成を示すブロック図である。
原子発振器による処理の様子を示す図である。
原子発振器による処理の様子を示す図である。
原子発振器による処理の様子を示す図である。
原子発振器による処理の様子を示す図である。
原子発振器による処理動作を示すフローチャートである。
本開示における第２の原子発振器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜実施形態１＞
本開示の第１の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、図面はいずれの実施形態にも関連しうる。
【００１０】
［構成］
まず、原子発振器の概要について説明する。原子発振器は、アルカリ金属原子などの原子気体を利用して安定な周波数発振を実現する装置である。原子発振器は、原子気体が封入されたガスセルを有し、少なくとも２つの異なる周波数を含む光をガスセルに照射し、その透過光を測定することで、原子気体の特定の量子状態間の遷移周波数と照射光の差周波数が一致するときに生じる量子干渉効果（ＣＰＴ（ＣｏｈｅｒｅｎｔＰｏｐｕｌａｔｉｏｎＴｒａｐｐｉｎｇ）共鳴と呼ばれる）を、透過光量の変動として検出できる。図２は、透過光スペクトルに現れるＣＰＴ共鳴の図である。例えば、照射する光の差周波数を掃引しつつ、セシウム原子の透過光を検出した場合の透過光スペクトルを測定すると、差周波数が特定の量子状態間の遷移周波数と一致するときに、図２（２－１）に示すように透過光量がピーク値に達し、ＣＰＴ共鳴が検出される。このときの照射する光の差周波数は、共鳴周波数と呼ばれる。ＣＰＴ共鳴の共鳴周波数を検出し、照射する光の差周波数を特定の量子状態間の遷移周波数と一致するように制御することで、量子干渉効果を利用した高精度の原子発振器が実現される。上記のＣＰＴ方式での原子発振器では、発振周波数の基準としてＣＰＴ共鳴の共鳴周波数を用いる。
（【００１１】以降は省略されています）

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