[发明专利]原子振荡器、电子设备、移动体及原子振荡器的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及原子振荡器、电子设备、移动体以及原子振荡器的制造方法。

背景技术

如图12所示，作为碱金属原子的一种的铯原子具有6S_1/2的基态能级和6P_1/2、6P_3/2这两个激励能级，并且，6S_1/2、6P_1/2、6P_3/2的各能级具有分裂成多个能量能级的超细微构造。具体而言，6S_1/2具有F＝3、4这两个基态能级，6P_1/2具有F’＝3、4这两个激励能级，6P_3/2具有F’＝2、3、4、5这4个激励能级。

例如，处于6S_1/2的F＝3的基态能级的铯原子能够通过吸收D2线而跃迁到6P_3/2的F’＝2、3、4中的任意一个激励能级，但是不能跃迁到F’＝5的激励能级。处于6S_1/2的F＝4的基态能级的铯原子能够通过吸收D2线而跃迁到6P_3/2的F’＝3、4、5中的任意一个激励能级，但是不能跃迁到F’＝2的激励能级。这些是基于假定了电偶极跃迁的情况下的跃迁选择规则的。相反，处于6P_3/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级的铯原子能够发射D2线而跃迁到6S_1/2的F＝3或者F＝4的基态能级(初始基态能级或者另一基态能级中的任意一个)。此处，由6S_1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P_3/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级构成的三能级(由两个基态能级和1个激励能级构成)由于能够通过吸收/发射D2线进行Λ型跃迁，因此被称作Λ型三能级。同样，由6S_1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P_1/2的F’＝3、4中的任意一个激励能级构成的三能级由于能够通过吸收/发射D1线进行Λ型跃迁而形成Λ型三能级。

与此相对，处于6P_3/2的F’＝2的激励能级的铯原子在发射D2线后必定跃迁到6S_1/2的F＝3的基态能级(初始基态能级)，同样，处于6P_3/2的F’＝5的激励能级的铯原子在发射D2线后必定跃迁到6S_1/2的F＝4的基态能级(初始基态能级)。即，由6S_1/2的F＝3、4这两个基态能级和6P_3/2的F’＝2或者F’＝5的激励能级构成的三能级，由于不能通过吸收/发射D2线进行Λ型跃迁，因此不能形成Λ型三能级。另外，公知有铯原子以外的碱金属原子也同样具有形成Λ型三能级的两个基态能级和激励能级。

此外，公知有在对气体状的碱金属原子同时照射具有与形成Λ型三能级的第1基态能级(在铯原子的情况下为6S_1/2的F＝3的基态能级)和激励能级(在铯原子的情况下，例如为6P_3/2的F’＝4的激励能级)之间的能量差对应的频率(振动数)的共振光(记作共振光1)、以及具有与第2基态能级(在铯原子的情况下为6S_1/2的F＝4的基态能级)和激励能级之间的能量差对应的频率(振动数)的共振光(记作共振光2)时，会成为两个基态能级重合的状态、即量子相干性状态(暗状态)而引起朝激励能级的激励停止的电磁感应透明(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)现象(有时也称作CPT(Coherent Population Trapping：相干布居俘获))。引起该EIT现象的共振光对(共振光1和共振光2)的频率差和与碱金属原子的两个基态能级的能量差ΔE₁₂对应的频率准确地一致。例如，由于铯原子的与两个基态能级的能量差对应的频率是9.192631770GHz，因此，在对铯原子同时照射频率差为9.192631770GHz的D1线或者D2线这2种激光时，会产生EIT现象。