JP2012189588A - 原子発振器を備えた腕時計 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】原子発振器は、直線偏光ビーム11を放出する、レーザダイオード1と、入射する光を入射円偏光ビーム12に従って偏光させる4分の1波長板2とを備えている。この入射円偏光ビーム12は、磁界Bの中に置かれるセル3を通過する。入射円偏光ビーム12は、セル3を出ると、ラマン効果によって生成される第2の信号13と結合される。これらの2つの信号の組合せは、セシウム原子またはルビジウム原子から放出される、原子時間基準を含んだ信号の回復を可能にする光検出器4によって検出される。この出力信号14は、時間基準のために必要な信号の周波数を生成するために、マイクロ波分周器タイプの電子信号処理デバイス5によって解析される。出力15は、腕時計によって利用される時間基準を表すことになる。
【選択図】図1
Description
− ラマン効果発振器を開ループモードに置くステップ。
− レーザ周波数を走査し、かつ、最大吸収点Vmaxおよび対応する注入電流Imax、ならびに関連するピーク51の最小吸収点Vminおよび対応する注入電流Iminを識別するステップ。
− Iminに特定の閾値を加えることによって、あるいはImaxから特定の閾値を引くことによって、i1とi2の間で注入電流ILDを決定するステップ。例えばi1に近い値を選択することができる。
− 上で説明したフィードバック7を追加することによって発振器を閉ループモードに置くステップ。
− 第1のフェーズによって識別された値ILDにレーザ注入電流を調整するステップ。
− 発振器の共振現象が出力に得られたことを検証するステップ。
− 共振現象が得られない場合、注入電流ILDを[i1;i2]の範囲内で定義済みの増分だけわずかに修正するステップと、共振の現象が得られるまでこのステップを反復するステップ。
− レーザ源102と4分の1波長板105の間に置かれた、レーザビームのパワーを調整するための中性フィルタ104。
− レーザ源102と4分の1波長板105の間に置かれた、レーザビームの一部を反射し、かつ、レーザビームのパワーを調整するための傾斜した反射型フィルタ104。
− 傾斜した反射型フィルタ104で反射した光を記録してレーザ102の光パワーを制御するために置かれた第3の光検出器108b。
2、105、205 4分の1波長板
3 セル
4、108a、108b、109、208a、208b、209、121 光検出器
5 電子信号処理デバイス(分周器)
6 無線周波増幅器
6 フォトダイオード
7 マイクロ波をレーザ1に注入することによってレーザ注入電流を変調するために使用されることが有利である出力信号14の一部分を示す矢印(フィードバック)
10 光デバイス
11、116 直線偏光ビーム(直線偏光光ビーム)
12 入射円偏光ビーム(入射信号)
13 第2の信号
14 出力信号
15 出力
21 電源およびDC/DC変換器デバイス
22 信号
23 処理ユニット
24、25 DC電流源
26、27 電流源
32 増幅連鎖
33 遅延線路および移相器
34 ダイプレクサ
36 ソレノイド(発生器)
37 加熱器
38 遮蔽エンクロージャ
50 ルビジウム光吸収曲線
51 最も高い吸収ピーク
52 領域
106、206 ガスセル(ガスセル構成要素)
101、201 スプリッタ(スプリッタキューブ、PBSC)
103 偏光子
104 中性フィルタ(傾斜した反射型フィルタ)
104a 中性吸収剤フィルタ
104b 2分の1波長板
107、207 半透明鏡(鏡、凹状鏡)
110、111 ダイヤフラム
112 光
113 入射直線偏光
114 円偏光(円偏光されたレーザビーム)
114a 入射光ビーム
114b、212、213、217 光ビーム
115、119 後方反射光ビーム(入射およびラマン光ビーム)
117 スプリッタ101を透過した後方反射ビーム
118 レーザ102から直接入射し、小形スプリッタキューブ101を最初に透過した光
216 後方反射ビーム
218 反射
Claims (19)
- 原子発振器を備え、前記原子発振器が、ラマン効果によって得られるうなり周波数を検出するためのシステムを備える腕時計。
- 前記腕時計の前記原子発振器が、レーザ源と、セシウムまたはルビジウムを含んだセルであって、前記レーザ源から放出されるレーザビームを受け取るように配置されるセルと、うなり周波数検出システムとを備え、前記うなり周波数検出システムは、光検出器および増幅器を備え、前記レーザ源によって出力され、かつ、前記セルを透過したビームと、前記セル内の原子内のラマン効果によって誘導されるビームとの間に得られるうなり周波数を検出するための、前記セルによって出力される前記レーザビームを受け取るように配置される、請求項1に記載の腕時計。
- 精度がより劣る追加発振器を含み、この追加発振器を調整するために前記原子発振器が間欠動作する、請求項1または2のいずれか一項に記載の腕時計。
- 前記腕時計の原子発振器が、その前記レーザの周波数の制御を含まない、請求項1から3のいずれか一項に記載の腕時計。
- 前記腕時計の原子発振器の前記レーザのための電流源と、ダイプレクサと、前記検出システムによって検出される信号を、レーザ注入電流の前記電流源に結合することができる、前記周波数検出システムから前記ダイプレクサへのリターンリンクとを含む、請求項1から4の一項に記載の腕時計。
- 前記周波数検出システムが、ラマン効果によって誘導されるうなり周波数に対応する、中心周波数ωCを中心とする狭スペクトル内容を有する信号iPDを検出するためのシステムであって、前記光検出器に接続される少なくとも第1の誘導性素子L1と、前記光検出器と並列の寄生コンデンサCINとを備え、これにより検出すべき信号を選択するための共振回路を形成し、前記共振回路が前記中心周波数ωCに対応する共振周波数を有する、請求項5に記載の腕時計。
- 前記レーザビームを反射し、かつ、反射した前記レーザビームが前記周波数検出システムに到達する前に少なくとももう一度セルを通過させるための少なくとも1つの鏡を備える、請求項1から6のいずれか一項に記載の腕時計。
- 前記セル内におけるゼロ磁界動作を許容するために、前記セシウムまたはルビジウムを含んだ前記セルが置かれる遮蔽エンクロージャを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の腕時計。
- 加熱器を含む、請求項1から8のいずれか一項に記載の腕時計。
- ラマン効果によって得られるうなり周波数を検出するステップを含む、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
- a.レーザ源によって出力されるレーザビームをセルを介して送るステップと、
b.前記レーザ源によって出力され、前記セルを透過した前記ビームと、前記セルの原子内のラマン効果によって誘導されるビームとの間に得られるうなり周波数を検出するステップと
をさらに含む、請求項10に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。 - 前記セルからの出力として受け取ったマイクロ波信号をレーザ注入電流に戻すステップを含み、レーザ周波数のフィードバック制御を含まない、請求項11に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
- 前記原子発振器をプライミングするためのプロセスであって、
− 前記原子発振器の開ループモードにおける最適レーザ注入電流を確定する第1のフェーズと、
− 前記原子発振器をプライミングする第2のフェーズであって、前記セルからの出力として受け取った前記マイクロ波信号を前記レーザ注入電流に戻すことによって前記原子発振器を閉ループモードで動作させるステップを含む第2のフェーズと
を含むプロセスを含む、請求項10から12のいずれか一項に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。 - 前記最適レーザ注入電流を確定する前記第1のフェーズが、
− 前記原子発振器を開ループモードに置くステップと、
− レーザ周波数を走査し、かつ、最大吸収点Vmaxおよび対応する注入電流Imax、ならびに前記最大吸収点Vmaxに関連する吸収ピークの最小吸収点Vminおよび対応する注入電流Iminを識別するステップと、
− Iminに特定の閾値を加えることによって、あるいはImaxから特定の閾値を引くことによって、IminおよびImaxの限界から離間したImin;Imaxインターバル内に存在するよう初期注入電流ILDを決定するステップと
を含む、請求項13に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。 - 前記原子発振器をプライミングする前記第2のフェーズが、
− 前記レーザ注入電流を制御するために、前記セルからの出力として受け取った前記マイク波信号を戻すことによって前記発振器を閉ループモードに置くステップと、
− 所定の値ILDに前記レーザ注入電流を調整するステップと、
− 前記発振器の共振現象が出力に得られたことを検証するステップと、
− 前記発振器の共振が得られない場合、前記注入電流ILDを定義済みの増分だけわずかに修正するステップと、共振の現象が得られるまでこのステップを反復するステップと
を含む、請求項13および14のいずれかに記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。 - 前記レーザのパワーを調整するステップを含む、請求項10から15のいずれか一項に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
- 前記原子発振器の温度フィードバック制御を含む、請求項10から16のいずれか一項に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
- 前記原子発振器を40℃以下の温度で動作させるステップ、または35℃以下の温度で動作させるステップを含む、請求項17に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
- 前記原子発振器によって送られる前記時間信号を温度に応じて修正することができるよう、前記原子発振器の温度を測定するステップを含む、請求項10から18いずれかの一項に記載の、原子発振器によって腕時計内で時間信号を送るためのプロセス。
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