6054613 原子発振器を備えた腕時計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6054613

(24)【登録日】2016年12月9日

(45)【発行日】2016年12月27日

(54)【発明の名称】原子発振器を備えた腕時計

(51)【国際特許分類】

   G04F 5/14 20060101AFI20161219BHJP

【ＦＩ】

   G04F5/14

【請求項の数】16

【外国語出願】

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-49879(P2012-49879)

(22)【出願日】2012年3月7日

(65)【公開番号】特開2012-189588(P2012-189588A)

(43)【公開日】2012年10月4日

【審査請求日】2015年3月3日

(31)【優先権主張番号】11405232.7

(32)【優先日】2011年3月9日

(33)【優先権主張国】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】599091346

【氏名又は名称】ロレックス・ソシエテ・アノニム

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＬＥＸ ＳＡ

(74)【代理人】

【識別番号】110000062

【氏名又は名称】特許業務法人第一国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】バレ， ローラン

(72)【発明者】

【氏名】エスラー， ジャック

(72)【発明者】

【氏名】ルコント， スティーブ

(72)【発明者】

【氏名】ルフィー， ダヴィド

【審査官】 榮永 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００２／０１６３３９４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０５２００２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１４７５８３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０４Ｆ ５／１４

Ｇ０４Ｇ ３／００

Ｈ０３Ｌ ７／２６

Ｈ０１Ｓ ３／１３

Ｈ０１Ｓ ３／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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であって、
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み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、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、前記うなり周波数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ダイプレクサと、前記うなり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腕時計。

【請求項2】

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に記載の腕時計。

【請求項3】

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または２に記載の腕時計。

【請求項4】

前記うなり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ω_Ｃを中心とする狭スペクトル内容を有する信号ｉ_ＰＤ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Ｃ_ＩＮ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ω_Ｃに対応する共振周波数を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の腕時計。

【請求項5】

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うなり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４のいずれか一項に記載の腕時計。

【請求項6】

前記セル内におけるゼロ磁界中の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５のいずれか一項に記載の腕時計。

【請求項7】

加熱器を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の腕時計。

【請求項8】

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
ｃ．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と
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。

【請求項9】

レーザ周波数のフィードバック制御を含まない、請求項８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。

【請求項10】

前記原子発振器を始動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、
− 前記原子発振器を始動する第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８または９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。

【請求項11】

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Ｖ_ｍａｘおよび対応する注入電流Ｉ_ｍａｘ、ならびに前記最大吸収点Ｖ_ｍａｘに関連する吸収ピークの最小吸収点Ｖ_ｍｉｎおよび対応する注入電流Ｉ_ｍｉｎを識別するステップと、
− Ｉ_ｍｉｎに特定の閾値を加えることによって、あるいはＩ_ｍａｘから特定の閾値を引くことによって、Ｉ_ｍｉｎおよびＩ_ｍａｘの限界から離間したＩ_ｍｉｎ；Ｉ_ｍａｘ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。

【請求項12】

前記原子発振器を始動する前記第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ロ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１０または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。

【請求項13】

前記レーザのパワーを調整するステップを含む、請求項８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。

【請求項14】

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８から１３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。

【請求項15】

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１４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。

【請求項16】

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８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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、原子発振器を備えた腕時計に関する。また、本発明は、腕時計のための時間基準信号を原子発振器によって送信する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

精度の追求は、時計製造における技術革新を鼓舞しているいくつかの力のうちの１つである。時計の精度の大部分は発振器の性能によって決定され、発振器の発振周波数によって、最終的に時間をディスプレイ上に表示するための腕時計の機構によって利用される時間基準を決定する時間信号が生成される。

【0003】

従来技術の第１の解決法は、ぜんまいに結合された、つりあい車と呼ばれるはずみ車に基づく機械式発振器からなっている。機械式発振器の安定性は、例えば特許文献１および特許文献２に記載されているように、特定の材料の選択に基づく革新の努力にもかかわらず１日当たり１秒程度である。

【0004】

従来技術の第２の解決法は、１月当たり１秒の精度、さらには、特許文献３に記載されているように、温度変化に起因するあらゆる変動を回避するためにより複雑な温度補償デバイスを使用して１年当たり１秒の精度を達成することができる水晶発振器からなっている。

【0005】

最後に、実際に実行するには困難であるため、どちらかと言えば理論的である第３の解決法は、セシウム原子またはルビジウム原子などの原子の混合物を介して透過する光強度の測定を可能にするコヒーレントポピュレーショントラッピング（ＣＰＴ）の知られている効果に基づく原子発振器を使用した特許文献４および特許文献５に想定されている。この解決法によれば、理論的には最初の２つの解決法より正確な発振器を得ることができる。しかしながら、これらの特許文献は、腕時計内の特定の構造の原子発振器に関する情報を提供していない。例えば原子発振器は、このような原理の安定した特定の実施態様に関する何の説明もなく、断続的に使用されている。また、腕時計内における実施態様と両立する消費および体積の両方を達成する方法についても明記されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許第０８８６１９５号公報

【特許文献2】欧州特許第１４２２４３６号公報

【特許文献3】国際公開第２００８／１２５６４６号公報

【特許文献4】欧州特許第１８５２７５６号公報

【特許文献5】欧州特許第１９０６２７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって本発明の目的は、優れた精度の達成を可能にし、その一方で腕時計内における体積および利用可能な電力が著しく制限された過酷な制約を尊重する腕時計発振器を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

そのために、本発明は、極めて正確な時間基準を得るために、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利用した腕時計に基づいている。

【0009】

本発明は、とりわけ特許請求の範囲によって定義されている。

【0010】

本発明のこれらの目的、特徴および利点について、以下の図を参照して、非制限の例によって与えられる特定の実施形態についての以下の説明の中で詳細に説明する。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態による腕時計原子発振器の原理を示す線図である。

【図2】本発明の一実施形態による腕時計原子発振器の機能線図である。

【図3】本発明の一実施形態による光電子検出システムの等価回路図である。

【図4】本発明の他の実施形態による光電子検出器の等価回路図である。

【図5】従来のトランスインピーダンス増幅器（実曲線）、帯域幅を広くするためのエレメントを備えたトランスインピーダンス増幅器（「インダクタピーキング」または「高周波ゲインブースティング」；破曲線）、および本発明による検出システム（点曲線）に対する、周波数ωの関数としてのゲインｇの曲線を概略的に示すグラフであり、２つの軸は対数軸である。

【図6】原子発振器が開ループモードである、レーザ注入電流走査の関数としてのガスの吸収スペクトルを示すグラフである。

【図7】２パス原子発振器の第１の実施形態を示す図である。

【図8】２パス原子発振器の第２の実施形態を示す図である。

【図9】２パス原子発振器の第３の実施形態を示す図である。

【図10】第２の２パス実施形態および直角幾何学に基づく原子発振器の略分解図である。

【図11】第２の２パス実施形態および直線幾何学に基づく原子発振器の略分解図である。

【図12】第１の２パス実施形態に基づく一原子発振器の略図である。

【図13】直角幾何学を備えた第１の２パス実施形態に基づく一原子発振器の略図である。

【図14】第３の２パス実施形態に基づく一原子発振器の略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

採用された解決法は、光周波数が基準原子の超微細周波数からシフトした光子の放出を誘導する、光共振周波数での基準原子の照射を利用したラマン効果に基づく原子発振器の使用に基づいている。結果として得られる２つの信号を結合することにより、検出可能なうなりを得ることができ、このうなり信号の周波数は、腕時計のための時間基準としての役割を果たす。

【0013】

図１は、本発明の一実施形態による、ラマン効果に基づく一原子発振器の光学部分を概略的に示したものである。この原子発振器は、直線偏光ビーム１１を放出する、低消費のＶＣＳＥＬレーザダイオードであってもよいレーザダイオード１と、レーザから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。このビーム１２は、セシウム原子またはルビジウム原子などの選択された原子をバッファガスと共に含んだ、任意選択で磁界Ｂの中に置かれるセル３を通過する。入射信号１２は、このセル３を出ると、上で説明した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、最終的には、以下で説明するように、腕時計によって利用されるこの時間基準を表すことになる。任意選択の無線周波増幅器６は、光検出器４の出力に配置されている。

【0014】

ついでながら、出力信号１４の一部分は任意選択であるが、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り、この信号のこの部分は、矢印７によって示されている。この構造によれば、出力１４に、品質がより良好で、かつ、より容易に利用することができる信号対雑音比を達成することができる。この原理は、レーザの振幅変調と等価である。

【0015】

セル３は磁界Ｂの中に配置されており、それにより原子のゼーマンサブステートの縮退を持ち上げることができることに留意されたい。一変形態様として、セルをゼロ磁界中に置き、それによりエネルギーレベルを重畳して、信号が大きく、かつ、単純な発振器を得ることも可能である。

【0016】

図２は、本発明の一実施形態による、ラマン効果に基づく一原子発振器を機能的に示したものである。この原子発振器は、電源およびＤＣ／ＤＣ変換器デバイス２１と、低電力電子デバイスまたはプロセッサであってもよい処理ユニット２３であって、その主な機能が、レーザ１の動作周波数およびレーザ１の注入電流を固定する機能、セル３およびレーザ１の温度を制御する機能、レーザの間欠モードを管理する機能、原子発振器の周波数を温度修正する機能、および水晶発振器などの精度がより低い追加発振器を設定する機能のうちのすべてまたはいくつかを含む処理ユニット２３とを備えている。これらの機能の実施態様については、以下で詳細に説明する。また、発振器は、レーザ１のためのＤＣ電流源２４と、レーザ１を加熱するためのＤＣ電流源２５と、磁界Ｂを生成するためのソレノイド３６のための電流源２６と、セル３を加熱するための電流源２７であって、関連する加熱器３７と協同する電流源２７とを備えており、加熱器３７には温度センサを追加することも可能である。

【0017】

これらの様々なコンポーネントは、発振器の光デバイス１０に作用するレーザ１の動作を可能にしており、その簡単な表現が図１を参照して示されている。この実施形態では、任意選択の磁界Ｂを生成するための発生器３６、加熱器３７およびセル３によって形成されるアセンブリは、これらのコンポーネントを磁気遮蔽することができる遮蔽エンクロージャ３８内に配置されている。一変形態様として、これらのコンポーネントのうちの一部のみをこの遮蔽エンクロージャ３８内に組み込むことも可能である。他の変形態様として、この磁界はゼロであってもよく、また、発振器を上記したように単純化することも可能である。出力側では、高速光検出器４は、受け取った光強度に比例する信号を処理ユニット２３に戻すためのＤＣ出力を備えている。また、高速光検出器４は、さらに、ＲＦ信号と電流源２４からのＤＣレーザ注入電流を結合することができるダイプレクサ３４（バイアスティー）に再注入される前に、最初に増幅連鎖３２によって増幅され、次に遅延線路および移相器３３を通る信号のためのＲＦ出力を備えている。増幅されたＲＦ信号の一部は、処理ユニット２３に戻される前に分周器５によって処理される。この処理ユニットは、出力として信号２２をユーザ周波数（例えば３２ｋＨｚまたは毎秒１パルス、等々）で引き渡す。最後に、この発振器は、腕時計環境と両立する実施態様のために低消費コンポーネントから製造される。

【0018】

ＣＰＴタイプの原子時計には、すべて、複雑なアーキテクチャが使用されており、また、全体として高電力消費を示す、局部発振器を修正するためのＶＣＯ（電圧制御発振器）および発振器を制御するための電子デバイスが含まれていることに留意されたい。上で説明したラマンタイプの原子発振器は、電力消費を著しく低減するために極めて単純であるという利点を有している。

【0019】

ラマン効果を使用したこのような発振器の場合、第１の周波数の入射レーザビームと原子蒸気が相互作用し、したがって光−原子相互作用によって第２の周波数を有する第２のビームの放出がラマン効果を介して誘導される。上で言及したように、第１の周波数と第２の周波数の間のうなりによって第３の周波数、すなわちうなり周波数が生成され、このうなり周波数が時間基準として使用される。蒸気が例えばルビジウム８５原子を含み、また、レーザが、波長の範囲が７８０ｎｍまたは７９４ｎｍの光ビームを放出するＶＣＳＥＬ（垂直共振器面発光半導体レーザ）タイプのレーザである場合、うなり周波数は約３ＧＨｚであり、帯域幅は約１００ｋＨｚ程度である。このうなり周波数は、一般的には極めて低レベルの周波数であり、また、極めて低いスペクトル内容を有している。発振器によって出力される、腕時計に使用されるこのようなうなり周波数の検出は、とりわけ電力消費が制限される場合、困難な技術的問題である。

【0020】

この技術的問題を解決するために、周波数（ω_Ｃ）が高い狭帯域信号（ｉ_ＰＤ）を検出するための、電流消費が少ないシステムが提案されている。このシステムは、電流の形態の信号（ｉ_ＰＤ）を引き渡すための発生器、および生成される信号の周波数の関数として発生器の出力インピーダンスを変化させ、かつ、電流を電圧に変換するための並列共振回路を備えている。システムには、さらに、ゲインをさらに大きくし、その一方で振幅が極めて小さい信号を検出することができるようにするために、システムの雑音の低減を最小にするための増幅段が含まれている。発生器は、上記で言及した、電磁放射によって誘導される光検出器４である。

【0021】

図３に示されている検出システムの一実施形態によれば、単純なインダクタＬ１が並列共振回路の構造に含まれており、また、光検出器は、フォトダイオードＰＤを備えたタイプの光検出器である。フォトダイオードＰＤは、電圧源に接続されたインダクタＬ１を介してバイアスされている。この構造によれば、フォトダイオードＰＤを適切に動作させるために必要な電流を供給することによってフォトダイオードＰＤを所望の電圧に維持することができる。検出すべき信号は、数ギガヘルツ程度の所定の周波数ω_Ｃを中心とするスペクトル内容を有しており、前記スペクトル内容は極めて狭い（１０^−４ω_Ｃ程度）ことに留意されたい。

【0022】

検出すべき信号ｉ_ＰＤは、インダクタＬ１をフォトダイオードＰＤに接続しているノードＮに電流の形態で出現する。このノードＮは、増幅器ＭＡＭＰの入力に電気結合されており、増幅された信号はこの増幅器ＭＡＭＰの出力に出現する。したがってこのように構成されたノードＮは、寄生コンデンサＣ_ＩＮに結合されている。この寄生コンデンサＣ_ＩＮは、インダクタＬ１と共に並列共振回路を形成している。インダクタのインダクタンスは、検出される信号の周波数におけるその誘導性リアクタンスが寄生コンデンサＣ_ＩＮの容量リアクタンスに等しくなるように決定される。言い換えると、ω_ＣＬ１＝１／（ω_ＣＣ_ＩＮ）である。これらの条件により、Ｑ値がＱで、中央高さ幅が１／Ｑの低域通過フィルタが得られる。インダクタＬ１が回路内に統合されている場合、Ｑ値Ｑとして約１０が得られ、一方、インダクタＬ１が回路の外部に存在している場合、Ｑ値Ｑとして約５０が得られる。等価並列抵抗ＲｐはωＬＱに等しい。Ｑ値Ｑが大きいため、ゲインが大きい場合に一般的である消費を伴うことなく大きいゲインを達成することができる。本発明がない場合、提案されているシステムの代わりに、帯域幅が１０ＧＨｚの広帯域トランスインピーダンス増幅器が使用されることになる。通常、この種の増幅器は約１ワットを消費し、一方、上で提案されている増幅器が消費するのは２ミリワット未満である。

【0023】

図５は、２つのタイプの増幅器に対する、周波数の関数としてのゲインの差を明確に示している。従来技術による広帯域トランスインピーダンス増幅器は、広範囲にわたる周波数をカバーすることができるが、大量の電力消費を余儀なくしており、また、帯域幅が広いほど雑音が大きいと仮定すると、かなり高い雑音レベルを余儀なくしている。広帯域トランスインピーダンス増幅器とは異なり、提案されている解決法によれば、共振素子を使用して、使用される光検出器技術の典型的な遮断周波数より著しく低い中心周波数を中心とする信号が選択される。示されているゲイン特性は、帯域幅が極めて狭く、信号の狭スペクトル内容（１０^−４ω_Ｃ程度）と両立しており、したがってトランスインピーダンス増幅器と比較すると雑音が著しく小さくなっている。能動素子がシステムに含まれていないため、消費は極めて少ない。

【0024】

ノードＮは極めて大きいインピーダンスを有しているため、ゲインをさらに大きくするためには、システムの雑音を最小化して、振幅が極めて小さい信号の検出を可能にすることにより、共通雑音源が小さい単純なＭＯＳ型増幅器を使用するだけで十分である。一実施形態では、増幅器は、出力上に抵抗性負荷を有している。他の実施形態では、検出される信号のスペクトル内容が極めて狭く、単一の非変調周波数であってもよいという利点により、増幅器の出力部分の負荷は第２のインダクタＬ２によって提供され、そのインダクタンスは、所定の周波数ω_Ｃの信号に対するゲインが最大化されるように選択される。

【0025】

増幅器の入力は、ノードＮにＡＣモードで結合することができ、つまり結合コンデンサＣＣを使用して結合することができ、したがって増幅器の入力は、増幅器の入力が最適電圧になるよう、抵抗器Ｒｂを介して電圧源Ｖｂによってバイアスすることができる。

【0026】

本発明による回路の製造に際しては、寄生コンデンサＣ_ＩＮのキャパシタンスまたはインダクタＬ１のインダクタンスが、バッチ毎に、あるいはコンポーネント毎に変化することがある。これは、場合によっては、共振回路の共振周波数を所定の周波数の信号を検出するのに適した周波数帯域外へシフトさせる効果を有することがある。そのために、ノードＮと結合しているコンデンサのキャパシタンスを調整することが提案されている。この調整は様々な方法で達成することができ、例えばトリミングコンデンサを使用することによって、あるいは例えば製造中における金属の狙いを付けた堆積によってノードＮに接続し、あるいはノードＮから開放することができる複数のコンデンサを使用することによって達成することができる。また、ノードＮがコンデンサに接続され、システムを試験する際にそのキャパシタンスがレーザ切除によって調整されるレーザトリミングシステムによって達成することも可能である。

【0027】

本発明の一実施形態によれば、共振回路は、図４に示されているＢＡＷ（バルク音波）タイプの電気機械共振器を備えている。ＢＡＷ共振器は、よりいっそう選択的なフィルタリングを提供し、反共振では大きい実インピーダンスを有し、その一方で、中性化すべきノードＮに結合される寄生キャパシタンスＣ_ＩＮを依然として許容する。一実施形態によれば、電気機械共振器は、３００より大きいＱの達成を可能にしている。この実施形態では、フォトダイオードは適応回路を使用してバイアスされており、その出力段は、低周波ダイオード上の固定バイアス電圧が保証されるよう、電流源ＣＣＳ制御されている。

【0028】

ラマン効果を使用して腕時計の中に発振器を実施する際に遭遇するもう１つの技術的な問題は、十分な安定性を達成し、その一方で満足すべき時間期間にわたる正確な動作を達成することである。この問題は、図１に関連して上で説明し、かつ、図２に機能的に示した動作によって解決される。

【0029】

従来技術では、レーザの発光周波数を制御して、精度の高い安定した原子発振器、とりわけＣＰＴタイプの原子時計のための原子発振器を得るために、光レーザ周波数で検出されるＲＦ信号のフィードバックが常に推奨されている。この場合、レーザの光周波数に関して、ラマン発振器の動作を閉ループモードで高い信頼性で繰返し制御することはほとんど不可能であることが分かっている。閉ループモードのラマン発振器の場合、レーザの周波数を安定させるための同期検出は適切ではない。

【0030】

驚くべきことには、レーザの光周波数フィードバック制御がなくてもラマン発振器を動作させることが可能であり、つまりゼロ周波数フィードバック制御で、あるいは言い換えるとレーザの光周波数の能動制御を用いることなく、つまりレーザ周波数に対する開ループモードの動作でラマン発振器を動作させることができる。

【0031】

安定性試験は、著しい安定性を立証した上記原理に基づいて実施された。ラマン発振器は、８７．５℃の温度では１６０年毎に１秒だけ変化し、数日間の間、少なくとも連続的に安定して動作する。

【0032】

また、５ｍｍの有効長を有するセルの温度も、ルビジウムの融点（３９．３℃）未満に下げられた。温度を９０℃から３５℃まで低くすることは、飽和蒸気圧を２桁小さくすることに対応している（〜１０^−４トールから１０^−６トール）。安定性はセルの温度に依存するが、この安定性は、最大３５℃の温度まで許容可能である。それは、ラマン発振器は４０℃の温度でも依然として１６年毎に１秒の安定性で満足に動作することによるものであり、非常に驚くべきことである。ラマン信号は、３５℃でも依然として存在し、十分に安定している。一実施形態によれば、この予期せぬ観察は、セルの周囲の温度が十分に高く、例えば約３５℃、好ましくは約４０℃の場合にのみ動作し、セルを加熱しない原子発振器の想定を可能にしている。したがって一実施形態によれば、４０℃以下の温度、さらには３５℃以下の温度で原子発振器を動作させることができる。また、Ｒｂの代わりにＣｓをセル内に使用することによって動作温度の低減を想定することも可能であり、セシウムの融点はルビジウムの融点よりさらに低い（３９．３℃ではなく２８．５℃である）。したがって原子発振器を使用した腕時計内で時間信号を送るためのプロセスには、上で言及した温度範囲内でその動作が維持される温度フィードバック制御、および／または時間信号の温度依存修正を含むことができる。

【0033】

発振器は、動作中、別の技術的な問題に遭遇する。詳細には、上記で説明した解決法は、発振器が図１および２に関連して説明したデバイスに基づいてクルーズモードにある場合に、その安定した高い性能の動作を得る方法を示している。完全な開ループモードでの動作、つまり図１のフィードバック７がない動作は、想定可能な代替実施形態であるが、得られる信号が比較的小さく、また、スペクトル的に純粋性が劣るため、性能がより低い代替実施形態である。

【0034】

そのために、セルに対するレーザ照射が開ループモードで開始されると、その次に、発振器を共振させて上で説明した最適動作レジームを達成するために、上で説明した閉ループモードへの切換えを可能にする、セル内のガスの光吸収ピークに近い狭いレーザ注入電流範囲、つまり対応する周波数範囲が存在することが分かっている。したがって、上で説明したレーザ注入電流に関して、レーザをプライミングし、次に閉回路モードに置く際のレーザ注入電流を賢明に選択することにより、発振器は自然にその最適動作レジームに到達する。この現象によって発振器の自己プライミングが得られ、発振器を間欠的に使用することができる。

【0035】

この動作範囲は、天然ルビジウムの場合の図６により精密に示されている。図６は、ルビジウム光吸収曲線５０をフォトダイオード６上で得られる信号によって、レーザ注入電流の関数として示したものである。有利な電流範囲は、最も高い吸収ピーク５１の一部を示し、また、このピークの２つの最大値および最小値Ｖ_ｍａｘおよびＶ_ｍｉｎから若干の距離を隔てた領域５２に位置している。これらの最大値および最小値から十分に離れた狭い範囲［Ｖ_１；Ｖ_２］を選択することにより、そこから有利な電流範囲［ｉ_１；ｉ_２］が演繹される。

【0036】

上記考察により、本発明による原子発振器によって時間信号を送るプロセスの一部を形成している、ラマン効果に基づく腕時計のための発振器を使用したプライミング（始動）プロセスを実施することができる。

【0037】

第１のフェーズは、最適レーザ注入電流ｉ、つまりｉ_１からｉ_２までの範囲を探求するステップからなっている。この第１のフェーズには以下のステップが含まれている。
− 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Ｖ_ｍａｘおよび対応する注入電流Ｉ_ｍａｘ、ならびに関連するピーク５１の最小吸収点Ｖ_ｍｉｎおよび対応する注入電流Ｉ_ｍｉｎを識別するステップ。
− Ｉ_ｍｉｎに特定の閾値を加えることによって、あるいはＩ_ｍａｘから特定の閾値を引くことによって、ｉ_１とｉ_２の間で注入電流ＩＬＤを決定するステップ。例えばｉ_１に近い値を選択することができる。

【0038】

一例を示すと、実験に使用されたルビジウムおよびＶＣＳＥＬレーザの場合、レーザ注入電流は、２．２５７６０ｍＡと２．２５８２４ｍＡの間になるように選択しなければならず、Ｖ_１は、Ｖ_ｍｉｎよりＶ_ｍａｘ−Ｖ_ｍｉｎの１５％分大きく、また、Ｖ２は、Ｖ_ｍｉｎよりＶ_ｍａｘ−Ｖ_ｍｉｎの６７％分大きい。

【0039】

プライミングプロセスのこの第１のフェーズは、最大可能精度が得られ、それによりデバイスまたは測定条件のあらゆる変動に応じてその前の値を常に修正することができるよう、発振器の個々のプライミングの前に実施することができる。一変形態様として、このフェーズは、デバイスを較正するために一回だけ実施され、個々のプライミングで使用するためにデータが記憶される。

【0040】

また、このプライミングプロセスは、とりわけレーザおよび発振器をプライミングするために以下のステップを実施する。
− 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［ｉ_１；ｉ_２］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。

【0041】

実施態様の有利な方法によれば、発振器の周波数は、場合によっては原子と相互作用する光パワーに依存することがあるため、このプロセスには、レーザの光パワーを測定する先行ステップが含まれている。この動作は、デバイスのフォトダイオードによって光パワーを測定し、かつ、このようにして生成される光電圧を安定基準電圧源と比較することによって実施することができる。したがってレーザ注入電流およびレーザ温度を調整することにより、発振器の公称光パワーおよび公称光周波数を得ることができる。このプロセスは、レーザのパワーを調整するステップを含むことができる。

【0042】

実施態様の他の有利な方法によれば、既に言及したように発振器の動作は温度に依存するため、このプロセスには、ガスセルの温度およびレーザの温度を設定する先行ステップが含まれている。閉ループ形態のラマン発振器の周波数とセルの温度との間には相関が存在している。この特性により、発振器の始動フェーズおよび停止フェーズの間、単一の温度測定によって周波数を制御することができる。

【0043】

したがってラマン発振器には、選択される実施形態に応じて温度フィードバック制御ループが含まれている。そのためにラマン発振器には、フォトダイオードであってもよい温度センサ、および前記フォトダイオードの温度が設定点未満になるとその温度を高くするための加熱器が含まれている。

【0044】

プライミングプロセスの上記で説明したステップは、上記で言及した処理ユニット２３のハードウェア手段およびソフトウェア手段に基づいて、とりわけマイクロプロセッサ制御の下で、発振器によって自動的に制御される。

【0045】

したがって上記原子発振器は腕時計の中で実施される。

【0046】

第１の腕時計実施形態によれば、ラマン発振器は、従来技術による従来の発振器、例えば水晶発振器を補足するために間欠的に使用される。この実施形態では、原子発振器は、水晶発振器を設定し、水晶発振器を修正し、かつ、水晶発振器の精度を常に著しく向上させることができる時間基準を送信している。原子発振器のこの間欠動作は、従来の腕時計と比較すると、追加消費が制御される利点を有している。この発振器のプライミングは上で説明したプロセスによって制御されるため、腕時計におけるこの第１の実施態様の性能は極めて高い。原子発振器プライミング期間は、腕時計の電力消費と精度の間の妥協に従って選択され、この発振器がより多く使用されるほど、時計はより正確になるが、より多くの電力が消費されることになる。精度がより劣る追加発振器が原子発振器によって修正されると、原子発振器はターンオフされる。

【0047】

第２の腕時計実施形態によれば、ラマン発振器は、単一の時間基準として、単独で従来の通常の発振器の置換として使用され、したがって永久的に動作するために使用される。この実施形態によれば最も高い精度が得られるが、その代わりにより大量の電力が消費される。

【0048】

また、上記で説明した原子発振器は、腕時計の中へのその挿入を容易にするコンパクトな構造で製造される。したがって図７ないし１４には、腕時計の中への統合と両立する体積の達成を可能にする原子発振器の光学部分のいくつかの実施形態が示されている。そのために、これらの実施形態は、すべて、セルを２回通過するレーザビームに基づいており、それにより微小体積内におけるレーザビームの長い総距離の達成を可能にしている。

【0049】

図７ないし９は、ガスセル１０６の２回通過を同時に許容し、かつ、あらゆる反射からレーザ源１０２を保護するための３つの異なる実施形態を示したものである。これらの様々な実施形態の共通点の１つは、セルの温度を制御する役割を果たしている光検出器１０９に到達するよう、ガスセル１０６を通過したレーザビームの一部を透過させる半透明鏡１０７が存在していることである。一変形態様として、光検出器１０９を省略し、非透明鏡を使用することによってこれらの実施形態を単純化することも可能である。

【0050】

これらの３つの実施形態は、ビームをセルおよび光検出器に導くために使用される手段、および鏡で反射したビームがレーザ源を妨害するのを防止するために使用される手段が異なっている。

【0051】

図７は、本発明の第１の実施形態を示したものである。レーザ源１０２は直線偏光レーザビームを生成しており、この直線偏光レーザビームは、レーザビームを通過させるようにその透過軸が配向された偏光子１０３へ導かれ、次に、定義済み分割比を有するスプリッタ１０１へ導かれる。したがってビームの一部は、任意選択の光検出器１０８ｂへ向かって透過し、一方、スプリッタは、ビームの他の部分を４分の１波長板１０５に向かって反射する。直線偏光の「Ｐ」は、偏光子の透過軸に対して平行の部分（透過部分）を表しており、また、「Ｓ」は、偏光子の透過軸に対して直角の部分（つまり偏光子によって吸収される部分）を表している。図には、「Ｐ」部分は、３つの塗りつぶされた円のセットによって記号で示されており、また、「Ｓ」部分は、３本の短い線のセットによって記号で示されている。板１０５の役割は、レーザビームの直線偏光を円偏光に変化させることであり、この板は、円偏光が生成されるように偏光子に対して配向されている。実際、光が円偏光ビームによって生成されると、ガスセル１０６内の光と原子の間には最適相互作用が存在する。ガスセル１０６から射出したビームの一部は、次に、その円偏光の方向を反転させる鏡１０７で反射し、したがってもう一度ガスセル１０６を通過する。ガスセル１０６から射出したビームは４分の１波長板１０５に到達する。このビームは、次に、スプリッタ１０１の定義済み分割比に応じて一部が透過し、光検出器１０８ａに到達する。このビームの他の部分はスプリッタ１０１によって偏向し、また、ビームの偏光が偏光子１０３の透過軸のビームの偏光に対して直角であるため、偏光子１０３によって著しく減衰し、したがってレーザ源１０２は後方反射から保護される。ガスセル１０６を通過したビームの他の部分は鏡１０７を透過し、光検出器１０９によって集光される。

【0052】

図８は、第２の実施形態を示したものである。この実施形態は、第１の偏光のビームを反射し、かつ、第２の偏光のビームを透過させるスプリッタ１０１が使用されている点で、上で説明した第１の実施形態とは異なっている。したがってレーザ源１０２によって出力されたビームは、その偏光に応じて分割され、反射したビームに同じ原理が適用される。したがって、反射したビームはすべて光検出器１０８ａに向かって透過するため、スプリッタ１０１とレーザ源の間に偏光子を置く必要はない。直線偏光の「Ｐ」は、スプリッタの偏光軸に対して平行の部分（図８の直角構成で透過する部分）を表しており、また、「Ｓ」は、スプリッタの偏光軸に対して直角の部分（９０°偏向した部分）を表している。図１０には、「Ｐ」部分は、３本の短い線によって記号で示されており、また、「Ｓ」部分は、３つの塗りつぶされた円によって記号で示されている。ガスセル１０６を通過したビームの微小部分は鏡１０７を透過し、光検出器１０９によって集光される。

【0053】

図９は、本発明の第３の実施形態を示したものである。この図では、レーザビームは、レーザビームの軸に対して非直角の角度で配置される半透明鏡１０７によって偏向する。したがって反射したビームはレーザ源１０２には到達せず、光検出器１０８ａに向かって直接導かれる。有利には鏡１０７は凹形の鏡であり、したがって反射した光ビームを光検出器１０８ａ上に集束させる。ガスセル１０６を通過したビームの微小部分は鏡１０７を透過し、光検出器１０９によって集光される。この凹形の鏡は、図７および８に示されている２つの実施形態に使用することも可能であり、上記で説明した利点が提供される。

【0054】

図１０は、第２の実施形態に対応するより完全な実施形態例を示したものである。スプリッタ１０１は、ＰＢＳＣ（偏光ビームスプリッタキューブ）の形態である。このキューブにより、ビームはガスセル１０６を２回通過することができ、それによりレーザ光と原子媒体の間の相互作用が２倍になる。そのため、より良好な原子信号が得られ、延いては原子発振器のより良好な周波数安定性が得られる。

【0055】

図１０では、光アセンブリは、スプリッタとして作用する、辺が好ましくは１ｍｍ以下の小形スプリッタキューブ１０１に基づいている。標準の実施形態によれば、キューブのスプリッタ体積は、通常、１ｍｍ^３である。レーザダイオード１０２からの光ビームは、キューブ１０１の面のうちの１つに入射する。一実施形態によれば、レーザダイオードは、７９５ｎｍの発散光ビームを放出するＶＣＳＥＬレーザダイオードである。他の実施形態では、典型的には７８０ｎｍから８９４ｎｍまで変化する波長を有する他のタイプのレーザダイオードを、ルビジウムまたはセシウムを含んだガスセル１０６のために使用することができる。この選択は、ガスセルの原子組成で決まる。一実施形態によれば、非発散レーザビームを生成するために、レーザダイオードの前面に平行化レンズを追加することができる。

【0056】

標準の実施形態によれば、レーザ１０２によって生成された光１１２は、中性吸収剤フィルタ１０４ａによって直線偏光され、かつ、減衰する。他の実施形態では異なるタイプのフィルタを使用することができる。本発明の場合、このフィルタを存在させる必要はない。２分の１波長板１０４ｂを使用してレーザ源の直線偏光の角度を修正することができる。２分の１波長板１０４ｂは、小形スプリッタキューブ１０１と相俟って可変減衰器として作用する。他の実施形態では、２分の１波長板１０４ｂの使用を省略することができ、スプリッタキューブ１０１を透過するビームとスプリッタキューブ１０１で反射するビームの光強度の比率は、スプリッタキューブに対する、レーザによって放出される光の直線偏光軸の適切な配向によって調整される。４分の１波長板１０５は、スプリッタキューブの出力側に置かれており、４分の１波長板１０５の面と対向する面から、スプリッタ１０１によって偏向したレーザビームが出力され、つまりスプリッタキューブに入射するビームに対して直角に出力される。４分の１波長板１０５の速い軸は、入射直線偏光１１３が第１の回転方向の円偏光１１４に修正される方法で配向されている。他の実施形態では、４分の１波長板１０５は、入射直線偏光１１３が第１の回転方向とは逆の回転方向の円偏光に修正される方法で配向されている。円偏光されたレーザビーム１１４は、ガスセル１０６を通過して鏡１０７に到達する。鏡１０７は、一部のビームのみを反射し、また、ビームの一部は鏡１０７を通過して光検出器１０９へ導かれる。標準の実施形態によれば、ガスセルは、ＭＥＭＳ（超小型電気機械システム）技法によるガラス−ケイ素−ガラスでできており、典型的な内部体積は１ｍｍ^３で、アルカリ金属（ルビジウムまたはセシウム）原子蒸気タイプの吸収剤媒体およびバッファガス混合物が充填される。標準の実施形態によれば、ガスセルには、天然ルビジウムおよびバッファガスとして窒素／アルゴン混合物が充填される。他の実施形態では、他のタイプのセルに異なるバッファガスを充填することができる。特定の一実施形態によれば、小形円筒セルを使用することができる。他の特定の実施形態では、ガスセルをＰＢＳＣ１０１の中に統合することができる。セル１０６には、他のタイプのアルカリ金属蒸気（例えばルビジウム８５、ルビジウム８７またはセシウム１３３）、および他のタイプのバッファガス（例えばＸｅまたはＮｅ）を充填することも可能である。

【0057】

図１１は、図８に対応する第２の実施形態に基づく光２パス設計を示したもので、厳密な幾何学は、図１０に示されている直角２パス設計に極めて類似している。主な相違は、「ガスセル２０６、４分の１波長板２０５、半透明鏡２０７および光検出器２０９」構成要素の位置、および光検出器２０８ｂの位置にある。図１１に示されているモデルの場合、ガスセル２０６はＰＢＳＣ２０１の上方に置かれており、したがってレーザ２０２とは反対側に位置している。この方法によれば、ＰＢＳＣを透過し、次に、４分の１波長板２０５によって円偏光ビームに修正されたＰ偏光の光ビーム２１３は、原子媒体と相互作用する。Ｓ偏光の光ビーム２１７はＰＢＳＣ２０１で反射し、また、直角に置かれた光検出器２０８ｂを使用してレーザパワーが測定される。これらの相違とは別に、この実施形態の動作原理は、上記モデルの動作原理と同じである。

【0058】

図１２は、図７に対応する第１の実施形態によるラマン発振器の実施形態の直角幾何学の２パスモジュールを概略的に示したものである。この設計では、数字参照は２０１で始まっており、図７ないし９で使用されている構成要素と同じ構成要素は、１００を加えた数字を有している。約２％の小さい反射率および約９８％の大きい透過率をそれぞれ有する（＋／−２％）よう、その分割比が予め定義済みのスプリッタキューブ２０１が使用されている。この場合、後方反射ビーム２１６は、主として光検出器２０８ａに向かって偏向する。この実施形態では、ガスセル構成要素２０６はスプリッタキューブ２０１の上方に置かれており、したがってレーザ２０２とは反対側に位置している。光検出器２０８ｂは直角に置かれており、したがってレーザ２０２によって放出された光ビーム２１２はスプリッタキューブ２０１で反射２１８し、例えばレーザパワーを測定するために使用される。この設計の動作原理も上で説明した動作原理と同様である。

【0059】

図１３は、直角幾何学を使用した第１の実施形態によるデバイスを示したものである。スプリッタ１０１の分割比は、約２％の小さい透過率および約９８％の大きい反射率をそれぞれ有する（＋／−２％）ように予め定義されている。それらがアルカリ金属蒸気原子と相互作用した後、入射光ビーム１１４ａおよび誘導ラマン散乱によって生成された光ビーム（ラマンビームと呼ばれている）１１４ｂが鏡１０７で反射する。標準のラマン実施形態では、鏡１０７は、銀でコーティングされ、傾斜し（一般的には２°ないし２０°）、および／またはその対称の軸および入射レーザビームによって画定される軸に対して中心が外れており、また、後方反射した光ビーム１１５（入射ビームおよびラマンビーム）を光検出器１０８ａ上に集束させるように選択された焦点距離を有する凹形の形をしている。鏡１０７は、典型的に数パーセントの光透過率を有している。光検出器１０９の表面に到達するこの透過した光を使用して吸収スペクトルが測定される。異なるラマン実施形態では、ガスセル１０６の出力窓は、凹状であり、銀（または例えば金などの他の金属）でコーティングされており、反射体として作用している。他の実施形態では、鏡の出力窓を誘電薄膜でコーティングすることができる。

【0060】

後方反射（入射およびラマン）光ビーム１１５は、通過して、もう一度原子媒体と相互作用する（２パス構造）。４分の１波長板１０５は、これらの円偏光光ビームを直線偏光光ビーム１１６に変換する。これらの（入射およびラマン）光ビーム１１９は、そのほとんどが反射して第１の光検出器１０８ａに到達し、この第１の光検出器１０８ａによって入射ビームとラマンビームの間のうなり周波数が記録される。標準のラマン実施形態では、第１の光検出器１０８ａは、凹状鏡１０７の焦点に配置される高速半導体（ケイ素またはヒ化ガリウム）光検出器である。他のラマン実施形態では、様々なタイプの高速光検出器を使用することができる。第２の光検出器１０８ｂは、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１１８を記録する。この方法によれば、レーザダイオード１０２の出力パワーを測定し、かつ、調整することができる。オプションとして、光検出器１２１は、スプリッタ１０１を透過した後方反射ビーム１１７を記録する。ダイヤフラム１１０および１１１は、光検出器の寸法が小形スプリッタキューブ１０１の寸法より大きい場合に、望ましくない光が光検出器に到達するのを防止するために使用される。

【0061】

図１４は、スプリッタキューブには基づいていないが、単純な二重パス幾何学に基づくラマン発振器の第３の実施形態を示したものである。レーザ源１０２によって放出された光は、直線偏光され、セル１０６を通過する前に４分の１波長板１０５によって円偏光に変換され、鏡１０７で反射してもう一度セルを通過し、第１の光検出器１０８ａ上で検出される。鏡１０７は半透明であり、第２の光検出器１０９は、この鏡の後方に置かれている。半透明鏡１０７を使用することにより、セルの原子と相互作用した光を光検出器１０９によって検出することができる。また、鏡で後方反射したビームがレーザ源１０２を妨害するのを防止するために、レーザ源１０２の前面に偏光子１０３を配置し、透過軸をレーザ源１０２によって放出されるビームの偏光に対して平行にすることも有利である。

【0062】

オプションとして以下のエレメントを使用することも可能である。
− 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。

【0063】

図７ないし１４に関連して説明したこれらの実施形態では、光検出器１０８ａ、２０８ａは、セル１０６、２０６の中に存在するガスのラマン効果によって誘導されるうなりを検出する機能を有しており、したがってこれらは、マイクロ波を検出するのに適した光検出器であることに留意されたい。第１の光検出器１０８ａは、その信号検出効率を最大化するために、原子の共振周波数を中心とする極めて狭い帯域幅を有している。高い原子共振周波数（通常＞１ＧＨｚ）は、サイズが小さい光検出器１０８ａを有することを意味することになる。このような仕様は、例えば、光検出器１０９、２０９および／または光検出器１０８ｂ、２０８ｂによって実施される、セルの温度を調整するためにセルの原子と相互作用した信号の検出とは両立しない。後者の光検出器１０８ｂ、２０８ｂの場合、低遮断周波数（通常＜１００ｋＨｚ）、さらにはＤＣ動作が示される。１つが、クロック信号を検出するように作用する１０８ａと、もう１つが、セルの温度を制御するための１０９の少なくとも２つの検出器を有することが好ましいのは、そのためである。セルの原子と相互作用した信号のこの第２の検出を実行するための理想的な手段は、反射のための半透明鏡１０７を使用すること、および図に示されているようにこの鏡の後方に光検出器１０９を置くことである。また、図１４に示されているように鏡１０７の形を凹状にすることも有利であり、この凹状の形には、反射した光ビームを光検出器１０８ａ上に集束させることが意図されている。後者の光検出器は任意選択であることに留意されたい。

【符号の説明】

【0064】

１、１０２、２０２ レーザダイオード（レーザ、レーザ源）
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

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】