原子振荡器、量子干涉装置的控制方法及量子干涉装置

摘要

本发明提供原子振荡器、量子干涉装置的控制方法及量子干涉装置，即使EIT信号的强度发生变化也能够维持较高的频率稳定度，其中，所述量子干涉装置包括最大频率偏移控制部。

说明书

技术领域

本发明涉及原子振荡器、量子干涉装置的控制方法及量子干涉装置。

背景技术

如图19所示，已知碱金属原子具有由项符号²S_1/2表示的基态能级、和由 项符号²P_1/2、²P_3/2表示的两个激励能级。而且，²S_1/2、²P_1/2、²P_3/2的各能级具有 分裂为多个能级的超微细结构。具体而言，²S_1/2具有I+1/2和I-1/2这两个 基态能级，²P_1/2具有I+1/2和I-1/2这两个激励能级，²P_3/2具有I+3/2、I+1/2、 I-1/2和I-3/2这四个激励能级。因此，I为核自旋量子数。

虽然位于²S_1/2的I-1/2的基态能级的原子能够通过吸收D2线而向²P_3/2的I+1/2、I-1/2、I-3/2中的任意一个激励能级跃迁，但是不能向I+3/2的 激励能级跃迁。虽然位于²S_1/2的I+1/2的基态能级的原子能够通过吸收D2线 而向²P_3/2的I+3/2、I+1/2、I-1/2中的任意一个激励能级跃迁，但是不能向 I-3/2的激励能级跃迁。这些跃迁均是基于假设了电偶极跃迁的情况下的跃 迁选择规则的。相反，位于²P_3/2的I+1/2或者I-1/2的激励能级的原子能够 放出D2线而向²S_1/2的I+1/2或者I-1/2的基态能级（原来的基态能级或者另 一个基态能级中的任意一个）跃迁。因此，由²S_1/2的I+1/2、I-1/2这两个基 态能级、与²P_3/2的I+1/2或I-1/2的激励能级构成的三能级（由两个基态能 级和一个激励能级构成），由于能够进行由D2线的吸收或发光所产生的Λ型 的跃迁，因此被称为Λ型三能级。与此相对，位于²P_3/2的I-3/2的激励能级 的原子放出D2线，必然向²S_1/2的I-1/2的基态能级（原来的基态能级）跃迁， 同样，位于²P_3/2的I+3/2的激励能级的原子放出D2线，必然向²S_1/2的I+1/2 的基态能级（原来的基态能级）跃迁。即，由²S_1/2的I+1/2、I-1/2这两个基 态能级、与²P_3/2的I-3/2或者I+3/2的激励能级组成的三能级，由于不能进 行由D2线的吸收或放出而产生的Λ型的跃迁，因此未形成Λ型三能级。

可是，已知下述的一种情况，即，当向气体状的碱金属原子同时照射具 有与形成Λ型三能级的第一基态能级（²S_1/2的I-1/2的基态能级）和激励能 级（例如，²P_3/2的I+1/2的激励能级）之间的能量差相当的频率（振荡频率） 的共振光（设为共振光1）、以及具有与第二基态能级（²S_1/2的I+1/2的基态 能级）和激励能级之间的能量差相当的频率（振荡频率）的共振光（设为共 振光2）时，将形成两个基态能级重合的状态、即量子相干状态（暗状态）， 从而产生向激励能级的激励停止的电磁诱导透明（EIT：Electromagnetically  Induced Transparency）现象（也被称为CPT（相干布居捕获，Coherent  Population Trapping））。产生该EIT现象的共振光对（共振光1和共振光2） 的频率差与相当于碱金属原子的两个基态能级的能量差ΔE₁₂的频率准确一 致。例如，在铯原子中，由于与两个基态能级的能量差相当的频率为 9.192631770GHz，因此，当向铯原子同时照射频率差为9.192631770GHz的两 种D1线或者D2线的激光时，将产生EIT现象。

因此，如图20所示，当向气体状的碱金属原子同时照射频率为f₁的光 和频率为f₂的光时，这两种光将形成共振光对，根据碱金属原子是否产生EIT 现象，透过碱金属原子的光的强度将急剧地变化。表示这种急剧变化的透射 光的强度的信号被称为EIT信号，当共振光对的频率差f₁-f₂与相当于ΔE₁₂的频率f₁₂准确一致时，EIT信号的电平表现出峰值。因此，通过对EIT信号 的峰顶进行检测，从而实施控制，以使向碱金属原子照射的两种光的频率差 f₁-f₂与相当于ΔE₁₂的频率f₁₂准确一致，从而能够实现高精度的振荡器。

图21为以现有的EIT方式构成的原子振荡器的普通结构的示意图。如图 21所示，以现有的EIT方式构成的原子振荡器通过在由电流驱动电路产生的、 用于对频率f₀（=v/λ₀：v为光的速度、λ₀为光的波长）进行设定的驱动电 流上重叠频率为f_m的调制信号，从而对半导体激光器实施调制并产生频率为 f₀+f_m的光和频率为f₀-f_m的光。这两种光被同时向气室照射，通过光检测器而 对透过气室的光的强度进行检测。气室通过气体状的碱金属原子和封入该气 体状的碱金属原子的容器而构成，当被同时照射的两种光形成共振光对时， 碱金属原子将产生EIT现象，从而透过气室的光的强度将变大。因此，该原 子振荡器通过使用低频振荡器所产生的几十Hz～几百Hz左右的低频信号来 进行检波，从而对电压控制晶体振荡器（VCXO：Voltage Controlled Crystal  Oscillator）的振荡频率进行控制，以使由光检测器所检测的光的强度变为 最大，并经由PLL（锁相环路，Phase Locked Loop）而输出频率为f_m的调制 信号。根据这种结构，实施控制，以使半导体激光器所出射的、频率为f₀+f_m的光和频率为f₀-f_m的光之间的频率差2f_m与相当于ΔE₁₂的频率相一致，即， 使调制信号的频率f_m与相当于ΔE₁₂的频率的1/2的频率相一致。因此，电压 控制晶体振荡器（VCXO）的振荡动作极其稳定地持续，从而能够产生频率稳 定度极高的振荡信号。

可是，在现有的原子振荡器中，为了通过使用了低频信号的检波，来对 EIT信号的峰顶进行检测，并实施控制，以使调制信号的频率f_m与相当于ΔE₁₂的频率的1/2的频率准确一致，而以EIT信号呈左右对称为前提。反过来说， 在现有的原子振荡器中，如果EIT信号呈左右不对称，则有可能在调制信号 的频率f_m和与ΔE₁₂相当的频率的1/2的频率发生少许偏移的状态下稳定。即 使在这种状态下，也能够确保较高的频率稳定度，例如，通过附加将电压控 制晶体振荡器（VCXO）的振荡频率转换为所需的频率的电路，也能够确保频 率精度。

可是，当由于周围环境的温度的急剧变化等原因而使EIT信号的峰值（强 度）发生变化，从而使不对称的程度发生改变时，调制信号的频率f_m和与ΔE₁₂相当的频率的1/2的频率之差将发生变动，从而成为原子振荡器的频率稳定 度降低的原因。

专利文献1：美国专利第6320472号说明书

发明内容

本发明是鉴于以上这种问题点而完成的，根据本发明的几个方式，能够 提供即使EIT信号的强度发生变化也可维持较高的频率稳定度的原子振荡 器、原子振荡器的控制方法及量子干涉装置。

（1）本发明为通过共振光对而使金属原子产生电磁诱导透明现象的原子 振荡器，包括：控制信号输出部，其输出被实施了频率调制的控制信号；光 产生部，其产生频率差与所述控制信号的频率相对应的第一光和第二光；金 属原子，其被照射所述第一光和所述第二光；光检测部，其对透过所述金属 原子的光进行检测；频率控制部，其根据所述光检测部的检测信号而对所述 控制信号的频率进行控制，以使所述第一光和所述第二光成为所述共振光对； 最大频率偏移控制部，其根据所述光检测部的检测信号而对所述控制信号的 最大频率偏移进行控制。

根据本发明，向金属原子照射频率差与控制信号的频率相对应的第一光 和第二光，并对透过金属原子的光进行检测，从而对控制信号的频率进行控 制，以使被照射在金属原子上的第一光和第二光成为使金属原子产生电磁诱 导透明现象的共振光对。由于能够通过该反馈控制而将第一光和第二光的频 率差保持为固定，因此，能够获得稳定的频率的振荡信号。

特别是，在本发明中，由于能够通过根据光检测部的检测信号而对控制 信号的最大频率偏移进行控制，从而通过由最大频率偏移的变化而产生的振 荡信号的频率变动量来抵消由EIT信号强度的变化而产生的振荡信号的频率 变动量，因此，即使EIT信号强度发生变化，也能够将振荡信号的频率保持 为固定。因此，能够实现与现有的原子振荡器相比频率稳定度较高的原子振 荡器。

（2）在该原子振荡器中，可以采用如下结构，即，所述控制信号输出部 包括：振荡信号输出部，其输出频率与所述频率控制部的输出信号相对应的 振荡信号；调制信号输出部，其输出所给予的调制信号；频率调制部，其通 过所述调制信号来对所述振荡信号进行频率调制；频率转换部，其对所述频 率调制部的输出信号的频率进行转换，从而输出所述控制信号，所述频率控 制部根据与所述调制信号相同的频率的信号，来对所述光检测部的检测信号 进行检波，最大频率偏移控制部根据所述光检测部的检测信号来对所述调制 信号的振幅进行控制。

（3）在该原子振荡器中，可以采用如下结构，即，最大频率偏移控制部 根据使所述控制信号的频率成为固定的、所述光检测部的检测信号的强度和 所述控制信号的最大频率偏移之间的对应关系，来对所述调制信号的振幅进 行控制。

（4）在该原子振荡器中，可以采用如下结构，即，最大频率偏移控制部 对使所述控制信号的频率成为固定的、所述光检测部的检测信号的强度和所 述控制信号的最大频率偏移之间的对应关系的信息进行存储，并根据所述对 应关系的信息，来对所述控制信号的最大频率偏移进行控制。

由于可以认为，光检测部的检测信号的强度和控制信号的最大频率偏移 之间的对应关系因制造条件的差异等原因而在每个样本中有所相同，因此， 通过预先针对每个样本而求出并存储该对应关系，从而能够吸收样本之间的 EIT信号的特性差异。因此，能够在不依赖于样本的条件下确保较高的频率 稳定度。

（5）在该原子振荡器中，可以采用如下结构，即，包括最大频率偏移信 息变更部，所述最大频率偏移信息变更部根据来自该原子振荡器的外部的信 号，来对所述对应关系的信息进行变更。

当采用上述方式时，即使EIT信号的特性因时效变化而使发生改变，通 过重新求取光检测部的检测信号的强度和控制信号的最大频率偏移之间的对 应关系，并对所存储的该对应关系的信息进行更新，从而也能够长时间地维 持较高的频率稳定度。

（6）本发明为原子振荡器的控制方法，其为通过共振光对而使金属原子 产生电磁诱导透明现象的原子振荡器的控制方法，并包括：控制信号输出步 骤，输出被实施了频率调制的控制信号；光产生步骤，产生频率差与所述控 制信号的频率相对应的第一光和第二光；光照射步骤，向金属原子照射所述 第一光和所述第二光；光检测步骤，对透过所述金属原子的光进行检测；频 率控制步骤，根据所述光检测步骤的检测结果而对所述控制信号的频率进行 控制，以使所述第一光和所述第二光成为所述共振光对；最大频率偏移控制 步骤，根据所述光检测步骤的检测结果而对所述控制信号的最大频率偏移进 行控制。

（7）本发明为通过共振光对而使金属原子产生电磁诱导透明现象的量子 干涉装置，包括：控制信号输出部，其输出被实施了频率调制的控制信号； 光产生部，其产生频率差与所述控制信号的频率相对应的第一光和第二光； 金属原子，其被照射所述第一光和所述第二光；光检测部，其对透过所述金 属原子的光进行检测；频率控制部，其根据所述光检测部的检测信号而对所 述控制信号的频率进行控制，以使所述第一光和所述第二光成为所述共振光 对；最大频率偏移控制部，其根据所述光检测部的检测信号而对所述控制信 号的最大频率偏移进行控制。

根据本发明，向金属原子照射频率差与控制信号的频率相对应的第一光 和第二光，并对透过金属原子的光进行检测，从而对控制信号的频率进行控 制，以使被照射在金属原子上的第一光和第二光成为使金属原子产生电磁诱 导透明现象的共振光对。由于能够通过该反馈控制而将第一光和第二光的频 率差保持为固定，因此，能够获得稳定的频率的振荡信号。

特别是，在本发明中，由于能够通过根据光检测部的检测信号而对控制 信号的最大频率偏移进行控制，从而通过由最大频率偏移的变化而产生的振 荡信号的频率变动量来抵消由EIT信号强度的变化而产生的振荡信号的频率 变动量，因此，即使EIT信号强度发生变化，也能够将振荡信号的频率保持 为固定。因此，能够实现与现有的量子干涉装置相比频率稳定度较高的量子 干涉装置。

附图说明

图1为本实施方式的量子干涉装置的功能框图。

图2为本实施方式的量子干涉装置的其他的功能框图。

图3为表示第一实施方式的原子振荡器的结构示例的图。

图4为表示半导体激光器的出射光的频谱的示意图。

图5为关于频率调制的说明图。

图6为关于检波的说明图。

图7为关于检波的说明图。

图8为对检波电路表示结构示例的图。

图9为关于检波的说明图。

图10为关于检波的说明图。

图11为将左右不对称的EIT信号的模型曲线化的图。

图12为表示EIT信号强度和锁定频率之间的关系的模拟结果的图。

图13为表示锁定频率和最大频率偏移之间的关系的模拟结果的图。

图14为表示用于将锁定频率维持为固定的、最大频率偏移和EIT信号强 度之间的关系的模拟结果的图。

图15为表示第二实施方式的原子振荡器的结构示例的图。

图16为表示第三实施方式的原子振荡器的结构示例的图。

图17为表示改变例1的原子振荡器中的半导体激光器的出射光的频谱的 示意图。

图18为表示改变例2的原子振荡器的结构示例的图。

图19为示意性地表示碱金属原子的能级的图。

图20为表示EIT信号的一个示例的示意图。

图21为以现有的EIT方式构成的原子振荡器的普通结构的示意图。

具体实施方式

下面，利用附图，对本发明的优选的实施方式进行详细说明。并且，以 下说明的实施方式并非对权利要求书中所记载的本发明的内容进行不当限定 的实施方式。另外，以下说明的全部结构并不一定为本发明的必要构成要件。

1.量子干涉装置

图1为本实施方式的量子干涉装置的功能框图。本实施方式的量子干涉 装置1被构成为，包括：光产生部10、金属原子20、光检测部30、控制信 号输出部40、频率控制部50和最大频率偏移控制部60。

控制信号输出部40输出被实施了频率调制的控制信号12。

光产生部10产生频率差与控制信号12的频率相对应的第一光和第二光。

金属原子20为具有Λ型3能级的金属原子，例如为钠（Na）原子、铷 （Rb）原子、铯（Cs）原子等的碱金属原子。

光检测部30对由光产生部10照射并透过金属原子20的光进行检测。

频率控制部50根据光检测部30的检测信号而对控制信号12的频率进行 控制，以使第一光和第二光成为共振光对（使金属原子20产生电磁诱导透明 现象的共振光对）。

最大频率偏移控制部60根据光检测部30的检测信号而对控制信号12 的最大频率偏移进行控制。最大频率偏移控制部60例如可以采用如下方式， 即，对使控制信号12的频率成为固定的、光检测部30的检测信号的强度和 控制信号12的最大频率偏移之间的对应关系的信息进行存储，并根据该对应 关系的信息而对控制信号12的最大频率偏移进行控制。

控制信号输出部40可以被构成为，包括：振荡信号输出部42、调制信 号输出部44、频率调制部46和频率转换部48。

振荡信号输出部42输出频率与频率控制部50的输出信号相对应的振荡 信号43。

调制信号输出部44输出所给予的调制信号45。

频率调制部46通过调制信号45而对振荡信号43进行频率调制。

频率转换部48对频率调制部46的输出信号的频率进行转换，从而输出 控制信号12。

频率控制部50例如可以采用如下方式，即，根据频率与调制信号45相 同的信号而对光检测部30的检测信号进行检波。

最大频率偏移控制部60例如可以采用如下方式，即，根据光检测部30 的检测信号而对调制信号45的振幅进行控制。最大频率偏移控制部60例如 也可以采用如下方式，即，根据使控制信号12的频率成为固定的、光检测部 30的检测信号的强度和控制信号12的最大频率偏移之间的对应关系，而对 调制信号45的振幅进行控制。

图2为本实施方式的量子干涉装置的其他的功能框图。如图2所示，在 本实施方式的量子干涉装置1中，针对图1所示的量子干涉装置1，追加了 最大频率偏移信息变更部70。

最大频率偏移信息变更部70根据来自量子干涉装置1的外部的信号，而 对光检测部30的检测信号的强度和控制信号12的最大频率偏移之间的对应 关系的信息进行变更。

图2的其他各结构的功能由于与图1相同，因此标记相同的符号，并省 略其说明。

以下，作为量子干涉装置1的一个示例，列举原子振荡器为例，而进行 详细说明。

2.原子振荡器

2-1.第一实施方式

图3为表示第一实施方式的原子振荡器的结构示例的图。如图3所示， 第一实施方式的原子振荡器1a被构成为，包括：半导体激光器110、气室120、 光检测器130、检波电路140、电流驱动电路150、低频振荡器160、检波电 路170、电压控制晶体振荡器（VCXO）180、频率调制电路190、低频振荡器 200、振幅控制电路210和频率转换电路220。

气室120为在容器中封入了气体状的碱金属原子的构件。

半导体激光器110产生频率不同的多个光，并向气室120照射所述多个 光。具体而言，半导体激光器110的出射光的中心波长λ₀（中心频率为f₀） 通过电流驱动电路150所输出的驱动电流而被控制。而且，半导体激光器110 以频率转换电路220的输出信号为调制信号而被施以调制。即，通过使频率 转换电路220的输出信号（调制信号）与由电流驱动电路150产生的驱动电 流重叠，从而使半导体激光器110产生被实施了调制的光。这种半导体激光 器110例如能够通过端面发光激光器（Edge Emitting Laser）、或垂直共振 腔面发光激光器（VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）等的 面发光激光器等而实现。

光检测器130对透过气室120的光进行检测，并输出与光的强度相对应 的检测信号。如前文所述，当向碱金属原子照射频率差与相当于碱金属原子 的两个基态能级的能量差ΔE₁₂的频率相一致的两种光时，碱金属原子将产生 EIT现象。产生该EIT现象的碱金属原子的数量越多，则透过气室120的光 的强度越増大，从而光检测器130的输出信号的电压电平变得越高。

光检测器130的输出信号向检波电路140和检波电路170被输入。检波 电路140使用以几Hz～几百Hz左右的较低的频率而进行振荡的低频振荡器 160的振荡信号，来对光检测器130的输出信号进行相干检波。

电流驱动电路150产生大小与检波电路140的输出信号相对应的驱动电 流并向半导体激光器110供给该驱动电流，从而对半导体激光器110的出射 光的中心波长λ₀（中心频率f₀）进行控制。具体而言，相对于如下的波长 λ₁（频率f₁）及波长λ₂（频率f₂），中心波长λ₀被控制成与（λ₁+λ₂）/2 相一致（中心频率f₀与（f₁+f₂）/2相一致），其中，所述波长λ₁（频率f₁） 与碱金属原子的²P_3/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2的激励能级）和 ²S_1/2的I-1/2的基态能级之间的能量差相当，所述波长λ₂（频率f₂）与碱金 属原子的²P_3/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2的激励能级）和²S_1/2的 I+1/2的基态能级之间的能量差相当。或者，也可以采用如下方式，即，相 对于如下的波长λ₁（频率f₁）及波长λ₂（频率f₂），中心波长λ₀被控制成 与（λ₁+λ₂）/2相一致（中心频率f₀与（f₁+f₂）/2相一致），其中，所述 波长λ₁（频率f₁）与碱金属原子的²P_1/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2 的激励能级）和²S_1/2的I-1/2的基态能级之间的能量差相当，所述波长λ₂（频率f₂）与碱金属原子的²P_1/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2的激 励能级）和²S_1/2的I+1/2的基态能级之间的能量差相当。

但是，在任何一种情况下，中心波长λ₀均不一定需要与（λ₁+λ₂）/2 准确地一致，也可以是以（λ₁+λ₂）/2为中心的预定范围内的波长。并且， 由于能够进行由检波电路140实施的相干检波，因此在电流驱动电路150所 产生的驱动电流上重叠有低频振荡器160的振荡信号（与被供给至检波电路 140的振荡信号相同的信号）。

利用通过半导体激光器110、气室120、光检测器130、检波电路140、 电流驱动电路150的反馈环路，而对半导体激光器110所产生的光的中心波 长λ₀（中心频率f₀）进行微调。

检波电路170利用以几Hz～几百Hz左右的较低的频率进行振荡的低频 振荡器200的振荡信号，来对光检测器130的输出信号进行相干检波。而且， 根据检波电路170的输出信号的大小，来对电压控制晶体振荡器（VCXO）180 的振荡频率进行微调。电压控制晶体振荡器（VCXO）180例如以几MHz～几十 MHz左右进行振荡。

振幅控制电路210根据光检测器130的检测信号的电平而对低频振荡器 200的振荡信号的振幅进行控制。

由于能够实施由检波电路170进行的相干检波，因此频率调制电路190 以振幅控制电路210的输出信号（被调节了振幅的低频振荡器200的振荡信 号）为调制信号，而对电压控制晶体振荡器（VCXO）180的输出信号进行频 率调制（FM：Frequency Modulation）。

频率转换电路220以固定的频率转换率来对频率调制电路190的输出信 号进行频率转换。例如，将电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率的 中心值设为10MHz，当被封入气室120的碱金属原子为铯原子时，由于与ΔE₁₂相当的频率为9.192631770GHz，因此频率转换率被设定为 （9.192631770GHz/10MHz）。频率转换电路220例如可以通过PLL（锁相环路， Phase Locked Loop）电路来实现。

在这种结构的原子振荡器1a中，如果EIT信号呈左右对称，则利用通过 半导体激光器110、气室120、光检测器130、检波电路170、电压控制晶体 振荡器（VCXO）180、频率调制电路190、频率转换电路220的反馈环路，来 对频率转换电路220的输出信号的频率进行微调，以使频率转换电路220的 输出信号的频率与相当于ΔE₁₂的频率的1/2的频率相一致。例如，当碱金属 原子为铯原子时，由于与ΔE₁₂相当的频率为9.192631770GHz，因此频率转 换电路220的输出信号的频率稳定在与4.596315885GHz相一致的状态。

而且，如前文所述，频率转换电路220的输出信号成为调制信号（调制 频率f_m），从而半导体激光器110产生包含共振光对在内的多个光，并向气室 120照射所述多个光。

图4为表示半导体激光器110的出射光的频谱的示意图。在图4中，横 轴为光的频率，纵轴为光的强度。

如图4所示，半导体激光器110的出射光包括：具有中心频率f₀（=v/λ₀： v为光的速度，λ₀为中心波长）的光、和在该光的两侧每隔调制频率f_m而频 率不同的多个光。由于调制频率f_m等于与ΔE₁₂相当的频率的1/2，因此频率 f₁（=f₀+f_m）的光和频率f₂（=f₀-f_m）的光之间的差f₁-f₂（=2f_m）与ΔE₁₂大 致相等，从而这两种光成为使被封入在气室120中的碱金属原子产生EIT现 象的共振光对。

并且，图3中的半导体激光器110、气室120中所包含的碱金属原子、 光检测器130、检波电路170、振幅控制电路210分别相当于图1中的光产生 部10、金属原子20、光检测部30、频率控制部50、最大频率偏移控制部60。 另外，由图3中的电压控制晶体振荡器（VCXO）180、频率调制电路190、低 频振荡器200、频率转换电路220组成的结构相当于图1中的控制信号输出 部40。另外，图3中的电压控制晶体振荡器（VCXO）180、低频振荡器200、 频率调制电路190、频率转换电路220分别相当于图1中的振荡信号输出部 42、调制信号输出部44、频率调制部46、频率转换部48。

接下来，对光检测器130的输出信号的相干检波的一个示例进行详细说 明。

首先，当考虑到不具有振幅控制电路210的装置时，频率调制电路190 以低频振荡器200的振荡信号为调制信号，而对电压控制晶体振荡器（VCXO） 180的输出信号进行频率调制。

如图5（A）所示，低频振荡器200的振荡信号是频率为f_s（周期为1/f_s）、 振幅为A_s的正弦波，调制频率中的最大频率偏移（频移）Δf与该振幅A_s成 正比。图5（B）为表示频率调制电路190的输出信号的频谱的图，频率调制 电路190的输出信号以低频振荡器200的振荡频率f_VCXO为中心频率，并在该 振荡频率f_VCXO的两侧以间隔f_s的方式包含多个频率分量。而且，由于通过频 率转换电路220而使频率调制电路190的输出信号的频率放大N（=f_m/f_VCXO） 倍，因此，严格来说，频率转换电路220的输出信号（半导体激光器110的 调制信号）以调制频率f_m为中心频率，并在该调制频率f_m的两侧以f_s×N的 间隔而包含多个频率分量。

半导体激光器110以该频率转换电路220的输出信号为调制信号而被实 施了调制。因此，在半导体激光器110的出射光中，严格来说，在包含图4 所示的各频率分量的光的同时，在该光的两侧，还以f_s×N的间隔而包含多 个光。这种多个光向气室120被照射，由于透过气室120的光通过光检测器 130而被检测，因此，在光检测器130的输出信号中，在包含直流分量在内 的同时，还包含低频分量。具体而言，当图4所示的共振光对的频率差f₁-f₂ （=2f_m）与相当于ΔE₁₂的频率f₁₂准确地一致时，如图6（A）所示，在光检 测器130的检测信号中，包含峰值的直流分量和固定振幅的频率2f_s的低频 分量。另外，在共振光对的频率差f₁-f₂从与ΔE₁₂相当的频率f₁₂偏移少许的 情况下（在f₁-f₂=f₁₂-Δ₁的情况下），如图6（B）所示，在光检测器130的 检测信号中，同样包含峰值的直流分量和频率2f_s的低频分量。但是，频率 2f_s的低频分量的振幅每周期均发生变化，并且每两个周期（1/f_s）成为相同 的振幅。

另一方面，在共振光对的频率差f₁-f₂从与ΔE₁₂相当的频率f₁₂偏移较大 的情况下（在f₁-f₂=f₁₂-Δ₂或者f₁-f₂=f₁₂+Δ₂的情况下），如图7（A）或图 7（B）所示，在光检测器130的检测信号中，包含直流分量和频率f_s的低频 分量。

因此，检波电路170例如可以采用图8所示的方式而构成。即，如图8 所示，通过混频器174，对光检测器130的输出信号和频率产生源172所产 生的固定频率f_s的振荡信号进行混合，频率f_s经过被包含在衰减域中的低通 滤波器176而向电压控制晶体振荡器（VCXO）180输出。当将检波电路170 设为这种结构时，由于在混频器174的输出信号中将产生光检测器130的输 出信号与频率f_s的振荡信号之间的和信号及差信号，因此，虽然当光检测器 130的输出信号所包含的直流分量被输入到混频器174中时，在混频器174 的输出中仅产生频率f_s的信号，但该频率f_s的信号将通过低通滤波器176而 被去除。另外，在光检测器130的输出信号包含如图6（A）这种频率2f_s的 低频分量的情况下，虽然当该频率2f_s的低频分量被输入至混频器174中时， 在混频器174的输出中将产生频率3f_s的信号和频率f_s的信号，但这些信号 也将通过低通滤波器176而被去除。也就是说，在光检测器130的输出信号 如图6（A）所示的情况下，检波电路170的输出信号的电压值成为0（标准 电压值）。由于该检波电路170的输出信号向电压控制晶体振荡器（VCXO）180 被输入，因此，电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率不会发生变化。

与此相对，在光检测器130的输出信号包含如图6（B）这种频率2f_s的 低频分量的情况下，虽然当该频率2f_s的低频分量被输入至混频器174中时， 在混频器174的输出中将产生频率3f_s的信号和频率f_s的信号，但是，这些 信号将通过低通滤波器176而被去除。可是，由于该2f_s的低频分量的振幅 每两个周期（1/f_s）成为相同的振幅，因此，在光检测器130的输出信号中， 也包含少许的频率f_s的低频分量。当该频率f_s的低频分量被输入至混频器174 中时，在混频器174的输出中将产生频率2f_s的信号和正电压的直流信号。 虽然频率2f_s的信号通过低通滤波器176而被去除，但正电压的直流信号未 被去除，而被留下。也就是说，在光检测器130的输出信号如图6（B）所示 的情况下，检波电路170的输出信号的电压值成为正值（高于标准电压值的 电压值）。当该检波电路170的输出信号被输入至电压控制晶体振荡器（VCXO） 180中时，电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率将向高振荡频率的方 向发生变化。

另外，在光检测器130的输出信号包含如图7（A）这种频率f_s的低频分 量的情况下，当该频率f_s的低频分量被输入至混频器174中时，在混频器174 的输出中将产生频率2f_s的信号和正电压的直流信号。虽然频率2f_s的信号将 通过低通滤波器176而被去除，但正电压的直流信号未被去除，而被留下。 也就是说，在光检测器130的输出信号如图7（A）所示的情况下，检波电路 170的输出信号的电压值成为正值（高于标准电压值的电压值）。当该检波电 路170的输出信号被输入至电压控制晶体振荡器（VCXO）180中时，电压控 制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率将向高振荡频率的方向发生变化。

同样，在光检测器130的输出信号包含如图7（B）这种频率f_s的低频分 量的情况下，当该频率f_s的低频分量被输入至混频器174中时，在混频器174 的输出中将产生频率2f_s的信号和负电压的直流信号。虽然频率2f_s的信号将 通过低通滤波器176而被去除，但负电压的直流信号未被去除，而被留下。 也就是说，在光检测器130的输出信号如图7（B）所示的情况下，检波电路 170的输出信号的电压值将成为负值（低于标准电压值的电压值）。当该检波 电路170的输出信号被输入至电压控制晶体振荡器（VCXO）180中时，电压 控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率将向低振荡频率的方向发生变化。

如此，通过根据检波电路170的输出信号的电压值而使电压控制晶体振 荡器（VCXO）180的振荡频率发生变化，从而能够进行反馈控制，以使共振 光对的频率差f₁-f₂与相当于ΔE₁₂的频率f₁₂相一致（以使频率转换电路120 的频率f_m与相当于ΔE₁₂的频率f₁₂的1/2的频率相一致）。但是，在图6（A）、 图6（B）、图7（A）、图7（B）中，是以气室120的透射光的EIT信号呈左 右对称为前提的，其结果为，光检测器130的检测信号的强度也以共振光对 的频率差f₁-f₂=f₁₂为中心而呈左右对称。因此，实施反馈控制，以使光检测 器130的检测信号的强度达到峰值，从而共振光对的频率差f₁-f₂稳定在与相 当于ΔE₁₂的频率f₁₂相一致的状态。

另一方面，在EIT信号呈左右不对称的情况下，光检测器130的检测信 号的强度也以共振光对的频率差f₁-f₂=f₁₂为中心，而呈左右不对称。因此， 在满足共振光对的频率差f₁-f₂=f₁₂的情况下，如图9（A）所示，光检测器 130的检测信号中所包含的频率2f_s的低频分量的振幅并不固定，振幅每周期 均发生变化，并且每两个周期（1/f_s）成为相同的振幅。因此，当该频率2f_s的低频分量被输入至检波电路170中时，与图6（B）的情况相同，检波电路 170的输出信号的电压值将成为正值（高于标准电压值的电压值）。当该检波 电路170的输出信号被输入至电压控制晶体振荡器（VCXO）180中时，电压 控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率将向高振荡频率的方向发生变化。

与此相对，如图9（B）所示，在共振光对的频率差f₁-f₂仅从f₁₂偏移少 许的状态（f₁-f₂=f₁₂+Δ₃）下，光检测器130的检测信号中所包含的频率2f_s的低频分量的振幅成为固定。因此，当该频率2f_s的低频分量被输入至检波 电路170中时，与图6（A）的情况相同，检波电路170的输出信号的电压值 将成为0（标准电压值）。由于该检波电路170的输出信号向电压控制晶体振 荡器（VCXO）180被输入，因此，电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频 率不会发生变化。因此，实施反馈控制，以满足f₁-f₂=f₁₂+Δ₃（以满足频率 转换电路120的频率f_m=（f₁₂+Δ₃）/2）。

如此，由于当EIT信号呈左右不对称时，光检测器130的检测信号的强 度也以共振光对的频率差f₁-f₂=f₁₂为中心而呈左右不对称，因此实施反馈控 制，以使光检测器130的检测信号的强度成为从峰值偏移少许的值，从而共 振光对的频率差f₁-f₂稳定在与从相当于ΔE₁₂的频率f₁₂偏移少许的频率相一 致的状态。即使在这种频率发生了偏移的状态下，也能够确保较高的频率稳 定度。

另外，可以认为，EIT信号的峰值（强度）由于气室120的温度变得不 稳定等的因素而发生变化，与此相对应，EIT信号的线宽将发生变化。例如， 在电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率稳定在图9（B）的状态（f₁-f₂= f₁₂+Δ₃）的情况下，当EIT信号的峰值（强度）降低从而如图10那样线宽变 宽时，在f₁-f₂=f₁₂+Δ₄的状态下，光检测器130的检测信号所包含的频率2f_s的低频分量的振幅变为固定，从而电压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡 频率较为稳定。当对图9（B）的示例和图10的示例进行比较时，Δ₄≠Δ₃（Δ₄>Δ₃），当EIT信号的峰值（强度）降低时，电压控制晶体振荡器（VCXO） 180的振荡频率将向较高的方向移动。因此，在EIT信号呈左右不对称的情 况下，当由于EIT信号的峰值（强度）发生变化从而线宽发生变化时，频率 稳定度有可能劣化。

因此，在EIT信号呈左右不对称的情况下，需要考虑某些对策，以使即 使由于EIT信号的峰值（强度）发生变化从而线宽发生变化，电压控制晶体 振荡器（VCXO）180的振荡频率也不发生变化。因此，通过将左右不对称的 EIT信号模型化，并使EIT信号的峰值（强度）发生变化，从而通过模拟， 确认了电压控制晶体振荡器（VCXO）180稳定振荡时的、频率转换电路220 的输出信号的频率（锁定频率f_locked）的变化情况。图11为将左右不对称的 EIT信号的模型曲线化了的图，图12为表示模拟结果的图。图11中的各个 轴的单位为任意单位，横轴为（f₁-f₂）-f₁₂的值，纵轴为气室120的透射光 的强度。另外，图12的各个轴的单位为任意单位，横轴为EIT信号强度，纵 轴为锁定频率f_locked。图12所示的四条曲线G1、G2、G3、G4分别为，针对于 随着EIT信号强度的变化而产生的、EIT信号的线宽变化的程度（BF： Broadening Factor）为0、0.5、1.0、2.0的模型的模拟结果。并且，BF=0 为，不随着EIT信号强度的变化而发生EIT信号的线宽变化的模型。根据图 12的模拟结果，锁定频率f_locked相对于EIT信号强度的増加，而呈线性減少。

另外，在EIT信号呈左右不对称的情况下，可以认为，当改变低频振荡 器200的振荡信号的振幅A_s（频率调制电路190的调制频率中的最大频率偏 移（频移）Δf）时，根据上述的相干检波的原理，检波电路170的输出信号 所包含的频率f_s或者2f_s的信号波形将发生变化，从而锁定频率f_locked将发生 变化。因此，相对于图11所示的左右不对称的EIT信号的模型，在EIT信号 的强度为固定的状态下，使最大频率偏移（频移）Δf发生变化，从而通过 模拟，确认了锁定频率f_locked的变化情况。图13为表示模拟结果的图。图13 的各个轴的单位为任意单位，横轴为锁定频率f_locked，纵轴为最大频率偏移（频 移）Δf。根据图13的模拟结果，锁定频率f_locked相对于最大频率偏移（频移） Δf的増加而单调増加。

根据图12的模拟结果和图13的模拟结果，可以认为，即使EIT信号的 强度发生变化，通过根据该变化的程度而使最大频率偏移（频移）Δf适当 地变化，从而能够将锁定频率f_locked维持为固定。尤其是，根据EIT信号的非 线性的状态，可以认为，还存在下述情况，即，通过根据与EIT信号的强度 的变化而使最大频率偏移（频移）Δf最恰当地发生变化，从而以不存在自 f₁₂/2的偏移的状态（检测出EIT信号的峰值的状态），将锁定频率f_locked维持 为固定。图14为通过模拟而对用于以不存在自f₁₂/2的偏移的状态将锁定频 率f_locked维持为固定的、最大频率偏移（频移）Δf和EIT信号强度之间的关 系进行求取的结果的图。根据图14的模拟结果，通过使最大频率偏移（频移） Δf相对于EIT信号强度的増加而大致呈线性地増加，从而能够将锁定频率 f_locked维持为固定。

由于频率调制电路190的调制频率中的最大频率偏移（频移）Δf与低 频振荡器200的振荡信号的振幅A_s成正比，因此，能够通过改变低频振荡器 200的振荡信号的振幅，从而改变最大频率偏移（频移）Δf。另外，EIT信 号强度的变化表现为光检测器130的检测信号（直流分量）的电平的变化。 因此，可以认为，能够通过根据光检测器130的检测信号的电平，而按照如 图14所示的预定的对应关系来使低频振荡器200的振荡信号的振幅发生变 化，从而将锁定频率f_locked维持为固定。

因此，在本实施方式的原子振荡器1a中，追加振幅控制电路210，通过 振幅控制电路210，从而根据光检测器130的检测信号的电平，而按照预定 的对应关系来对低频振荡器200的振荡信号的振幅进行控制。例如，制作与 通过取样评价等而获得的实际的EIT信号相符的模型，以进行上述的各种模 拟，并以EIT信号强度为变量，通过多项式近似，从而求出用于将锁定频率 f_locked维持为固定的最大频率偏移（频移）Δf的数学式。而且，振幅控制电 路210以按照该最大频率偏移（频移）Δf的数学式的方式，来对低频振荡 器200的振荡信号的振幅进行控制。

并且，振幅控制电路210既可以通过根据光检测器130的检测信号的电 平来改变可变增益放大器的增益，从而对低频振荡器200的振荡信号的振幅 进行控制，也可以通过根据光检测器130的检测信号的电平来改变可变衰减 器的衰减量，从而对低频振荡器200的振荡信号的振幅进行控制。

如此，根据本实施方式的原子振荡器，由于通过设置振幅控制电路210， 从而能够利用由最大频率偏移（频移）Δf的变化所产生的锁定频率的变动 量，来抵消由EIT信号强度的变化所产生的锁定频率的变动量，因此，即使 EIT信号强度发生变化，也能够将锁定频率保持为固定。因此，能够实现与 现有的原子振荡器相比频率稳定度较高的原子振荡器。特别是，在获得了将 锁定频率维持为f_locked=f₁₂/2的最大频率偏移（频移）Δf的多项式时，能够 实现与现有的原子振荡器相比频率精度和频率稳定度较高的原子振荡器。

2-2.第二实施方式

虽然在第一实施方式的原子振荡器中，最大频率偏移（频移）Δf的数 学式被设为不变，但可假定为，由于制造条件的差异等原因，在样本之间， EIT信号的特性互不相同。因此，在第二实施方式的原子振荡器中，根据各 个样本的EIT信号的特性，而对最大频率偏移（频移）Δf的数学式进行校 正。

图15为表示第二实施方式的原子振荡器的结构示例的图。如图15所示， 在第二实施方式的原子振荡器1a中，针对于图3所示的第一实施方式的原子 振荡器1a，追加了校正电路230。并且，由于第二实施方式中的其他结构与 第一实施方式相同，因此标记相同的符号，并省略其说明。

校正电路230对被用于由振幅控制电路210实施的对低频振荡器200的 振荡信号的振幅控制中的、最大频率偏移（频移）Δf的数学式进行校正。 例如，在设计阶段，预先设计为，通过多项式近似，而求出最大频率偏移（频 移）Δf的数学式（多项式），并且振幅控制电路210根据该多项式而对低频 振荡器200的振荡信号的振幅进行控制。而且，在检査各个样本时等，对实 际的EIT信号的特性进行评价，从而求出最大频率偏移（频移）Δf的正确 的数学式。使校正电路230存储该最大频率偏移（频移）Δf的正确的数学 式的信息，振幅控制电路210根据最大频率偏移（频移）Δf的正确的数学 式来对低频振荡器200的振荡信号的振幅进行控制。例如，通过在可写入的 非易失性的存储器中写入最大频率偏移（频移）Δf的正确的数学式（多项 式）的各系数值、或最大频率偏移（频移）Δf的正确的数学式（多项式） 的各系数值与设计阶段的数学式（多项式）的各系数值之间的差分，从而能 够构成校正电路230。在前者的情况下，振幅控制电路210根据被写入到非 易失性的存储器中的各系数值的多项式而对低频振荡器200的振荡信号的振 幅进行控制。在后者的情况下，振幅控制电路210根据被写入到非易失性的 存储器中的各系数值的差分，而求出正确的系数值，并根据该正确的系数值 的多项式来对低频振荡器200的振荡信号的振幅进行控制。

由于第二实施方式中的其他结构与第一实施方式相同，因此标记相同的 符号，并省略其说明。

并且，图15中的半导体激光器110、气室120所包含的碱金属原子、光 检测器130、检波电路170分别相当于图1中的光产生部10、金属原子20、 光检测部30、频率控制部50。另外，由图15中的振幅控制电路210和校正 电路230组成的结构相当于图1中的最大频率偏移控制部60。另外，由图15 中的电压控制晶体振荡器（VCXO）180、频率调制电路190、低频振荡器200、 频率转换电路220组成的结构相当于图1中的控制信号输出部40。另外，图 15中的电压控制晶体振荡器（VCXO）180、低频振荡器200、频率调制电路 190、频率转换电路220分别相当于图1中的振荡信号输出部42、调制信号 输出部44、频率调制部46、频率转换部48。

根据该第二实施方式的原子振荡器，由于针对于每个样本，而在非易失 性的存储器中存储准确的最大频率偏移（频移）Δf的数学式，从而能够吸 收样本之间的EIT信号的特性差异，因此能够在不依赖于样本的条件下确保 较高的频率稳定度。

2-3.第三实施方式

在第二实施方式的原子振荡器中，能够通过设置校正电路230，从而吸 收样本之间的EIT信号的特性差异（初始差异）。但是，当EIT信号的特性因 时效变化而发生改变时，由于与此相对应最大频率偏移（频移）Δf的正确 的数学式也发生改变，因此可以认为，在第二实施方式的原子振荡器中，随 着时间的经过，低频振荡器200的振荡信号的振幅控制的精度将降低。因此， 在第三实施方式的原子振荡器中，以可改写的方式构成最大频率偏移（频移） Δf的数学式。

图16为表示第三实施方式的原子振荡器的结构示例的图。如图16所示， 在第三实施方式的原子振荡器1a中，针对于图15所示的第二实施方式的原 子振荡器1a，追加了设定变更电路240。

设定变更电路240对被用于由振幅控制电路210实施的对低频振荡器 200的振荡信号的振幅控制中的、最大频率偏移（频移）Δf的数学式（具体 而言，为各系数值）进行改写。例如，被构成为，能够从外部对校正电路230 的非易失性存储器进行改写的接口电路。设定变更电路240例如被从外部输 入时钟信号和串行数据信号，并输出写入地址、写入数据（各系数值）、写入 信号等，并向非易失性存储器进行输出。

由于第三实施方式中的其他结构与第一实施方式及第二实施方式相同， 因此标记相同的符号，并省略其说明。

并且，图16中的半导体激光器110、被包含在气室120中的碱金属原子、 光检测器130、检波电路170、设定变更电路240分别相当于图2中的光产生 部10、金属原子20、光检测部30、频率控制部50、最大频率偏移信息变更 部70。另外，由图16中的振幅控制电路210和校正电路230组成的结构相 当于图2中的最大频率偏移控制部60。另外，由图16的电压控制晶体振荡 器（VCXO）180、频率调制电路190、低频振荡器200、频率转换电路220组 成的结构相当于图2中的控制信号输出部40。另外，图16的电压控制晶体 振荡器（VCXO）180、低频振荡器200、频率调制电路190、频率转换电路220 分别相当于图2中的振荡信号输出部42、调制信号输出部44、频率调制部 46、频率转换部48。

根据该第三实施方式的原子振荡器，即使EIT信号的特性因时效变化而 发生改变，也能够通过重新求取最大频率偏移（频移）Δf的数学式而更新 被存储于非易失性存储器中的信息，从而长时间地维持较高的频率稳定度。 例如，只需在维护时对EIT信号的特性进行评价，并求出最大频率偏移（频 移）Δf的数学式的各系数值，并对被存储于非易失性存储器中的各系数值 进行更新即可。

3.改变例

本发明并不限定于本实施方式，在本发明的主旨的范围内，能够实施各 种各样的变形。

3-1.改变例1

例如，在本实施方式的原子振荡器1a中，也可以以如下方式进行改变， 即，对由电流驱动电路150产生的驱动电流进行控制，以使半导体激光器110 的中心波长λ₀（中心频率f₀）与波长λ₂（频率f₂）大致相一致，并且频率 转换电路220将调制电路190的输出信号转换为与相当于E₁₂的频率相等的频 率的信号，其中，所述波长λ₂（频率f₂）与被封入气室120中的碱金属原子 的²P_1/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2的激励能级）和²S_1/2的I+1/2 的基态能级之间的能量差的相当。或者，在本实施方式的原子振荡器1a中， 也可以以如下方式进行改变，即，对由电流驱动电路150产生的驱动电流进 行控制，以使半导体激光器110的中心波长λ₀（中心频率f₀）与波长λ₁（频 率f₁）大致相一致，并且频率转换电路220将调制电路190的输出信号转换 为与相当于E₁₂的频率相等的频率的信号，其中，所述波长λ₁（频率f₁）与 被封入气室120中的碱金属原子的²P_1/2的I-1/2的激励能级（也可以为I+1/2 的激励能级）和²S_1/2的I-1/2的基态能级之间的能量差相当。在前者的情况 下，中心波长λ₀被控制为与λ₂相一致（中心频率f₀与f₂相一致），在后者 的情况下，中心波长λ₀被控制为与λ₁相一致（中心频率f₀与f₁相一致）。

图17（A）为表示前者的情况下的半导体激光器110的出射光的频谱的 示意图，图17（B）为表示后者的情况下的半导体激光器110的出射光的频 谱的示意图。在图17（A）及图17（B）中，横轴为光的频率，纵轴为光的强 度。图17（A）的情况为，由于f₁和f₀之差f₁-f₀大致等于与E₁₂相当的频率， 因此频率f₁的光和中心频率f₀的光形成使被封入气室120中的碱金属原子产 生EIT现象的共振光对。另一方面，图17（B）的情况为，由于f₀和f₂之差 f₀-f₂大致等于与ΔE₁₂相当的频率，因此中心频率f₀的光和频率f₂的光形成 使被封入气室120中的碱金属原子产生EIT现象的共振光对。

3-2.改变例2

另外，例如，如图18所示，也可以将图3所示的第一实施方式的原子振 荡器1a改变为使用了电光调制器（EOM：Electro-Optic Modulator）的结构。 在图18中，对于与图1相同的结构，标记相同的符号，并省略其说明。

在图18所示的原子振荡器1a中，半导体激光器110未被实施通过频率 转换电路220的输出信号（调制信号）而进行的调制，从而产生单一频率f₀的光。该频率f₀的光入射到电光调制器（EOM）250中，并通过频率转换电路 220的输出信号（调制信号）而被实施调制。其结果为，能够产生具有与图4 同样的频谱的光。在图18的原子振荡器1a中，由半导体激光器110和电光 调制器（EOM）250组成的结构相当于图1中的光产生部10。

并且，也可以使用声光调制器（AOM：Acousto-Optic Modulator）以代 替电光调制器（EOM）250。

同样，也可以将第二实施方式或第三实施方式的原子振荡器改变为使用 了电光调制器（EOM）或声光调制器（AOM）的结构。

并且，虽然在本实施方式及本改变例中列举原子振荡器为例而进行了说 明，但本发明并不限定于原子振荡器，还能够应用于通过共振光对而使金属 原子产生电磁诱导透明现象的各种各样的量子干涉装置中。

例如，由于通过与本实施方式或者改变例的原子振荡器相同的结构，电 压控制晶体振荡器（VCXO）180的振荡频率追随气室120的周围磁场的变化 而发生变化，因此，通过在气室120的附近配置磁性测定对象物，从而也能 够实现作为磁性传感器而发挥功能的量子干涉装置。

另外，例如，由于通过与本实施方式或者改变例的原子振荡器相同的结 构，能够制作出极其稳定的金属原子的量子干涉状态（量子相干状态），因此， 通过取得向气室120入射的共振光对，从而也能够实现作为被使用于量子计 算机等中的光源而发挥功能的量子干涉装置。

另外，例如，由于通过与本实施方式或者改变例的原子振荡器相同的结 构，当在半导体激光器110和气室120之间的空间中存在微粒子时，共振光 对的可干涉性将降低，从而EIT信号的强度将降低，因此，通过对EIT信号 的分布曲线进行分析，从而也能够实现作为微粒子传感器而发挥功能的量子 干涉装置。

本发明包括与在实施方式所说明的结构实质相同的结构（例如，功能、 方法及结果相同的结构、或者目的及效果相同的结构）。另外，本发明包括替 换了实施方式所说明的结构中的非本质的部分的结构。另外，本发明包括具 有与实施方式所说明的结构相同的作用效果的结构或者能够实现相同目的的 结构。另外，本发明包括对实施方式所说明的结构附加了公知技术的结构。

符号说明

1量子干涉装置、1a原子振荡器、10光产生部、12控制信号、20金 属原子、30光检测部、40控制信号输出部、42振荡信号输出部、43振荡 信号、44调制信号输出部、45调制信号、46频率调制部、48频率转换部、 50频率控制部、60最大频率偏移控制部、70最大频率偏移信息变更部、110 半导体激光器、120气室、130光检测器、140检波电路、150电流驱动电 路、160低频振荡器、170检波电路、172频率产生源、174混频器、176低 通滤波器、180电压控制晶体振荡器（VCXO）、190频率调制电路、200低频 振荡器、210振幅控制电路、220频率转换电路、230校正电路、240设定 变更电路、250电光调制器（EOM）。