光学模块以及原子振荡器.pdf

本发明提供一种即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使入射至λ/4板的偏振光线的偏振方向恒定的光学模块。光学模块(100)包括：面发光激光器(10)，其射出光；偏振消除元件(20)，其被照射从面发光激光器(10)射出的光，并且消除该照射的光的偏振状态；偏振元件(30)，其被照射透过了偏振消除元件(20)的光；λ/4板(40)，其被照射透过了偏振元件(30)的光，并且被设置为快轴相对于偏振元件(30)的偏振透过轴旋转45°；气室(50)，其中被封入碱金属气体，并且被照射透过了λ/4板(40)的光；以及光检测部(60)，其检测透过了气室(50)的光的强度。

权利要求书1.  一种光学模块，其特征在于，所述光学模块为原子振荡器的光学模块，包括：面发光激光器，其射出光；偏振消除元件，其被照射从所述面发光激光器射出的光，并且消除该照射的光的偏振状态；偏振元件，其被照射透过了所述偏振消除元件的光；λ/4板，其被照射透过了所述偏振元件的光，并且被设置为快轴相对于所述偏振元件的偏振透过轴旋转44°以上46度以下；气室，其中被封入碱金属气体，并且被照射透过了所述λ/4板的光；以及光检测部，其检测透过了所述气室的光的强度。2.  根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述λ/4板被设置为快轴相对于所述偏振元件的偏振透过轴旋转45°。3.  根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述偏振消除元件使被照射至所述偏振消除元件的光成为根据通过所述偏振消除元件的位置而不同的偏振状态。4.  根据权利要求1所述的光学模块，其特征在于，所述偏振消除元件使照射至所述偏振消除元件的光成为根据通过所述偏振消除元件的时间而不同的偏振状态。5.  根据权利要求1～4中任一项所述的光学模块，其特征在于，从所述面发光激光器射出的光的偏振方向从第一方向变化为与所述第一方向正交的第二方向。6.  一种原子振荡器，其特征在于，包括权利要求1～5中任一项所述的光学模块。

说明书光学模块以及原子振荡器
技术领域
本发明涉及光学模块以及原子振荡器。
背景技术
近年来，提出了一种利用量子干涉效应之一的CPT(Coherent Population Trapping：相干布居俘获)的原子振荡器，期待装置的小型化、低消耗电力化。利用了CPT的原子振荡器是利用了若对碱金属原子照射具有不同的两种波长(频率)的相干光，则相干光的吸收就会停止即电磁诱导透明现象(EIT现象：Electromagnetically Induced Transparency)的振荡器。
例如，在专利文献1中公开了如下的原子振荡器，即，为了提高EIT现象的显现概率，该原子振荡器将从光源射出的共振光通过λ/4板转换为圆偏振光，并向密封有碱金属原子的气室照射该圆偏振光。通过向气室照射圆偏振光的光线，能够在碱金属原子与圆偏振光的光线之间引起相互作用，提高碱金属原子存在于磁量子数mF＝0的基态能级的概率。由此，能够提高EIT现象的显现概率。
专利文献1：日本特开2013－98606号公报
由于利用面发光激光器产生的光具有相干性，所以为了得到量子干涉效应而优选。面发光激光器一般射出发生了偏振的光(偏振光线)。
然而，已知在面发光激光器中，因外部因素(温度、应力、元件结构的逐年变化等)，射出的偏振光线的偏振方向会发生变化即引起偏振开关。在原子振荡器中使用的单模VCSEL中，通常允许正交的两个方向的偏振。因此，在这样的VCSEL中，因偏振开关，偏振方向从两个方向中的一方改变为另一方即偏振方向旋转90度，所以无法将射出的偏振光线的偏振方向限定在一个方向。
因此，若应用面发光激光器(VCSEL)作为专利文献1的原子振荡 器的光源，则存在从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向因偏振开关(Polarization Switch)而变化，入射至λ/4板的偏振光线的偏振方向发生变化这样的问题。
发明内容
本发明的几个方式所涉及的目的之一在于提供一种即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使入射至λ/4板的偏振光线的偏振方向恒定的光学模块。另外，本发明的几个方式所涉及的目的之一在于提供一种包括上述光学模块的原子振荡器。
本发明所涉及的光学模块是原子振荡器的光学模块，包括：面发光激光器，其射出光；偏振消除元件，其被照射从上述面发光激光器射出的光，并且消除该照射的光的偏振状态；偏振元件，其被照射透过了上述偏振消除元件的光；λ/4板，其被照射透过了上述偏振元件的光，并且被设置为快轴相对于上述偏振元件的偏振透过轴旋转45°；气室，其中被封入碱金属气体，并且被照射透过了上述λ/4板的光；以及光检测部，其检测透过了上述气室的光的强度。
在这样的光学模块中，即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够通过偏振元件使入射至λ/4板的偏振光线的偏振方向为恒定的方向。因此，能够使照射至气室的圆偏振光的旋转方向恒定。由此，例如能够提高原子振荡器的频率稳定性。
并且，在这样的光学模块中，偏振消除元件消除从面发光激光器射出的光的偏振状态并使该光入射至偏振元件，从而即使从面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够减小透过偏振元件的光的光量的变动。由此，能够减小被照射至气室的光的光量的变动，能够提高原子振荡器的频率稳定性。
在本发明所涉及的光学模块中，也可以为上述偏振消除元件使被照射至上述偏振消除元件的光成为根据通过上述偏振消除元件的位置而不同的偏振状态。
根据这样的光学模块，偏振消除元件能够减小透过偏振元件的光的光量随时间的变化，并消除被照射的光的偏振状态。
在本发明所涉及的光学模块中，也可以为上述偏振消除元件使照射至上述偏振消除元件的光成为根据通过上述偏振消除元件的时间而不同的偏振状态。
根据这样的光学模块，偏振消除元件能够消除被照射的光的偏振状态。
在本发明所涉及的光学模块中，也可以为从上述面发光激光器射出的光的偏振方向从第一方向改变为与上述第一方向正交的第二方向。
根据这样的光学模块，即使面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向从第一方向变化为第二方向，也能够使照射至气室的圆偏振的旋转方向以及光量恒定。
本发明所涉及的原子振荡器包括本发明所涉及的光学模块。
在这样的原子振荡器中，由于包括本发明所涉及的光学模块，所以即使面发光激光器射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使照射至气室的圆偏振的旋转方向恒定。由此，例如能够提高频率稳定性。
附图说明
图1是表示包括本实施方式所涉及的光学模块的原子振荡器的框图。
图2是示意地表示本实施方式所涉及的光学模块的结构的图。
图3是示意地表示本实施方式所涉及的光学模块的结构的图。
图4是表示共振光的频谱的图。
图5是表示碱金属原子的Λ型三能级模型和第一边带以及第二边带的关系的图。
图6是用于说明参考例所涉及的光学模块的结构的图。
图7是用于说明参考例所涉及的光学模块的结构的图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选实施方式进行详细地说明。此外，以下说明的实施方式并不对权利要求书所记载的本发明的内容进行不当的限定。另外，并不限定为以下说明的结构的全部均为本发明的必要结构要件。
1.光学模块
首先，参照附图对本实施方式所涉及的光学模块进行说明。这里，对将本实施方式所涉及的光学模块应用于原子振荡器的例子进行说明。图1是表示通过包括本实施方式所涉及的光学模块100而构成的原子振荡器1的框图。
如图1所示，原子振荡器1通过包括光学模块100、中心波长控制部2以及高频控制部4而构成。
如图1所示，光学模块100通过包括面发光激光器10、偏振消除元件20、偏振元件30、λ/4板40、气室50以及光检测部60而构成。
图2以及图3是示意地表示光学模块100的结构的图。图2表示从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为Y方向的情况，图3表示从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向的情况。为方便起见，在图2以及图3中省略光检测部60的图示。
应予说明，在图2以及图3中，作为与面发光激光器10的光轴一致的轴，图示Z轴。这里，所谓面发光激光器10的光轴是通过从面发光激光器10射出的光的发散中心的轴。另外，在图2以及图3中，作为与Z轴正交且彼此正交的轴，图示X轴以及Y轴。
面发光激光器10例如是使共振器相对于半导体基板垂直地嵌入的垂直共振器面发光激光器(VCSEL：Vertical Cavity Surface Emitting Laser：垂直腔面发射激光器)。面发光激光器10例如是单模(单一模式)的VCSEL。
面发光激光器10射出偏振光线。这里，所谓偏振光线包括直线偏振光的情况和实质上可视为直线偏振光的椭圆偏振光的情况。所谓直线 偏振光是指光在电场的振动方向在一个平面内的光。另外，所谓实质上可视为直线偏振光的椭圆偏振光是指椭圆偏振光的长轴的长度相对于椭圆偏振光的短轴的长度足够地长的光。例如是长轴的长度a与短轴的长度b之比满足关系b/a≤0.1的椭圆偏振光。这里，所谓椭圆偏振光的长轴是指在光在电场的振动矢量的前端进行椭圆运动的椭圆偏振光中，该振动矢量的前端描绘的椭圆的长轴。另外，所谓椭圆偏振光的短轴是指该椭圆的短轴。应予说明，在图1中，以实线的空心箭头表示偏振光线，以点线的空心箭头表示非偏振光的光线，以虚线的空心箭头表示电场的振动矢量的前端进行圆周运动的光(圆偏振光的光线)。
在面发光激光器10中，允许正交的两个方向的偏振。因此，从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为这两个方向中的任意方向。这里，所谓偏振光线的偏振方向是指在直线偏振光中电场的振动方向。另外，所谓偏振光线的偏振方向是指在实质上可视为直线偏振的椭圆偏振光中椭圆偏振光的长轴的方向。在图2以及图3的例子中，在面发光激光器10中允许X方向(第一方向)以及Y方向(第二方向)的偏振，从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向或者Y方向。
例如，在面发光激光器10使用(100)GaAs基板作为半导体基板的情况下，在[011]轴方向(例如X方向)或者[0－11]轴方向(例如Y方向)允许偏振。因此，从这样的面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为[011]轴方向或者[0－11]轴方向。
在面发光激光器10中，因外部因素(温度、应力、元件结构的逐年变化等)，引起射出的偏振光线的偏振方向发生变化的偏振开关。在面发光激光器10中，因偏振开关，偏振方向从允许偏振的两个方向中的一方(第一方向)改变为另一方(第二方向)。例如，在面发光激光器10中，在射出的偏振光线的偏振方向为Y方向时(参照图2)若产生偏振开关，则射出的偏振光线的偏振方向改变为X方向(参照图3)。另外，在面发光激光器10中，在射出的偏振光线的偏振方向为X方向时(参照图3)若产生偏振开关，则射出的偏振光线的偏振方向改变为Y方向(参照图2)。
例如，在面发光激光器10使用(100)GaAs基板作为半导体基板的情况下，在从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为[011] 轴方向时若产生偏振开关，则射出的偏振光线的偏振方向改变为[0－11]轴方向。另外，在从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为[0－11]轴方向时若产生偏振开关，则射出的偏振光线的偏振方向改变为[011]轴方向。
图4是表示面发光激光器10射出的光的频谱的图。图5是表示碱金属原子的Λ型三能级模型与第一边带W1以及第二边带W2的关系的图。从面发光激光器10射出的光包括图4所示的、具有中心频率f0(＝c/λ0：c为光的速度，λ0为激光的中心波长)的基波F、相对于中心频率f0在上边带具有频率f1的第一边带W1、以及相对于中心频率f0在下边带具有频率f2的第二边带W2。第一边带W1的频率f1为f1＝f0+fm，第二边带W2的频率f2是f2＝f0－fm。
如图5所示，第一边带W1的频率f1和第二边带W2的频率f2的频率差同与碱金属原子的基态能级GL1和基态能级GL2的能量差ΔE12相当的频率一致。因此，碱金属原子通过具有频率f1的第一边带W1和具有频率f2的第二边带W2产生EIT现象。
向偏振消除元件20入射从面发光激光器10射出的光。偏振消除元件20消除从面发光激光器10照射的光(偏振光线)的偏振状态。这里，所谓消除光(偏振光线)的偏振状态是指减小偏振光线的偏振度。所谓偏振度是表示偏振程度的量。例如，在将光所包含的偏振光的强度设为IP，将非偏振光(自然光)的强度设为Iu时，偏振度V由V＝IP/(IP+Iu)给出。这里，所谓非偏振光(自然光)是指虽然光在电场的振动方向不规则地变化，但在取某一时间的平均时方向分布一样的光。例如也可以说非偏振光是随机地偏振的光(随机偏振光)。
例如优选偏振消除元件20消除入射的偏振光线的偏振状态并使偏振度在0.3以下。更加优选偏振消除元件20使入射的偏振光线成为非偏振(偏振度V＝0)。
在图2的例子中，偏振消除元件20消除在Y方向上偏振的偏振光线的偏振，且例如成为非偏振光的光线。在图3的例子中，偏振消除元件20消除在X方向上偏振的偏振光线的偏振，且例如成为非偏振光的光线。
像这样，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向旋转90°(即，即使偏振方向从Y方向改变为X方向)，也被偏振消除元件20消除偏振状态而成为非偏振光的光线。此时，在从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为Y方向的情况(图2的情况)和从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向的情况(图3的情况)下，透过偏振消除元件20的光(非偏振光)的光量均相同。
偏振消除元件20例如通过将偏振光线转换为各种偏振光混在的状态来消除偏振光线的偏振状态。具体而言，例如偏振消除元件20使从面发光激光器10照射的光(偏振光线)成为根据通过该偏振消除元件20的位置而不同的偏振状态。换句话说，偏振消除元件20通过在空间上给予入射的偏振光线相位差来形成各种偏振状态的偏振光混在的状态的光。由此，能够消除偏振光线的偏振状态。作为这样的偏振消除元件20，例如能够使用使具有光轴的水晶等光学结晶为楔形形成的偏振消除板等。
另外，例如偏振消除元件20使从面发光激光器10照射的光(偏振光线)成为根据通过该偏振消除元件20的时间而不同的偏振状态。换句话说，偏振消除元件20使入射的偏振光线的偏振状态随时间变化。由此，能够消除偏振光线的偏振状态。作为这样的偏振消除元件20，例如能够使用如下的元件，即，通过对LN(铌酸锂)结晶等表现电光效应的结晶施加交变电压，使通过该结晶的偏振光线的偏振方向随时间变化，转换为各种偏振光混在的状态。
应予说明，这里对在面发光激光器10与偏振元件30之间配置一个偏振消除元件20的情况进行了说明，但也可以在面发光激光器10与偏振元件30之间配置多个偏振消除元件20。由此，能够进一步消除偏振光线的偏振状态。
向偏振元件30入射透过了偏振消除元件20的光。即，向偏振元件30入射在偏振消除元件20中消除了偏振状态的光(例如非偏振的光)。偏振元件30例如是从入射的光中仅使在偏振透过轴30t的方向偏振的光通过的偏振板。这里，所谓偏振透过轴30t是使光在电场的振动通过的轴。偏振元件30将在偏振消除元件20中消除了偏振状态的光例如非偏振的光转换为偏振光线。此时，透过偏振元件30的偏振光线的偏振 方向为偏振透过轴30t的方向。
在图2以及图3的例子中，将偏振元件30的偏振透过轴30t设置为朝向光的行进方向相对于Y轴向右旋转(倾斜)45°。即，将偏振元件30的偏振透过轴30t设置为朝向光的行进方向相对于X轴向左旋转(倾斜)45°。应予说明，若偏振元件30的偏振透过轴30t的方向被配置为与下述的λ/4板40的快轴40f所成的角度为45°即可，不对偏振透过轴30t的方向进行特别限定。
应予说明，透过了偏振元件30的光的光量与入射至偏振元件30时的光的光量相比减少(例如变成大约1/2)。然而，光量在偏振元件30的减少不给原子振荡器1的动作带来影响。
λ/4板40是在光正交的直线偏振分量间给予1/4波长的光程差(90°的相位差)的波长板。在λ/4板40中，若入射将相对于快轴40f倾斜45°的方向作为偏振方向的偏振光线，则将该偏振光线转换为圆偏振光。这里，所谓快轴(高速轴)40f是指在λ/4板中具有小折射率的方向的轴，是与λ/4板的慢轴(低速轴，具有大折射率的方向的轴)正交的轴。作为λ/4板40，例如能够使用水晶板、云母板等。
向λ/4板40照射透过了偏振元件30的光。即，向λ/4板40照射在偏振元件30的偏振透过轴30t的方向偏振的光(偏振方向为偏振透过轴30t的方向的偏振光线)。
λ/4板40被设置为快轴40f相对于偏振元件30的偏振透过轴30t旋转45°。即，λ/4板40的快轴40f被设置为相对于偏振元件30的偏振透过轴30t绕光轴倾斜45°。由此，入射至λ/4板40的偏振光线的偏振方向成为相对于λ/4板40的快轴40f倾斜45°的角度。因此，入射至λ/4板40的偏振光线(直线偏振)被转换为圆偏振光。
在图2以及图3的例子中，向λ/4板40入射朝向偏振光线的行进方向在相对于Y轴右转(相对于X轴左转)倾斜45°的方向偏振的偏振光线。λ/4板40的快轴40f被设置为与X轴平行。因此，λ/4板40的快轴40f与要入射的偏振光线的偏振方向形成45°的角度，入射的偏振光线在λ/4板40转换为圆偏振。更具体而言，入射至λ/4板40的 偏振光线在λ/4板40转换为旋转方向为右转的圆偏振即右圆偏振。这里，所谓圆偏振的旋转方向是指在光在电场的振动矢量的前端进行圆周运动的圆偏振中从光的行进方向观察该振动矢量的前端描绘的圆时的旋转方向(右转、左转)。因此，所谓右圆偏振是指在光在电场的振动矢量的前端进行圆周运动的圆偏振中从光的行进方向观察该振动矢量的前端描绘的圆时右转旋转的圆偏振。
应予说明，这里，对λ/4板40将入射的偏振光线转换为右圆偏振的情况进行了说明，但λ/4板40也可以将入射的偏振光线转换为左圆偏振。即，例如，在图2以及图3的例子中，也可以将λ/4板40的快轴40f设置为与Y轴平行。
气室50是在容器中封入了气体状的碱金属原子(钠原子、铷原子、铯原子等)而成的。若向该气室50照射具有与碱金属原子的两个基态能级的能量差相当的频率差(波长)的两个光波，则碱金属原子产生EIT现象。例如，若碱金属原子为铯原子，则D1线中的与基态能级GL1和基态能级GL2的能量差相当的频率为9.19263···GHz，所以若照射频率差为9.19263···GHz的两个光波，则产生EIT现象。
向气室50照射透过了λ/4板40的光(圆偏振光)。由此，能够提高EIT现象的显现概率。另外，在光学模块100中，如上述那样，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向旋转90°，也能够使照射至气室50的圆偏振光的旋转方向以及光量恒定。
光检测部60对透过封入至气室50的碱金属原子的光的强度进行检测。光检测部60输出与透过碱金属原子的光的量相应的检测信号。作为光检测部60，例如使用光电二极管。
中心波长控制部2产生大小与光检测部60输出的检测信号相应的驱动电流并供给面发光激光器10，控制面发光激光器10射出的光的中心波长λ0。利用通过面发光激光器10、气室50、光检测部60以及中心波长控制部2的反馈环，对面发光激光器10射出的光的中心波长λ0进行微调而使其稳定。
高频控制部4基于光检测部60输出的检测结果，以第一边带W1 以及第二边带W2的波长(频率)差与和封入至气室50的碱金属原子的两个基态能级的能量差相当的频率相等的方式进行控制。高频控制部4产生具有与光检测部60输出的检测结果相应的调制频率fm(参照图4)的调制信号。
利用通过面发光激光器10、气室50、光检测部60以及高频控制部4的反馈环，以第一边带W1和第二边带W2的频率差与和碱金属原子的两个基态能级的能量差相当的频率极准确地一致的方式施加反馈控制。其结果，调制频率fm成为极稳定的频率，所以能够将调制信号作为原子振荡器1的输出信号(时钟输出)。
2.光学模块的动作
接下来，参照图1～图3对光学模块100的动作进行说明。
面发光激光器10射出偏振光线。从面发光激光器10射出的偏振光线入射至偏振消除元件20。偏振消除元件20消除从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振状态，例如使从面发光激光器10射出的偏振光线成为非偏振的光。在光学模块100中，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化(例如即使旋转90°)，也能够通过偏振消除元件20使入射至偏振元件30的光例如成为非偏振光并且光量恒定的光。
透过了偏振消除元件20的光(非偏振)入射至偏振元件30。偏振元件30将入射的光(非偏振光)转换为在偏振透过轴30t的方向偏振的偏振光线。
透过了偏振元件30的光(偏振光线)入射至λ/4板40。λ/4板40被设置为快轴40f相对于偏振元件30的偏振透过轴30t旋转45°。因此，透过了λ/4板40的偏振光线(直线偏振)成为圆偏振。在光学模块100中，即使面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向旋转90°，也能够使入射至λ/4板40的偏振光线的偏振方向及其光量恒定，所以能够使照射至气室50的圆偏振的旋转方向以及光量恒定。
透过了λ/4板40的光(圆偏振)入射至气室50。从面发光激光器10射出的光包括具有与碱金属原子的两个基态能级的能量差相当的频 率差(波长)的两个光波(第一边带W1、第二边带W2)，碱金属原子产生EIT现象。利用光检测部60检测透过了气室50的光的强度。
中心波长控制部2以及高频控制部4以第一边带W1和第二边带W2的频率差与和碱金属原子的两个基态能级的能量差相当的频率极准确地一致的方式进行反馈控制。在原子振荡器1中，利用EIT现象，检测并控制第一边带W1与第二边带W2的频率差f1－f2偏离与基态能级GL1和基态能级GL2的能量差ΔE12相当的频率时的光吸收特性的骤然变化，从而能够制作高精度的振荡器。
3.光学模块的特征
本实施方式所涉及的光学模块100例如具有以下的特征。
在光学模块100中，偏振消除元件20消除从面发光激光器10射出的光照射的光的偏振状态，偏振元件30将透过偏振消除元件20的光转换为偏振光线，并使该偏振光线入射至λ/4板40。由此，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使入射至λ/4板40的偏振光线的偏振方向为恒定的方向。因此，能够使照射至气室50的圆偏振光的旋转方向恒定。以下，对其效果进行说明。
图6以及图7是用于说明参考例所涉及的光学模块的结构的图。在参考例所涉及的光学模块中，未配置偏振消除元件20以及偏振元件30，将从面发光激光器10射出的光直接入射至λ/4板40。图6图示了从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为Y方向的情况，图7图示了从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向的情况。应予说明，作为与面发光激光器10的光轴一致的轴，在图6以及图7中图示了Z轴。另外，作为与Z轴正交并且相互正交的轴图示了X轴以及Y轴。
如图6所示，在从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为Y方向的情况下，透过λ/4板40的光成为圆偏振光的旋转方向为右转的右圆偏振光。另外，如图7所示，在从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向为X方向的情况下，透过λ/4板40的光成为圆偏振光的旋转方向为左转的左圆偏振光。
像这样，在参考例所涉及的光学模块中，若面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向旋转90°，则入射至气室50的圆偏振光的旋转方向改变。若照射至气室50的圆偏振光的旋转方向变化(若从右转变化为左转，或者从左转变化为右转)，则例如存在如下情况，即由于碱金属原子的布居(population)伴随该圆偏振光旋转方向的变化而变化，EIT信号的S/N比瞬间变化，使原子振荡器的频率稳定性降低。
与此相对，根据光学模块100，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使照射至气室50的圆偏振的旋转方向恒定。因此，根据光学模块100，不会产生上述的问题，所以能够提高原子振荡器1的频率稳定性。
并且，在光学模块100中，偏振消除元件20消除从面发光激光器10射出的光的偏振状态并使该光入射至偏振元件30，从而即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够减小透过偏振元件30的光的光量的变动。特别是在偏振消除元件20消除从面发光激光器10射出的光的偏振状态并将该光转换为非偏振光的光线的情况下，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使透过偏振元件30的光的光量恒定。由此，能够使透过λ/4板40并照射至气室50的光的光量恒定。
例如，存在如下情况，若照射至气室50的光的光量发生变化，则因AC斯塔克效应，碱金属原子吸收的光的波长(频率)发生变化，使原子振荡器的频率稳定性降低。
在光学模块100中，即使从面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够减小照射至气室50的光的光量的变动(例如使光量恒定)，所以不产生上述的问题，能够提高原子振荡器1的频率稳定性。
像这样，根据光学模块100，即使面发光激光器10射出的偏振光线的偏振方向发生变化，也能够使照射至气室50的圆偏振光的旋转方向恒定，并且能够减小该圆偏振光的光量的变动(例如使光量恒定)，能够提高原子振荡器1的频率稳定性。
在光学模块100中，偏振消除元件20使照射至偏振消除元件20的光(偏振光线)成为根据通过偏振消除元件20的位置而不同的偏振状 态。由此，能够消除照射的偏振光线的偏振状态。例如，在通过使照射至偏振消除元件20的光成为根据通过偏振消除元件20的时间而不同的偏振状态来消除偏振光线的偏振状态的情况下，透过偏振元件30的光的光量随时间变化，照射至气室50的光的光量发生变化。与此相对，在使照射至偏振消除元件20的光成为根据通过偏振消除元件20的位置而不同的偏振状态来消除偏振光线的偏振状态的情况下，不会产生这样的问题，能够减小透过偏振元件30的光的光量随时间的变化。
在光学模块100中，偏振消除元件20使照射至偏振消除元件20的光成为根据通过偏振消除元件20的时间而不同的偏振状态。由此，能够消除照射的偏振光线的偏振状态。
应予说明，上述的实施方式是一个例子，并不局限于这些实施方式。
例如，在上述的实施方式中，对将λ/4板40的快轴40f设置为相对于偏振元件30的偏振透过轴30t旋转45°的情况进行了说明，但也可以将λ/4板40的快轴40f设置为相对于偏振元件30的偏振透过轴30t旋转44°以上46°以下的范围。即，λ/4板40的快轴40f与偏振元件30的偏振透过轴30t所成的角度也可以是44°以上46°以下的范围。在这样的情况下，也能够使透过λ/4板40的光成为圆偏振光或者实质上可视为圆偏振光的椭圆偏振光，能够提高EIT现象的显现概率。
本发明包括与在实施方式中说明的结构实质相同的结构(例如功能、方法以及结果相同的结构，或者目的以及效果相同的结构)。另外，本发明包括置换了在实施方式中说明的结构的非本质的部分的结构。另外，本发明包括起到与在实施方式中说明的结构相同的作用效果的结构或者能够实现相同的目的的结构。另外，本发明包括对在实施方式中说明的结构附加了公知技术的结构。
附图标记说明：
1…原子振荡器，2…中心波长控制部，4…高频控制部，10…面发光激光器，20…偏振消除元件，30…偏振元件，30t…偏振透过轴，40…λ/4板，40f…快轴，50…气室，60…光检测部，100…光学模块。