CN104734703A - 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体 - Google Patents
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Abstract
提供量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体，能够提高EIT信号的SN比。本发明的原子振荡器的特征在于，具有：气室，其封入有金属原子；光射出部，其朝向所述气室射出光；受光部，其接收透过所述气室的所述光并输出受光信号；输入部，其被输入所述受光信号；受光电路，其对从所述输入部输出的所述受光信号进行处理；高频电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成高频电流；以及第1输出部，其将从所述高频电流生成部输出的所述高频电流输出到所述光射出部，所述气室配置在所述输入部与所述第1输出部之间。
Description
技术领域
本发明涉及量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。
背景技术
作为长期具有高精度的振荡特性的振荡器，公知有基于铷、铯等碱金属的原子的能量跃迁而进行振荡的原子振荡器(例如，参照专利文献1)。
通常，原子振荡器的工作原理大致分为利用基于光与微波的双共振现象的方式、和利用基于波长不同的两种光的量子干涉效应(CPT：Coherent Population Trapping(相干布居俘获))的方式，由于利用量子干涉效应的原子振荡器相比利用双共振现象的原子振荡器能够进一步小型化，因此，近年来，期待将其安装于各种设备。
利用量子干涉效应的原子振荡器例如具有：气室，其封入有气体状的金属原子；半导体激光器，其向气室中的金属原子照射包含频率不同的两种共振光的激光；以及光检测器，其检测透过了气室的激光。而且，在这样的原子振荡器中，在两种共振光的频率差为特定值时，会产生这两种共振光双方都不被气室内的金属原子吸收而透过的电磁感应透明(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)现象，由光检测器检测伴随该EIT现象而产生的陡峭信号即EIT信号(原子共振信号)。
这里，在专利文献1中记载了原子振荡器的各功能块的电连接。
但是，在专利文献1中未记载气室与各功能块之间的位置关系，根据其位置关系，存在EIT信号的SN比降低、原子振荡器的振荡频率的精度降低的问题。
【专利文献1】日本特开2005-303641号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够提高EIT信号的SN比的量子干涉装置和原子振荡器，并且提供一种具有上述量子干涉装置的可靠性优异的电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述课题的至少一部分而作出的，其可以作为以下的方式或应用例来实现。
[应用例1]
本发明的量子干涉装置的特征在于，该量子干涉装置具有：
气室，其封入有金属原子；
光射出部，其朝向所述气室射出光；
受光部，其接收透过所述气室的所述光并输出受光信号；
输入部，其被输入所述受光信号；
受光电路，其对从所述输入部输出的所述受光信号进行处理；
高频电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成高频电流；以及
第1输出部，其将从所述高频电流生成部输出的所述高频电流输出到所述光射出部，
所述气室配置在所述输入部与所述第1输出部之间。
由此，能够缩短输入部与受光部之间的布线长度，能够减少受光信号中的噪声混入，并且能够缩短第1输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少高频电流的衰减，由此，能够提高EIT信号的SN比，能够可靠地检测EIT信号。由此，能够提供高精度的量子干涉装置。
[应用例2]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，该量子干涉装置具有：偏置电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成提供给所述光射出部的偏置电流；以及
第2输出部，其将从所述偏置电流生成部输出的所述偏置电流输出到所述光射出部，
在所述输入部与所述第2输出部之间，配置有所述气室。
由此，能够缩短第2输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少偏置电流中的噪声混入，由此，能够提高EIT信号的SN比。
[应用例3]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述高频电流生成部与连接所述气室和所述光射出部的直线错开。
由此，与将高频电流生成部配置在所述直线上的情况相比，能够减小所述直线方向上的尺寸，从而能够实现小型化。
[应用例4]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述高频电流生成部与所述气室并排。
由此，能够实现小型化。
[应用例5]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述第1输出部排列在所述气室与所述光射出部排列的方向上，配置在比所述高频电流生成部更靠所述光射出部的一侧。
由此，能够实现小型化。
[应用例6]
本发明的原子振荡器的特征在于，该原子振荡器具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够缩短输入部与受光部之间的布线长度，能够减少受光信号中的噪声混入，并且能够缩短第1输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少高频电流的衰减，由此，能够提高EIT信号的SN比，能够可靠地检测EIT信号。由此，能够提供高精度的量子干涉装置。
[应用例7]
本发明的电子设备的特征在于，该电子设备具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。
[应用例8]
本发明的移动体的特征在于，该移动体具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够提供具有优异的可靠性的移动体。
附图说明
图1是示出本发明实施方式的原子振荡器的概略结构的示意图。
图2是用于说明碱金属的能量状态的图。
图3是示出从光射出部射出的两个光的频率差、与由受光部以及受光电路检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
图4是图1所示的原子振荡器的剖视图。
图5是用于说明图1所示的原子振荡器具有的光射出部以及气室的示意图。
图6是示出图1所示的原子振荡器具有的第1基板、第2基板以及第3基板的立体图。
图7是示出图1所示的原子振荡器具有的第1单元、第2单元、第1基板、设置在该第1基板上的各部件的俯视图(包含框图)。
图8是在利用GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的系统结构概要图。
图9是示出本发明的移动体的一例的图。
标号说明
1：原子振荡器；2：第1单元；3：第2单元；5：外封装；6：控制部；7：支承板；13：石英振荡器；14：升压电路；15：电源端子；16：电源；17：电源电路；18：导电性引脚；191：连接器；192：连接器；193：连接器；194：连接器；195：连接器；21：光射出部；22：第1封装；23：窗部；24：帕尔贴元件；25：温度传感器；31：气室；33：加热器；34：温度传感器；35：线圈；36：第2封装；37：窗部；38：受光部；41：光学部件；42：光学部件；43：光学部件；46：帕尔贴元件；47：温度传感器；51：基底板；52：罩部件；56：偏置电流生成部；61：激励光控制部；610：高频电流生成部；611：倍增器；612：放大器/衰减器；62：室温度控制部；63：磁场控制部；64：光射出部温度控制部；65：封装温度控制部；66：数字电路；67：模拟电路；68：受光电路；69：扫描电路；71：第1板状部；72：第2板状部；73：连结部；74：贯通孔；81：第1基板；811：开口；82：第2基板；83：第3基板；91：布线；92：布线；93：布线；95：直线；100：定位系统；200：GPS卫星；300：基站装置；301：天线；302：接收装置；303：天线；304：发送装置；311：主体部；311a：贯通孔；312：窗部；313：窗部；400：GPS接收装置；401：天线；402：卫星接收部；403：天线；404：基站接收部；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；a：轴；LL：激励光；S：内部空间。
具体实施方式
以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行详细说明。
1.原子振荡器(量子干涉装置)
首先，对本发明的原子振荡器(具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器)进行说明。此外，以下，说明将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子，但本发明的量子干涉装置不限于此，除了原子振荡器以外，例如还可以应用于磁传感器、量子存储器等。
<实施方式>
图1是示出本发明第1实施方式的原子振荡器的概略结构的示意图。此外，图2是用于说明碱金属的能量状态的图，图3是示出从光射出部射出的两个光的频率差、与由受光部以及受光电路检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
图1所示的原子振荡器1是利用量子干涉效应的原子振荡器。
如图1、图4所示，该原子振荡器1具有：作为光射出侧的单元的第1单元2；作为光检测侧的单元的第2单元3；设置在单元2、3之间的光学部件41、42、43；帕尔贴元件46；温度传感器47；控制第1单元2、第2单元3和帕尔贴元件46的控制部6；第1基板81；第2基板82；第3基板83；支承板(连接部件)7；以及收纳它们的外封装5。
这里，第1单元2具有光射出部21、帕尔贴元件24、温度传感器25、收纳它们的第1封装22。
此外，第2单元3具有气室31、受光部38、加热器(加热部)33、温度传感器34、线圈35以及收纳它们的第2封装(壳体)36。此外，帕尔贴元件46以及温度传感器47例如设置在第2封装36的规定部位。
首先，简单说明原子振荡器1的原理。
如图1所示，在原子振荡器1中，光射出部21朝向气室31射出激励光LL，由受光部38以及受光电路68对透过气室31的激励光LL进行检测。
在气室31内，封入有气体状的碱金属(金属原子)，如图2所示，碱金属具有三能级系统的能量能级，可得到能量能级不同的两个基态(基态1、2)和激励状态这3个状态。这里，基态1是比基态2低的能量状态。
从光射出部21射出的激励光LL包含频率不同的两种共振光1、2，在对上述那样的气体状的碱金属照射这两种共振光1、2时，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(光透射率)随着共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)而变化。
并且，在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)和相当于基态1与基态2之间的能量差的频率一致时，分别停止从基态1、2激励成激励状态。此时，共振光1、2均不被碱金属吸收而透过。将这样的现象称作CPT现象或者电磁感应透明现象(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)。
例如，如果光射出部21将共振光1的频率ω1固定而使共振光2的频率ω2变化，则在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)与相当于基态1与基态2之间的能量差的频率ω0一致时，受光部38以及受光电路68的检测强度如图3所示那样陡峭地上升。将这样的陡峭信号检测为EIT信号(原子共振信号)。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，能够通过使用这样的EIT信号，构成振荡器。
以下，对本实施方式的原子振荡器1的具体结构进行说明。
图4是图1所示的原子振荡器的剖视图，图5是用于说明图1所示的原子振荡器具有的光射出部以及气室的示意图，图6是示出图1所示的原子振荡器具有的第1基板、第2基板以及第3基板的立体图，图7是示出图1所示的原子振荡器具有的第1单元、第2单元、第1基板、设置在该第1基板上的各部件的俯视图(包含框图)。另外，图4的截面是图6和图7中的A－A线处的截面。此外，以下，为了便于说明，将图4～图6中的上侧称作“上”，将下侧称作“下”。并且在图7中，以下为了便于说明，作为相互垂直的两个轴，图示了X轴和Y轴，将该图示的各箭头的末端侧设为“+侧”、基端侧设为“－侧”。并且以下，为了便于说明，将与X轴平行的方向称作“X轴方向”、与Y轴平行的方向称作“Y轴方向”，此外，将+Y方向侧(图7的上侧)称作“上”、－Y方向侧(图7的下侧)称作“下”。另外，X轴方向是与激励光LL的轴a平行的方向，Y轴方向是垂直于激励光LL的轴a的方向或与垂直于该轴a的方向平行的方向。此外，图7中仅用箭头图示了布线的一部分。
如图1和图4所示，原子振荡器1具有：分散地安装有控制部6的第1基板81、第2基板82和第3基板83；以及在同一面侧支承第1单元2和第2单元3的支承板7。
第1单元2、第2单元3、帕尔贴元件46以及温度传感器47经由第1基板81、第2基板82以及第3基板83的布线(未图示)、挠性的连接器(未图示)、设置在第1基板81、第2基板82、第3基板83上的连接器(未图示)等与控制部6电连接。而且，第1单元2、第2单元3以及帕尔贴元件46由控制部6进行驱动控制。
以下，对原子振荡器1的各部件依次进行详细说明。
(第1单元)
如上所述，第1单元2具有光射出部21、帕尔贴元件24、温度传感器25、收纳它们的第1封装22。
[光射出部]
光射出部21具有射出对气室31中的碱金属原子进行激励的激励光LL的功能。
更具体而言，光射出部21射出上述那样的包含频率不同的两种光(共振光1以及共振光2)的光作为激励光LL。
共振光1的频率ω1能够将气室31中的碱金属从上述基态1激励(共振)成激励状态。
此外，共振光2的频率ω2能够将气室31中的碱金属从上述基态2激励(共振)成激励状态。
作为该光射出部21，只要能够射出上述那样的激励光LL，则没有特别限定，例如，可以使用垂直谐振器面发光激光器(VCSEL)等半导体激光器等。
[帕尔贴元件]
帕尔贴元件(温度调节元件)24具有对光射出部21进行加热、冷却的功能。由此，光射出部21的温度被调节到规定温度。另外，作为调节光射出部21的温度的温度调节元件，不限于帕尔贴元件24，例如还可举出发热电阻体(加热器)等。
这样的帕尔贴元件24与后述的控制部6的光射出部温度控制部64电连接，被进行通电控制。
[温度传感器]
温度传感器25对光射出部21的温度进行检测。进而，根据该温度传感器25的检测结果，控制上述帕尔贴元件24的驱动。由此，能够将光射出部21维持到期望的温度。
另外，温度传感器25的设置位置没有特别限定，例如可以是光射出部21的外表面上等。
作为温度传感器25，没有特别限定，可以使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。
这样的温度传感器25与后述的控制部6的光射出部温度控制部64电连接。
[第1封装]
第1封装22收纳上述光射出部21、帕尔贴元件24以及温度传感器25。
该第1封装22呈箱状，且具有外形形状呈块状的壳体。该第1封装22安装于支承板7，该支承板7被固定(连接)于外封装5的基底板51(参照图4)。
此外，第1封装22将光射出部21、帕尔贴元件24以及温度传感器25直接或间接地支承于内部。
此外，例如多个引线(未图示)从第1封装22突出，它们经由布线与光射出部21、帕尔贴元件24以及温度传感器25电连接。并且，所述各引线通过未图示的连接器等与第1基板81、第2基板82以及第3基板83的规定基板电连接。作为该连接器，例如能够使用挠性基板或呈插座状的连接器等。
此外，在第1封装22的第2单元3侧的壁部，设置有窗部23。该窗部23被设置在气室31与光射出部21之间的光轴(激励光LL的轴a)上。而且，窗部23对上述激励光LL具有透射性。
在本实施方式中，窗部23为透镜。由此，能够无损耗地向气室31照射激励光LL。此外，窗部23具有使激励光LL成为平行光的功能。即，窗部23为准直透镜，内部空间S中的激励光LL为平行光。由此，能够增多存在于内部空间S的碱金属的原子中的、通过从光射出部21射出的激励光LL而产生共振的碱金属原子的数量。其结果，能够提高EIT信号的强度。
此外，窗部23只要具有针对激励光LL的透射性即可，不限于透镜，例如，可以是透镜以外的光学部件，也可以是单纯的光透射性的板状部件。在该情况下，例如，可以与后述的光学部件41、42、43同样地，将具有上述那样的功能的透镜设置在第1封装22与第2封装36之间。
作为这样的第1封装22的窗部23以外的部分的构成材料，没有特别限定，例如，可以使用陶瓷、金属、树脂等。
这里，在第1封装22的窗部23以外的部分由对激励光具有透射性的材料构成的情况下，可以一体地形成第1封装22的窗部23以外的部分和窗部23。此外，在第1封装22的窗部23以外的部分由对激励光不具有透射性的材料构成的情况下，独立形成第1封装22的窗部23以外的部分和窗部23、并利用公知的接合方法使它们接合即可。
此外，第1封装22内优选为气密空间。由此，能够使第1封装22内成为减压状态或非活性气体封入状态，其结果，能够提高原子振荡器1的特性。
根据这样的第1封装22，允许从光射出部21向第1封装22外射出激励光，且能够将光射出部21、帕尔贴元件24以及温度传感器25收纳在第1封装22内。
(第2单元)
如上所述，第2单元3具有气室31、受光部38、加热器33、温度传感器34、线圈35以及收纳它们的第2封装36。
[气室]
在气室31内，封入有气体状的铷、铯、钠等碱金属。此外，还可以根据需要，将氩、氖等的稀有气体、氮等的非活性气体作为缓冲气体，与碱金属气体一起封入到气室31内。
例如，如图5所示，气室31具备：具有柱状的贯通孔311a的主体部311；以及封闭该贯通孔311a的两个开口的1对窗部312、313。由此，形成了封入有上述那样的碱金属的内部空间S。
作为构成主体部311的材料，没有特别限定，可举出金属材料、树脂材料、玻璃材料、硅材料、石英等，从加工性和与窗部312、313的接合的方面来看，优选使用玻璃材料、硅材料。
在这样的主体部311上，气密地接合有窗部312、313。由此，能够使气室31的内部空间S成为气密空间。
作为主体部311与窗部312、313的接合方法，根据它们的构成材料来决定，没有特别限定，但例如可以使用利用粘接剂的接合方法、直接接合法、阳极接合法等。
此外，构成窗部312、313的材料只要具有上述那样的针对激励光LL的透射性，则没有特别限定，例如可举出硅材料、玻璃材料、石英等。
这样的各个窗部312、313具有上述的针对来自光射出部21的激励光LL的透射性。而且，一个窗部312使入射到气室31内的激励光LL透过，另一个窗部313使从气室31内射出的激励光LL透过。
这样的气室31被加热器33加热，从而温度被调节到规定温度。
[受光部、受光电路]
受光部38以及受光电路68具有对透过气室31内的激励光LL(共振光1、2)的强度进行检测的功能。在该情况下，受光部38具有接收透过气室31内的激励光LL的功能、即进行光电转换的功能。此外，受光电路68具有将受光部38的受光信号、即从受光部38输出的电流转换成电压，并将该电压放大的功能。即，受光电路68具有将电流转换成电压的电流电压转换电路(IV转换电路)。
另外，作为受光部38，只要可接收上述那样的激励光LL即可，没有特别限定，例如，可以使用太阳能电池、光电二极管等光检测器(受光元件)。
这里，如图7所示，在第1基板81上设置有连接器195，该连接器195与受光部38通过挠性的连接器(未图示)电连接。此外，连接器195与受光电路68通过第1基板81的布线93电连接。所述连接器195是被输入受光部38的受光信号的输入部，如后所述，由受光电路68对从该连接器195输入的所述受光信号进行处理。
[加热器]
加热器33具有对上述气室31(更具体而言是气室31中的碱金属)进行加热的功能。由此，能够将气室31中的碱金属维持成期望浓度的气体状。
该加热器33通过电力供给而被驱动，即通过通电进行发热，该加热器33例如由设置在气室31的外表面上的发热电阻体构成。这样的发热电阻体例如使用等离子体CVD和热CVD那样的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀等干式镀覆法、溶胶-凝胶法等形成。
这里，上述发热电阻体在被设置于气室31的激励光LL的入射部或射出部的情况下，由针对激励光具有透射性的材料构成，具体而言，例如由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)、IZO(Indium Zinc Oxide：氧化铟锌)、In3O3、SnO2、含有Sb的SnO2、含有Al的ZnO等氧化物等的透明电极材料构成。
另外，加热器33只要能够对气室31进行加热，则没有特别限定，加热器33可以不与气室31接触。此外，也可以替代加热器33而使用帕尔贴元件、或者与加热器33一并使用帕尔贴元件来对气室31进行加热。
这样的加热器33与后述的控制部6的室温度控制部62电连接，被进行通电控制。
[温度传感器]
温度传感器34对加热器33或者气室31的温度进行检测。进而，根据该温度传感器34的检测结果，控制上述加热器33的发热量。由此，能够将气室31内的碱金属原子维持到期望的温度。
另外，温度传感器34的设置位置没有特别限定，例如可以在加热器33上，也可以在气室31的外表面上。
作为温度传感器34，没有特别限定，可以使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。
这样的温度传感器34与后述的控制部6的室温度控制部62电连接。
[线圈]
线圈35具有如下功能：通过通电而在内部空间S中产生沿着激励光LL的轴a的方向(与轴a平行的方向)的磁场。由此，通过塞曼分裂，能够扩大存在于内部空间S的碱金属原子的正在简并的不同能量能级之间的间隙，提高分辨率，减小EIT信号的线宽。其结果，能够提高原子振荡器1的振荡频率的精度。
另外，线圈35产生的磁场可以是直流磁场或交流磁场中的任意一种磁场，也可以是叠加直流磁场和交流磁场而成的磁场。
该线圈35的设置位置没有特别限定，虽然没有图示，但例如，可以以构成螺线管型的方式，卷绕设置于气室31的外周，也可以以构成亥姆霍兹型的方式，使1对线圈隔着气室31相对。
该线圈35经由未图示的布线与后述的控制部6的磁场控制部63电连接。由此，能够对线圈35进行通电。
[第2封装]
第2封装36收纳上述气室31、受光部38、加热器33、温度传感器34以及线圈35。
第2封装36呈箱状，且具有外形形状呈块状的壳体。该第2封装36安装于支承板7，该支承板7被固定(连接)于外封装5的基底板51(参照图4)。
此外，第2封装36将气室31、受光部38、加热器33、温度传感器34以及线圈35直接或间接地支承于内部。
此外，例如多个引线(未图示)从第2封装36突出，它们经由布线与气室31、受光部38、加热器33、温度传感器34以及线圈35电连接。并且，所述各引线通过未图示的连接器等与第1基板81、第2基板82以及第3基板83的规定基板电连接。作为该连接器，例如能够使用挠性基板或呈插座状的连接器等。
此外，在第2封装36的第1单元2侧的壁部，设置有窗部37。该窗部37被设置在气室31与光射出部21之间的光轴(轴a)上。而且，窗部37对上述激励光具有透射性。
另外，窗部37只要具有针对激励光的透射性即可，并非限定于具有光透射性，例如，可以是透镜、偏振片、λ/4波长板等光学部件。
作为这样的第2封装36的窗部37以外的部分的构成材料，没有特别限定，例如，可以使用陶瓷、金属、树脂等。
(帕尔贴元件以及温度传感器)
[帕尔贴元件]
帕尔贴元件(温度调节元件)46具有对第2封装36进行加热、冷却的功能。由此，第2封装36的温度被调节到规定温度。另外，作为调节第2封装36的温度的温度调节元件，不限于帕尔贴元件46，例如还可举出发热电阻体(加热器)等。
这样的帕尔贴元件46与后述的控制部6的封装温度控制部65电连接，被进行通电控制。
[温度传感器]
温度传感器47对第2封装36内的温度进行检测。进而，根据该温度传感器47的检测结果，控制上述帕尔贴元件46的驱动。由此，能够将第2封装36维持到期望的温度。
另外，温度传感器47的设置位置没有特别限定，例如可以是第2封装36的外表面上等。
作为温度传感器47，没有特别限定，可以使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。
这样的温度传感器47与后述的控制部6的封装温度控制部65电连接。
(光学部件)
在上述那样的第1封装22与第2封装36之间，配置有多个光学部件41、42、43。这多个光学部件41、42、43分别设置在上述第1封装22内的光射出部21与上述第2封装36内的气室31之间的光轴(轴a)上。
此外，在本实施方式中，从第1封装22侧到第2封装36侧，依次配置有光学部件41、光学部件42、光学部件43。另外，光学部件41、42、43分别设置于外封装5的基底板51(参照图4)。此外，作为保持光学部件41、42、43的方法，例如可举出如下方法等：在基底板51上设置3个凹部，将光学部件41、42、43分别插入到各凹部内。
光学部件41为λ/4波长板。由此，例如，在来自光射出部21的激励光为线偏振光的情况下，能够将该激励光转换为圆偏振光(右圆偏振光或左圆偏振光)。
如上所述，在气室31内的碱金属原子由于线圈35的磁场而产生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射线偏振光的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，碱金属原子均匀地分散存在于塞曼分裂后的多个能级。其结果，由于期望的能量能级的碱金属原子的数量与其它能量能级的碱金属原子的数量相比，相对地变少，因此显现期望的EIT现象的原子数减少，期望的EIT信号减小，结果导致原子振荡器1的振荡特性的下降。
与此相对，如上所述，在气室31内的碱金属原子由于线圈35的磁场而产生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射圆偏振光的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，能够使碱金属原子进行塞曼分裂后的多个能级中的、期望的能量能级的碱金属原子的数量相比其它能量能级的碱金属原子的数量相对地变多。因此，显现期望的EIT现象的原子数增加，期望的EIT信号增大，其结果，能够提高原子振荡器1的振荡特性。
在本实施方式中，光学部件41呈圆板状。因此，能够使光学部件41在与后述那样的基底板51中形成的未图示的贯通孔卡合的状态下，绕着与光轴(轴a)平行的轴线旋转。此外，光学部件41的俯视形状不限于此，例如可以呈四边形、五边形等多边形。
相对于这样的光学部件41，在第2单元3侧，配置有光学部件42、43。
光学部件42、43分别为减光滤光器(ND滤光器)。由此，能够调整(减少)入射到气室31的激励光LL的强度。因此，即使在光射出部21的输出较大的情况下，也能够使入射到气室31的激励光成为期望的光量。在本实施方式中，通过光学部件42、43，对由上述光学部件41转换为圆偏振光的激励光的强度进行调整。
在本实施方式中，光学部件42、43分别呈板状。此外，光学部件42、43的俯视形状分别呈圆形。因此，能够使光学部件42、43分别在与后述那样的基底板51中形成的未图示的贯通孔卡合的状态下，绕着与光轴(轴a)平行的轴线旋转。
此外，光学部件42、43的俯视形状不限于此，例如可以呈四边形、五边形等多边形。
此外，光学部件42以及光学部件43的减光率可以彼此相同，也可以不同。
此外，光学部件42、43可以分别在上侧和下侧具有减光率连续地或阶段地不同的部分。在该情况下，能够通过相对于外封装5调整光学部件42、43在上下方向的位置，调整激励光的减光率。
此外，光学部件42、43也可以分别在周向上具有减光率连续地或断续地不同的部分。在该情况下，能够通过使光学部件42、43旋转，调整激励光的减光率。另外，在该情况下，使光学部件42、43的旋转中心与轴a错开即可。
此外，可以省略该光学部件42、43中的任意一个光学部件。此外，在光射出部21的输出合适的情况下，可以省略光学部件42、43双方。
此外，光学部件41、42、43不限于上述种类、配置顺序、数量等。例如，光学部件41、42、43各自不限于为λ/4波长板或减光滤光器，也可以是透镜、偏振片等。
(外封装)
如图4所示，外封装5具有：基底板(基板)51，其对支承板7和光学部件41～43进行支承；以及罩部件52，其被设置为与基底板51相对，覆盖第1单元2、第2单元3、第1基板81、第2基板82、第3基板83、支承板7以及光学部件41～43等各收纳物。此外，例如利用未图示的粘接剂等，对基底板51和罩部件52进行固定。
第1基板81、第2基板82以及第3基板83利用多个导电性引脚18，在相互隔开且沿其厚度方向(图4中的上下方向)排列的状态下，以从基底板51隔开的方式被保持。
各导电性引脚18贯通基底板51，朝外封装5的外侧突出，利用该突出的部分，使外部与第1基板81、第2基板82以及第3基板83直接或间接地电连接。
作为外封装22的构成材料，没有特别限定，例如，可以使用陶瓷、金属、树脂等。
(支承板)
如图4所示，支承板7具有：第1板状部71，其支承第1单元2；第2板状部72，其支承第2单元3；以及一对连结部73，其连结第1板状部71和第2板状部72。第2板状部72位于比第1板状部71靠上侧、即靠第2单元3侧的位置处。此外，通过在支承板7中形成有贯通孔74，形成1对连结部73。该支承板7为如下部件：在同一面侧(上表面侧)支承第1单元2和第2单元3，并且，在下表面侧被载置(连接)在基底板51上。
第1板状部71在上表面支承第1单元2，其下表面被固定于基底板51。此外，第2板状部72在上表面支承第2单元3。第2板状部72的下表面与基底板51隔开。此外，将各光学部件41、42、43配置于贯通孔74的位置。
利用该支承板7，第2单元3与基底板51隔开，因此，能够防止从基底板51向第2单元3的直接热传递。因此，原子振荡器1的可靠性优异。
此外，各连结部73彼此隔开地设置有一对。由此，例如，与由一张板片构成连结部73的情况相比，能够减小连结部73的截面积。由此，与截面积减小相应地，能够减少从第1板状部71向第2板状部72的热传导量。因此，原子振荡器1的可靠性更加优异。
作为支承板7的构成材料，没有特别限定，例如，可以使用陶瓷材料、金属、树脂等，其中，优选为金属。
(控制部)
图1所示的控制部6具有分别控制加热器33、线圈35、光射出部21、帕尔贴元件24和46的功能。
在本实施方式中，控制部6由安装于第1基板81、第2基板82以及第3基板83的多个IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片等构成。
如图1和图7所示，这样的控制部6具有：控制光射出部21的共振光1、2的频率的激励光控制部(光射出部控制部)61；控制气室31中的碱金属的温度(气室31的温度)的室温度控制部62；控制施加到气室31的磁场的磁场控制部63；控制光射出部21的温度的光射出部温度控制部64；控制第2封装36的温度的封装温度控制部65；扫描电路69；以及生成要提供到光射出部21的偏置电流并输出到光射出部21的偏置电流生成部56。
激励光控制部61具有：对从受光部38输出的受光信号进行处理的受光电路68；石英振荡器(振荡电路)13；与石英振荡器的输出端子电连接的倍增器611；以及与倍增器611电连接的放大器/衰减器612。作为倍增器，例如可使用PLL(Phase LockedLoop：锁相环)合成器电路等。另外，由倍增器611和放大器/衰减器612构成高频电流生成部610，高频电流生成部610生成要提供到光射出部21的高频电流并输出到光射出部21。此外，在本说明书中，高频是指10MHz以上的频率。
此外，偏置电流生成部56具有将电压转换成直流电流的功能。即，偏置电流生成部56具有将电压转换成直流电流的电压电流转换电路(VI转换电路)。
这里，在第1基板81上设置有连接器194，该连接器194与光射出部21通过挠性的连接器(未图示)电连接。此外，连接器194与高频电流生成部610通过第1基板81的布线91电连接。此外，连接器194与偏置电流生成部56通过第1基板81的布线92电连接。
所述连接器194是输出由高频电流生成部610生成的高频电流的第1输出部，并且也是输出由偏置电流生成部生成的偏置电流的第2输出部。从该连接器194输出的偏置电流和高频电流独立地被送出到光射出部21，或者在合成后被输出到光射出部21。
此外，控制部6具有所述石英振荡器13以及所述受光电路68，并具有对EIT信号进行控制的模拟电路67、以及对模拟电路67和激励光控制部61进行控制的数字电路66。此外，模拟电路67的构成要素与激励光控制部61的构成要素的很多部分(一部分)重复。
室温度控制部62根据温度传感器34的检测结果，控制加热器(加热部)33的驱动，即，控制对加热器33的通电。由此，能够将气室31维持在期望的温度范围内。
此外，磁场控制部63控制对线圈35的通电，使得线圈35产生的磁场恒定。
此外，光射出部温度控制部64根据温度传感器25的检测结果，控制帕尔贴元件24的驱动，即，控制对帕尔贴元件24的通电。由此，能够将光射出部21维持在期望的温度范围内。
此外，封装温度控制部65根据温度传感器47的检测结果，控制帕尔贴元件46的驱动，即，控制对帕尔贴元件46的通电。由此，能够将第2封装36维持在期望的温度范围内。
这里，激励光控制部61与模拟电路67的很多部分重复，并进行大致相同的控制，因此，以下代表性地说明激励光控制部61的控制。
激励光控制部61根据上述受光部38以及受光电路68的检测结果，控制光射出部21的驱动(EIT信号)，即，控制从光射出部21射出的共振光1、2的频率。更具体而言，激励光控制部61根据上述受光部38以及受光电路68的检测结果，控制从光射出部21射出的共振光1、2的频率，使得上述频率差(ω1－ω2)成为碱金属固有的频率ω0。
此外，激励光控制部61根据受光部38以及受光电路68的检测结果，对石英振荡器13的振荡频率(谐振频率)进行同步/调整，并输出为原子振荡器1的输出信号。作为石英振荡器13，例如可以使用压控型石英振荡器等。
这里，关于上述石英振荡器13的振荡频率的调整，作为具体例，举出如下情况为例进行说明：碱金属固有的频率ω0为9.2GHz，将石英振荡器13的振荡频率保持为10kHz，输出该10kHz的信号作为原子振荡器1的输出信号。
首先，从石英振荡器13输出的信号(频率：10kHz)被倍增器611倍增为4.6×105倍(频率：4.6GHz)，被放大器/衰减器612放大和衰减，并从放大器/衰减器612作为高频电流被输出。
另一方面，在偏置电流生成部56中，将电压转换成直流电流，并输出为偏置电流。
所述高频电流和所述偏置电流在被合成并进行频率调制后，被提供到光射出部21。光射出部21被该频率调制后的信号驱动，射出上述激励光LL，透过气室31内的激励光LL被受光部38接收，即被光电转换。从受光部38输出的电流由受光电路68转换为电压，并进行放大。即，在受光部38以及受光电路68中，检测激励光LL的强度，激励光控制部61根据该检测结果(EIT信号)进行处理。在激励光控制部61的受光电路68中，对EIT信号的强度和预先设定的阈值进行比较，如果EIT信号的强度为阈值以上，则向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。另外，在EIT信号的强度为阈值以上时，激励光控制部61的受光电路68始终向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。并且，数字电路66在接收到表示所述EIT信号的强度为阈值以上的信号时，判定为石英振荡器13以10kHz进行振荡，断开扫描电路69，将石英振荡器13的振荡频率锁定(固定)为原子共振频率。
但是，由于石英振荡器13的石英随时间而劣化等的原因，石英振荡器13的振荡频率在长期间内随时间而变化。因此，为了锁定为原子共振频率，需要利用扫描电路69扫描石英振荡器13的振荡频率，找到出现EIT信号的频率。
在调整石英振荡器13的振荡频率时，激励光控制部61利用扫描电路69将石英振荡器13的振荡频率变更为10kHz附近，并如上述那样，对EIT信号的强度与阈值进行比较，在该EIT信号的强度为阈值以上时，向数字电路66发送表示EIT信号的强度为阈值以上的信号。并且，数字电路66在接收到表示所述EIT信号的强度为阈值以上的信号时，判定为石英振荡器13以10kHz进行振荡，断开扫描电路69，锁定石英振荡器13的振荡频率。由此，保持石英振荡器13以10kHz进行振荡的状态。
(电源端子、电源电路、升压电路)
如图1和图7所示，原子振荡器1具有电源端子15，所述电源端子15设置于第1基板81，与电源16电连接，从电源16向电源端子15施加电源电压。从电源16输出的电源电压被从电源端子15施加到规定的各部件。另外，电源16可以内置于原子振荡器1，或者相对于原子振荡器1拆装自如，并且也可以是原子振荡器1的外部电源。
此外，原子振荡器1具有电源电路17，电源电路17设置于第1基板81，与电源端子15电连接。在电源电路17中，将电源电压转换成规定的各种大小，将该各电压施加于规定的各部件。
此外，电源端子15以及电源电路17分别与设置于第1基板81的连接器191电连接。所述电源电压以及由电源电路17转换后的电压分别经由连接器191以及后述的连接器192(参照图4)，被施加到设置于第2基板82的各部件，并且经由连接器191、192以及后述的连接器193(参照图4)被施加到设置于第3基板83的各部件。
这里，连接器191优选设置在电源端子15的附近。此外，电源电路17优选设置在电源端子15的附近。此外，电源电路17优选设置在连接器191的附近。由此，能够通过较短的布线，将提供给电源端子15的电流从电源端子15提供到设置于第2基板82的各部件、设置于第3基板83的各部件。由此，能够降低电力的损耗。
另外，可以分别在电源端子15与电源电路17之间、以及电源端子15与连接器191之间设置例如熔断器等。
此外，原子振荡器1具有升压电路14，该升压电路14设置于第3基板83，对施加到加热器33的电压进行升压。升压电路14位于电源端子15与加热器33之间的电源线的中途位置，该升压电路14的输入端子与电源端子15电连接，升压电路14的输出端子与加热器33电连接。由此，电源电压在由升压电路14升压后、被施加到加热器33。由此，能够在使提供给加热器33的电力保持恒定的同时，减小流过加热器33的电流。由此，在对加热器33通电时，能够减小因流过加热器33的电流而产生的磁场，能够防止或抑制该磁场对气室31内带来不良影响。
作为升压电路14，只要能够对电压进行升压即可，没有特别限定，但优选具有例如开关调节等的开关功能。通过使用具有开关功能的升压电路，能够实现高效率且低成本。
此外，在使用具有开关功能的升压电路作为升压电路14的情况下，开关频率没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为10kHz以上且10MHz以下，更优选为100kHz以上3MHz以下。这里，因对加热器33通电而产生的磁场具有取决于升压电路14的开关频率的成分。另一方面，光射出部21被以低频(例如，100Hz左右)进行频率调制后的信号驱动而射出激励光LL，因此，原子共振容易受到具有该频率调制的频率附近的频率成分的磁场的影响。因此，开关频率优选与所述频率调制的频率隔开。因此，在开关频率小于所述下限值时，因对该加热器33通电而产生的磁场会根据其它条件而对原子共振带来不良影响。此外，在开关频率接近输出频率时，例如，会产生噪声等，从而给原子共振带来不良影响。
此外，升压电路14的电压的放大率没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为2倍以上且5倍以下，更优选为3倍以上且4.5倍以下。另外，所述电压的放大率是指将放大后的电压除以放大前的电压而得到的值。在电压的放大率小于所述下限值时，因对加热器33通电而产生的磁场有时会根据其它条件而变得过大。此外，在电压的放大率大于所述上限值时，根据其它条件，有时需要高耐压的部件，从而导致装置的大型化、高成本化，以及噪声变大。
此外，提供给加热器33的电流没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为1.5A以下，更优选为300mA以下，进一步优选为1mA以上且300mA以下。此外，施加到加热器33的电压没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为6V以上且15V以下，更优选为8V以上且14V以下。
此外，升压电路14的输出端子不与光射出部21、受光部38、激励光控制部61、室温度控制部62、光射出部温度控制部64以及封装温度控制部65等其它部位电连接。即，该升压电路14是加热器33专用的电路。由此，能够以最适合于加热器33的方式自由地设定升压电路14的各参数。
设置升压电路14的效果如下所述。
首先，能够通过减小电源电压来降低功耗。并且，利用升压电路14对施加到加热器33的电压进行升压，由此，能够在使提供给加热器33的电力保持恒定的同时，减小流过加热器33的电流，由此，能够减小因对加热器33通电而由该加热器33产生的磁场。由此，能够防止或抑制由加热器33产生的磁场对气室31内带来不良影响，能够使在气室31的内部空间S产生的磁场稳定，能够提高原子振荡器1的振荡频率的精度。此外，能够简化磁屏蔽罩。
(第1基板、第2基板、第3基板)
以下，根据图1、图4、图6、图7，对第1基板81、第2基板82、第3基板83进行说明。
第1基板81、第2基板82以及第3基板83具有未图示的布线，并具有如下功能：经由上述布线将分散地安装于第1基板81、第2基板82以及第3基板83的控制部6等各电子部件和例如各连接器(未图示)电连接。此外，所述各连接器是将第1单元2以及第2单元3等和第1基板81、第2基板82以及第3基板83电连接的部件。
作为第1基板81、第2基板82以及第3基板83，可以使用各种印刷布线基板，但优选使用具有刚性部的基板，例如刚性基板、刚挠结合基板等。
在这样的第1基板81、第2基板82以及第3基板83的一方的面(图4中的上侧的面)上，分散地设置有控制部6。
即，在第1基板81上，设置有电源电路17、具有高频电流生成部610的激励光控制部61、具有受光电路68的模拟电路67、以及偏置电流生成部56。此外，在第1基板81上，设置有与电源16电连接的电源端子15、与电源端子15电连接的电源电路17、以及连接器194和195。
此外，在第2基板82上，设置有光射出部温度控制部64、室温度控制部62以及数字电路66。
此外，在第3基板83上，设置有升压电路14和封装温度控制部65。此外，在第3基板83上，设置有升压电路14。
这里，在将流过设置于第1基板81、第2基板82以及第3基板83的各电路(各部件)的电流的相对大小大致分为“大”、“中”、“小”这3个等级时，流过第1基板81的各电路的电流为“小”，流过第2基板82的各电路的电流为“中”，流过第3基板83的各电路的电流为“大”。这样，通过按照每个电流的大小(或频率的大小)区分基板，能够降低各电路之间的相互干扰。由此，例如，能够可靠地检测微小的EIT信号，能够提供高精度的原子振荡器1。
此外，如图4和图6所示，第1基板81、第2基板82以及第3基板83的形状各自没有特别限定，但在本实施方式中为长方形(矩形)。
此外，第1基板81、第2基板82以及第3基板83的尺寸各自没有特别限定，但在本实施方式中，第1基板81最大，第2基板82与第3基板83为相同的大小。
此外，在第1基板81中的、不存在第2基板82以及第3基板83的部位，形成有开口811。将第1单元2以及第2单元3配置在该开口811内。
此外，第1基板81、第2基板82以及第3基板83隔开规定的间隙，沿着其厚度方向排列设置。在该情况下，第1基板81、第2基板82、第3基板83从图中下侧朝上侧按顺序进行配置，第1基板81和第2基板82相互隔开，第2基板82和第3基板83相互隔开。即，第1基板81、第2基板82、第3基板83在从其厚度方向观察时、即在俯视时，至少一部分重叠。在图示的结构中，第2基板82在俯视时整体与第1基板81重叠，第3基板83在俯视时整体与第1基板81重叠，第2基板82和第3基板83在俯视时相互整体重叠。由此，能够实现原子振荡器1的小型化。
此外，在第1基板81上，设置有与第1基板81的布线电连接的连接器(第1连接端子)191，在第2基板82上，设置有与第2基板82的布线电连接的连接器(第2连接端子)192，在第3基板83上，设置有与第3基板83的布线电连接的连接器(第3连接端子)193。连接器191与连接器192以拆装自如的方式进行连接，在相互连接的状态下，连接器191与连接器192还进行电连接。同样，连接器192与连接器193以拆装自如的方式进行连接，在相互连接的状态下，连接器192与连接器193还进行电连接。由此，在连接器191与连接器192连接、连接器192与连接器193连接的状态下，第1基板81、第2基板82以及第3基板83相互电连接。
在从第1基板81、第2基板82以及第3基板83的厚度方向观察时、即在俯视时，这样的连接器191、连接器192、连接器193是重叠的。由此，能够经由连接器191、192、193，通过较短的布线，将提供给电源端子15的电流从电源端子15提供到设置于第2基板82的各部件、设置于第3基板83的各部件。由此，能够降低电力的损耗。
此外，第1基板81、第2基板82和第3基板83的顺序不限于上述顺序，以外可举出，在图4和图6中从下侧朝上侧设为：第1基板81、第3基板83、第2基板82的顺序；第3基板83、第1基板81、第2基板82的顺序；第3基板83、第2基板82、第1基板81的顺序；第2基板82、第1基板81、第3基板83的顺序；第2基板82、第3基板83、第1基板81的顺序。
此外，在第1基板81、第2基板82、第3基板83上，可以安装有上述部件以外的电子部件。
(设置于第1基板的各部件的位置关系)
如图7所示，首先，光射出部21、气室31以及受光部38在X轴方向上排列，光射出部21配置于气室31的X轴方向+侧，受光部38配置于气室31的X轴方向－侧。
并且，受光电路68和连接器195配置于受光部38的X轴方向－侧。此外，受光电路68和连接器195与光射出部21、气室31以及受光部38在X轴方向上排列，朝向X轴方向－侧，依次配置受光电路68、连接器195。此外，连接器195配置于受光部38和受光电路68的附近、且第2单元3的Y轴方向的范围内。
此外，偏置电流生成部56和连接器194配置于光射出部21的X轴方向+侧。此外，偏置电流生成部56和连接器194与光射出部21、气室31以及受光部38在X轴方向(气室31与光射出部21排列的方向)上排列，朝向X轴方向+侧，依次配置连接器194、偏置电流生成部56。由此，在连接器195与连接器194之间，配置有光射出部21、气室31、受光部38和受光电路68。
此外，高频电流生成部610与气室31、光射出部21以及连接器194在Y轴方向上排列，且配置于气室31、光射出部21以及连接器194的Y轴方向－侧。即，高频电流生成部610与连接气室31的中心和光射出部21的中心的直线95错开。由此，与将高频电流生成部610配置在直线95上的情况相比，能够减小直线95的方向(X轴方向)上的尺寸，从而能够实现小型化。
此外，连接器194处于光射出部21、偏置电流生成部56和高频电流生成部610的附近，配置于第2单元3的Y轴方向的范围内。
此外，连接器194相比高频电流生成部610配置于靠光射出部21的一侧。
另外，第1基板81的尺寸没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但第1基板81的一边长度优选为100mm以下，更优选为5mm以上且70mm以下。由此，能够提供小型的原子振荡器1。
此外，连接器194与高频电流生成部610的输出端子之间的布线91的长度L1没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为5mm以下，更优选为0.5mm以上且3mm以下。当L1大于所述上限值时，高频电流的衰减量可能会根据其他条件而增大。
此外，连接器194与偏置电流生成部56的输出端子之间的布线92的长度L2没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为5mm以下，更优选为0.5mm以上且3mm以下。当L2大于所述上限值时，偏置电流中的噪声混入量可能会根据其他条件而增大。
此外，连接器195与受光电路68的输入端子之间的布线93的长度L3没有特别限定，可根据各种条件适当设定，但优选为5mm以下，更优选为0.5mm以上且3mm以下。当L3大于所述上限值时，受光信号中的噪声混入量可能会根据其他条件而增大。
如以上所说明那样，根据原子振荡器1，通过采用所述配置和尺寸，能够缩短连接器195与受光部38之间的布线长度，进而能够缩短受光电路68与受光部38之间的布线长度，由此能够减少受光信号中的噪声混入。此外，能够缩短连接器194与光射出部21之间的布线长度，进而能够缩短高频电流生成部610与光射出部21之间的布线长度，由此，能够减少高频电流的衰减，并进而能够缩短偏置电流生成部56与光射出部21之间的布线长度，由此，能够减少偏置电流中的噪声混入。由此，能够提高EIT信号的SN比，能够可靠地检测EIT信号。由此，能够提供高精度的原子振荡器1。
此外，通过采用所述配置和尺寸，能够实现原子振荡器1的小型化。
2.电子设备
以上所说明的原子振荡器可组装到各种电子设备。这样的电子设备具有优异的可靠性。
下面对本发明的电子设备进行说明。
图8是示出在利用GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的系统结构概要图。
图8所示的定位系统100由GPS卫星200、基站装置300和GPS接收装置400构成。
GPS卫星200发送定位信息(GPS信号)。
基站装置300具有：接收装置302，其例如经由设置在电子基准点(GPS连续观测站)的天线301，高精度地接收来自GPS卫星200的定位信息；以及发送装置304，其经由天线303发送由该接收装置302接收到的定位信息。
这里，接收装置302是具有上述本发明的原子振荡器1来作为其基准频率振荡源的电子装置。这样的接收装置302具有优异的可靠性。此外，由接收装置302接收到的定位信息被发送装置304实时地发送。
GPS接收装置400具有：卫星接收部402，其经由天线401接收来自GPS卫星200的定位信息；以及基站接收部404，其经由天线403接收来自基站装置300的定位信息。
3.移动体
图9是示出本发明的移动体的一例的图。
在该图中，移动体1500构成为具有车体1501和4个车轮1502，通过设置于车体1501的未图示的动力源(发动机)使车轮1502旋转。在这样的移动体1500中内置有原子振荡器1。
根据这样的移动体，能够发挥优异的可靠性。
另外，具有本发明的原子振荡器(本发明的量子干涉装置)的电子设备不限于上述电子设备，例如还能够应用于移动电话机、数字静态照相机，喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、个人计算机(移动型个人计算机、膝上型个人计算机)、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(也包含通信功能)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子双筒镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测定设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、地面数字广播、移动电话基站等。
以上，根据图示的实施方式对本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明不限于此。
此外，在本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体中，各部件的结构可置换为发挥同样功能的任意结构，另外，还可以附加任意的结构。
此外，本发明可以组合上述各实施方式的任意结构彼此。
此外，在本发明中，原子振荡器(量子干涉装置)的结构不限于上述实施方式的结构。
例如，在上述实施方式中，以将气室配置在光射出部与受光部之间的结构为例进行了说明，但不限于此，例如，也可以将光射出部和受光部相对于气室配置在相同侧，利用受光部检测由气室的与光射出部和受光部相反侧的面、或者由设置在气室的与光射出部和受光部相反侧的反射镜所反射的光。
此外，在上述实施方式中，具有第1基板、第2基板和第3基板这3个基板作为具有布线的基板，但不限于此，所述基板的数量可以是1个，可以是两个，还可以是4个以上。
此外，在上述实施方式中，以将第1单元和第2单元设置在外封装的基底板上的结构为例进行了说明，但不限于此，例如，第1单元以及第2单元也可以设置在第1基板上。
此外，在上述实施方式中，以利用了基于波长不同的两种光的量子干涉效应的方式的原子振荡器为例进行了说明，但不限于此，例如，也可以是利用基于光和微波的双共振现象的方式的原子振荡器。
Claims (8)
1.一种量子干涉装置，其特征在于，该量子干涉装置具有：
气室，其封入有金属原子；
光射出部，其朝向所述气室射出光；
受光部，其接收透过所述气室的所述光并输出受光信号；
输入部，其被输入所述受光信号；
受光电路，其对从所述输入部输出的所述受光信号进行处理；
高频电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成高频电流；以及
第1输出部，其将从所述高频电流生成部输出的所述高频电流输出到所述光射出部，
所述气室配置在所述输入部与所述第1输出部之间。
2.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，该量子干涉装置具有：
偏置电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成提供给所述光射出部的偏置电流；以及
第2输出部，其将从所述偏置电流生成部输出的所述偏置电流输出到所述光射出部，
在所述输入部与所述第2输出部之间，配置有所述气室。
3.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述高频电流生成部与连接所述气室和所述光射出部的直线错开。
4.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述高频电流生成部与所述气室并排。
5.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述第1输出部排列在所述气室与所述光射出部排列的方向上，配置在比所述高频电流生成部更靠所述光射出部的一侧。
6.一种原子振荡器，其特征在于，该原子振荡器具有权利要求1所述的量子干涉装置。
7.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有权利要求1所述的量子干涉装置。
8.一种移动体，其特征在于，该移动体具有权利要求1所述的量子干涉装置。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106470035A (zh) * | 2015-08-17 | 2017-03-01 | 精工爱普生株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体 |
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Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
| JP6728867B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2020-07-22 | セイコーエプソン株式会社 | 量子干渉装置、原子発振器、および電子機器 |
| JP2017183869A (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | セイコーエプソン株式会社 | 量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 |
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| JP7081224B2 (ja) * | 2018-03-08 | 2022-06-07 | セイコーエプソン株式会社 | 原子発振器および周波数信号生成システム |
| FR3079630B1 (fr) * | 2018-03-27 | 2020-05-08 | Syrlinks | Micro-horloge atomique et procédé correspondant de modulation d'une intensité lumineuse d'une source laser comprise dans une micro-horloge atomique |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020163394A1 (en) * | 2001-07-09 | 2002-11-07 | Leo Hollberg | Miniature frequency standard based on all-optical excitation and a micro-machined containment vessel |
| JP2005303641A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Fujitsu Ltd | ルビジウム原子発振器 |
| JP2009049623A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Epson Toyocom Corp | 原子発振器 |
| CN101800545A (zh) * | 2009-02-06 | 2010-08-11 | 爱普生拓优科梦株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器以及磁传感器 |
| CN101847994A (zh) * | 2010-05-05 | 2010-09-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种微波周期性On-Off调制VCSEL实现Ramsey-CPT原子频标的方法及装置 |
| CN102013891A (zh) * | 2009-09-07 | 2011-04-13 | 精工爱普生株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器以及磁传感器 |
| CN103391097A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 精工爱普生株式会社 | 振荡装置和电子装置 |
-
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2016
- 2016-03-22 US US15/077,130 patent/US9705517B2/en active Active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020163394A1 (en) * | 2001-07-09 | 2002-11-07 | Leo Hollberg | Miniature frequency standard based on all-optical excitation and a micro-machined containment vessel |
| JP2005303641A (ja) * | 2004-04-12 | 2005-10-27 | Fujitsu Ltd | ルビジウム原子発振器 |
| JP2009049623A (ja) * | 2007-08-17 | 2009-03-05 | Epson Toyocom Corp | 原子発振器 |
| CN101800545A (zh) * | 2009-02-06 | 2010-08-11 | 爱普生拓优科梦株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器以及磁传感器 |
| CN102013891A (zh) * | 2009-09-07 | 2011-04-13 | 精工爱普生株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器以及磁传感器 |
| CN101847994A (zh) * | 2010-05-05 | 2010-09-29 | 中国科学院武汉物理与数学研究所 | 一种微波周期性On-Off调制VCSEL实现Ramsey-CPT原子频标的方法及装置 |
| CN103391097A (zh) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 精工爱普生株式会社 | 振荡装置和电子装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106470035A (zh) * | 2015-08-17 | 2017-03-01 | 精工爱普生株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体 |
| CN106470035B (zh) * | 2015-08-17 | 2021-07-09 | 精工爱普生株式会社 | 量子干涉装置、原子振荡器、电子设备 |
| CN109586717A (zh) * | 2017-09-28 | 2019-04-05 | 精工爱普生株式会社 | 原子振荡器和频率信号生成系统 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20221101 Address after: Arizona Patentee after: Microcore Technology Co. Address before: Tokyo, Japan Patentee before: Seiko Epson Corp. |
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| TR01 | Transfer of patent right |