CN104734708B - 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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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION, OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
    • H03L7/26—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation using energy levels of molecules, atoms, or subatomic particles as a frequency reference
    • G—PHYSICS
    • G04—HOROLOGY
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    • G04F5/00—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards
    • G04F5/14—Apparatus for producing preselected time intervals for use as timing standards using atomic clocks

Abstract

本发明提供量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体，能够局部地改变气室的温度，能够抑制由剩余部分的金属原子导致的特性下降。本发明的量子干涉装置具有：气室(31)，在气室(31)中封入有金属原子；加热器(33)，其对气室(31)进行加热；导热部(8)，其位于气室(31)与加热器(33)之间，导热部(8)与气室(31)连接并将从加热器(33)产生的热传递到气室(31)；以及散热部(9)，其以与导热部(8)分离的方式与气室(31)连接，对气室(31)的热进行散热。

Description

量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体
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进行振荡的原子振荡器。
通常，原子振荡器的工作原理大致分为利用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。
在任意一种方式的原子振荡器中，都要将碱金属与缓冲气体一并封入到气室内，为了使该碱金属保持气体状，需要利用加热器将气室加热到规定温度。
此处，通常，气室内的碱金属并非全部都气体化，而是一部分作为剩余部分成为液体。这样的剩余部分的碱金属原子在气室的温度低的部分析出(凝结)而成为液体，但若存在于激励光的通过区域，则会遮挡激励光，其结果是，导致原子振荡器的振荡特性下降。
因此，在专利文献1的气室中，在从激励光的光轴离开的位置设置有用于使碱金属析出的凹部。并且，利用加热器对远离气室的凹部的部分进行加热，由此，使凹部的温度成为低于周边部的状态。由此，碱金属的剩余部分作为液体而存留在凹部中，防止剩余部分遮挡激励光。
但是，在对专利文献1所述的原子振荡器进行小型化的情况下，由于其大小，从加热器产生的热传递到整个原子振荡器。因此，凹部的温度也会上升。其结果是，碱金属的剩余部分无法作为液体蓄积在凹部中，剩余部分有可能遮挡激励光。这样，难以局部地改变小型化了的原子振荡器的气室的温度。
专利文献1：日本特开2007-324818号公报
发明内容
本发明的目的在于，提供一种能够局部地改变气室的温度、且能够抑制由剩余部分的金属原子导致的特性下降的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。
本发明是为了解决上述问题的至少一部分而完成的，可以作为以下的方式或者应用例来实现。
[应用例1]
本发明的量子干涉装置的特征在于具有：
气室，在所述气室中封入有金属原子；
加热部，其对所述气室进行加热；
导热部，其位于所述气室与所述加热部之间，所述导热部与所述气室连接并将从所述加热部产生的热传递到所述气室；以及
散热部，其以与所述导热部分离的方式与所述气室连接，对所述气室的热进行散热。
由此，能够有效地在相对较小的气室中形成温度低于周边部的低温部。由此，能够使金属原子在低温部凝结，使剩余部分成为液体而存留。这样，能够容易地控制剩余部分，因此，能够容易地防止剩余部分遮挡激励光的光路，从而能够提高量子干涉装置的可靠性。
[应用例2]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述散热部被配置在所述气室的与所述加热部侧相反的一侧。
由此，导热部能够有效地将加热部的热传递到气室，散热部能够有效地对气室的热进行散热。
[应用例3]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述气室具有透光的一对窗部，
所述散热部与所述各窗部连接。
由此，能够尽可能地增大气室与散热部连接的部分的面积。由此，散热部能够有效地对气室的热进行散热。
[应用例4]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述气室具有透光的一对窗部，
所述导热部与所述各窗部连接。
由此，能够尽可能地增大气室与导热部连接的部分的面积。由此，导热部能够有效地将由加热部产生的热传递到气室。
[应用例5]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述气室中的所述光通过的区域比所述散热部侧靠所述导热部侧。
由此，能够可靠地对气室中的激励光通过的部分进行加热。由此，能够有效地抑制金属原子的剩余部分在气室中的激励光通过的部分凝结。
[应用例6]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述量子干涉装置具有在所述气室内产生磁场的线圈，
所述导热部、所述气室以及所述散热部位于所述线圈的内侧，
所述加热部位于所述线圈的外侧。
由此，能够在气室内产生磁场，并且，能够使导热部以及散热部不经由线圈而与气室连接。
[应用例7]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述量子干涉装置具有磁屏蔽体，该磁屏蔽体具有磁屏蔽性，且位于所述线圈与所述加热部之间。
由此，能够使气室内的磁场稳定，并且，在从加热部产生磁场的情况下，能够有效地抑制该产生的磁场对气室内的磁场带来影响。
[应用例8]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述加热部与所述磁屏蔽体连接。
由此，从加热部产生的热传递到磁屏蔽体。
[应用例9]
在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述导热部的所述散热部侧的端部与所述散热部的所述导热部侧的端部相对，且彼此的面积不同。
由此，与导热部的散热部侧的端部和散热部的导热部侧的端部的面积相同的情况相比，能够抑制热经由它们之间的间隙传递。
[应用例10]
本发明的原子振荡器的特征在于具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够得到可靠性高且具有优异的振荡特性的原子振荡器。
[应用例11]
本发明的电子设备的特征在于具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够得到可靠性高且具有优异的振荡特性的电子设备。
[应用例12]
本发明的移动体的特征在于具有本发明的量子干涉装置。
由此，能够得到可靠性高且具有优异的振荡特性的移动体。
附图说明
图1是示出本发明的第1实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)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种光的频率差与由光检测部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
图4是示意性示出图1所示的原子振荡器(量子干涉装置)的立体图。
图5是图1所示的原子振荡器具有的第2单元的剖视图。
图6是图5所示的导热部的立体图。
图7是图5所示的散热部的立体图。
图8是示出本发明的第2实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)具有的第2单元的剖视图。
图9是示出在利用了GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器(量子干涉装置)的情况下的概略结构的图。
图10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；6：控制部；8：导热部；8A：导热部；9：散热部；21：光射出部；22：第1封装；23：窗部；31：气室；32：光检测部；33：加热器；34：温度传感器；35：线圈；35A：线圈；38：磁屏蔽体；39：导热板；41：光学部件；42：光学部件；43：光学部件；61：激励光控制部；62：温度控制部；63：磁场控制部；81：基部；82：壁部；83：壁部；84：壁部；85：壁部；86：第1凹部；87：第2凹部；91：基部；92：壁部；93：壁部；94：壁部；95：壁部；96：第3凹部；97：第4凹部；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；314：突出部；315：液体蓄积部；381：壁部；382：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；811：面；812：面；813：面；814：面；815：面；821：窗部；841：窗部；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；G：间隙；LL：激励光；Q：热；Q1：热；Q2：热；Q3：热；Q4：热；Q5：热；Q6：热；Q7：热；S：内部空间；a：轴。
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，虽然对将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子进行说明，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。
＜第1实施方式＞
图1是示出本发明的第1实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)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种光的频率差与由光检测部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、以及控制第1单元2和第2单元3的控制部6。
此处，第1单元2具有光射出部21和收纳光射出部21的第1封装22。
此外，第2单元3具有气室31、光检测部32、线圈35、导热部8、散热部9、收纳它们的磁屏蔽体38、加热器(加热部)33以及温度传感器34。
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向气室31射出激励光LL，光检测部32检测透过了气室31的激励光LL。
在气室31内，封入有气体状的碱金属(金属原子)，如图2所示，碱金属具有三能级体系的能级，可得到能级不同的两个基态(基态1、2)和激发态这3个状态。此处，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，在对前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(透光率)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的能量差的频率一致时，分别停止从基态1、2向激发态的激励。此时，共振光1、2均不被碱金属吸收而透过。这样的现象称作CPT现象或者电磁诱导透明现象(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)。
例如，如果光射出部21将共振光1的频率ω1固定并使共振光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)和相当于基态1与基态2的能量差的频率ω0一致时，光检测部32的检测强度如图3所示那样陡峭地上升。这样的陡峭的信号作为EIT信号而被检测出。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，通过利用这样的EIT信号，能够构成振荡器。
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是示意性示出图1所示的原子振荡器(量子干涉装置)的立体图，图5是图1所示的原子振荡器具有的第2单元的剖视图，图6是图5所示的导热部的立体图。此外，以下，也将图4～图6的上侧称作“上”，图5的下侧称作“下”。此外，在图4～图6中，为了便于说明，作为彼此垂直的3个轴，图示了x轴、y轴以及z轴，将该图示出的各箭头的末端侧称作“+(正)”，将基端侧称作“-(负)”。此外，以下，为了便于说明，将与x轴平行的方向称作“x轴方向”，将与y轴平行的方向称作“y轴方向”，将与z轴平行的方向称作“z轴方向”。
如图4所示，原子振荡器1具有第1单元2、第2单元3、光学部件41、42、43以及控制部6。
而且，第1单元2以及第2单元3经由布线以及连接器(未图示)与控制部6电连接，由控制部6驱动控制。
以下，对原子振荡器1的各部分依次进行详细说明。
(第1单元)
如上所述，第1单元2具有光射出部21和收纳光射出部21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射出包含上述那样的频率不同的两种光(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)成激发态。
并且，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)成激发态。
该光射出部21只要能够射出上述那样的激励光LL即可，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。
此外，利用未图示的温度调节元件(发热电阻体、帕尔贴元件等)，将这样的光射出部21调温到规定温度。
[第1封装]
第1封装22收纳上述光射出部21。
如图4所示，该第1封装22由外形形状呈块状的壳体构成。并且，从第1封装22例如突出有多个引脚(未图示)，它们经由布线与光射出部21电连接。而且，所述各引脚通过未图示的连接器等与布线基板电连接。作为该连接器，例如可以使用挠性基板或呈插口状的连接器等。
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对于上述激励光LL具有透过性。
在本实施方式中，窗部23为透镜。由此，能够无浪费地向气室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，能够增加存在于内部空间S的碱金属的原子中的、利用从光射出部21射出的激励光LL而产生共振的碱金属的原子的数量。其结果是，能够提高EIT信号的强度。
另外，窗部23只要具有对于激励光LL的透过性即可，不限于透镜，例如，可以是透镜以外的光学部件，也可以是具有单纯的光透过性的板状部件。在该情况下，具有上述那样的功能的透镜例如可以与后述的光学部件41、42、43同样地设置在第1封装22与磁屏蔽体38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。
此处，在第1封装22的窗部23以外的部分是由对激励光具有透过性的材料构成的情况下，可以使第1封装22的窗部23以外的部分与窗部23一体地形成。并且，在第1封装22的窗部23以外的部分是由对激励光不具有透过性的材料构成的情况下，第1封装22的窗部23以外的部分可以与窗部23分体地形成，并利用公知的接合方法将它们接合。
此外，优选第1封装22内为气密空间。由此，能够使第1封装22内部成为减压状态或惰性气体封入状态，其结果是，能够提高原子振荡器1的特性。
此外，在第1封装22内，收纳有调节光射出部21的温度的温度调节元件或温度传感器等(未图示)。作为该温度调节元件，例如可举出发热电阻体(加热器)、帕尔贴元件等。
根据这样的第1封装22，能够允许从光射出部21向第1封装22外射出激励光，并且能够将光射出部21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、光检测部32、线圈35、导热部8、散热部9、收纳它们的磁屏蔽体38、加热器33以及温度传感器34。
[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、氖等稀有气体、氮等惰性气体作为缓冲气体而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具有：主体部311，其具有贯通孔311a；以及一对窗部312、313，它们封闭该贯通孔311a的两个开口。由此，形成封入有上述那样的碱金属的内部空间S。
此外，主体部311的一部分形成朝外侧突出的突出部314，突出部314的内侧作为液体蓄积部315发挥作用。该液体蓄积部315是将碱金属的一部分作为剩余部分而以液体状存留的部分。如后述那样，通过使该液体蓄积部315的温度低于周边部，能够在液体蓄积部315内进行凝结并存留。
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的接合的观点来看，优选使用玻璃材料、硅材料。
这样的主体部311与窗部312、313气密接合。由此，能够使气室31的内部空间S成为气密空间。
主体部311与窗部312、313的接合方法可根据它们的构成材料来决定，没有特别限定，例如，可以使用基于粘接剂的接合方法、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对于激励光LL的透过性即可，没有特别限定，例如可举出硅材料、玻璃材料、石英等。
这样的各窗部312、313具有对于来自上述光射出部21的激励光LL的透过性。而且，一个窗部312使向气室31内射入的激励光LL透过，另一个窗部313使从气室31内射出的激励光LL透过。
此外，气室31利用加热器33进行加热，被调温到规定温度。
[光检测部]
光检测部32具有检测透过气室31内的激励光LL(共振光1、2)的强度的功能。
该光检测部32只要能够检测上述那样的激励光即可，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)。
此外，在本实施方式中，光检测部32收纳在磁屏蔽体38内，但也可以设置在磁屏蔽体38的外侧。在该情况下，在磁屏蔽体38，形成有供通过气室31的激励光LL通过的窗部。
[线圈]
线圈35具有通过通电而在内部空间S产生沿着激励光LL的轴a的方向(平行的方向)的磁场的功能。由此，通过塞曼分裂，能够扩大存在于内部空间S的碱金属原子的简并的不同能级之间的差距，提高分辨率，减小EIT信号的线宽。
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变磁场而成的磁场。
该线圈35没有特别限定，例如，可以以构成螺线管型的方式沿着气室31的外周卷绕地设置，或者以构成亥姆霍兹型的方式使一对线圈隔着气室31相对。
在本实施方式中，线圈35由螺线管型构成，被卷绕在导热部8、气室31以及散热部9的外侧。
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。
[磁屏蔽体]
磁屏蔽体38由外形形状呈块状的壳体构成，在内部收纳有线圈35、导热部8、气室31以及散热部9。该磁屏蔽体38具有磁屏蔽性，并具有从外部磁场对气室31内的碱金属进行屏蔽的功能。由此，能够实现线圈35的磁场在磁屏蔽体38内的稳定性的提高。由此，能够实现原子振荡器1的振荡特性的提高。
此外，在磁屏蔽体38的第1单元2侧的壁部，设置有沿其厚度方向贯通的窗部382。由此，从光射出部21射出的光能够经由窗部382入射到气室31内。
作为这样的磁屏蔽体38的构成材料，使用具有磁屏蔽性的材料，例如可举出Fe、各种铁系合金(硅铁、坡莫合金、铁基非晶态合金(amorphous)、铁硅铝、可伐合金)等软磁性材料，其中，出于磁屏蔽性优异这样的观点，优选使用可伐合金、坡莫合金等Fe-Ni系合金。
此外，从磁屏蔽体38例如突出有多个引脚(未图示)，它们经由布线与光检测部32、加热器33、温度传感器34以及线圈35电连接。此外，所述各引脚通过未图示的连接器等与布线基板电连接。作为该连接器，例如可以使用挠性基板或呈插口状的连接器等。
[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，能够使气室31中的碱金属维持为期望浓度的气体状。
该加热器33通过通电来发热，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可以使用等离子体CVD、热CVD那样的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀等干式镀覆法、溶胶凝胶法等来形成。
此处，在将该发热电阻体设置在气室31的激励光LL的入射部或射出部的情况下，该发热电阻体由具有对于激励光的透过性的材料构成，具体而言，例如由ITO(Indium TinOxide：铟锡氧化物)、IZO(Indium Zinc Oxide：铟锌氧化物)、In3O3、SnO2、含Sb的SnO2、含Al的ZnO等氧化物等透明电极材料构成。
此外，加热器33在磁屏蔽体38的外侧，隔着热传导率相对较高的导热板39与磁屏蔽体38连接。如上所述，加热器33通过通电来发热，因此，在发热时会产生磁场。但是，由于加热器33被设置在磁屏蔽体38的外侧，因此，能够有效地抑制从加热器33产生的磁场对气室31内的由线圈35产生的磁场带来影响。
此外，加热器33只要能够对气室31进行加热即可，没有特别限定，加热器33可以不与气室31接触。此外，也可以使用帕尔贴元件来替代加热器33、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的温度控制部62电连接而被通电控制。
[温度传感器]
温度传感器34检测加热器33或者气室31的温度。并且，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，能够使气室31内的碱金属原子维持期望的温度。
此外，温度传感器34的设置位置没有特别限定，例如可以设置在加热器33上，也可以设置在气室31的外表面上。
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经由未图示的布线，与后述的控制部6的温度控制部62电连接。
(光学部件)
在上述那样的第1单元2和第2单元3之间，配置有多个光学部件41、42、43。该多个光学部件41、42、43分别被设置在上述第1封装22内的光射出部21与上述气室31之间的光轴(轴a)上。
此外，在本实施方式中，从第1单元2侧朝向第2单元3侧，依次配置有光学部件41、光学部件42、光学部件43。
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内的碱金属原子因线圈35的磁场而发生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射线偏振的激励光，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。其结果是，由于期望的能级的碱金属原子的数量相对于其它能级的碱金属原子的数量相对地变少，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内的碱金属原子因线圈35的磁场而发生塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射圆偏振的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，能够使碱金属原子塞曼分裂后的多个能级中的期望的能级的碱金属原子的数量相对于其它能级的碱金属原子的数量相对多。因此，显现期望的EIT现象的原子数增加，期望的EIT信号增大，其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡特性。
此外，光学部件41的平面观察形状不限于此，例如可以是四边形、五边形等多边形。
在这样的光学部件41的第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(减小)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，利用光学部件42、43来调整被上述光学部件41转换为圆偏振的激励光的强度。
在本实施方式中，光学部件42、43分别为板状。
此外，光学部件42、43的平面观察形状不限于此，例如，可以是四边形、五边形等多边形。
此外，光学部件42以及光学部件43彼此的减光率可以相同，也可以不同。
此外，光学部件42、43可以分别具有减光率在上侧和下侧连续地或阶段性地不同的部分。在该情况下，例如相对于布线基板，调整光学部件42、43的上下方向的位置，由此，能够调整激励光的减光率。
此外，光学部件42、43也可以分别具有减光率在周向上连续地或断续地不同的部分。在该情况下，通过使光学部件42、43旋转，能够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。并且，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不限于上述的种类、配置顺序、数量等。例如，光学部件41、42、43不限于λ/4波长板或减光滤光器，也可以是透镜、偏光板等。
[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以及光射出部21的功能。
在本实施方式中，控制部6由IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片构成。
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61；控制气室31中的碱金属的温度的温度控制部62；以及控制施加于气室31的磁场的磁场控制部63。
激励光控制部61根据上述光检测部32的检测结果，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根据上述光检测部32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，虽然没有图示，但激励光控制部61具有电压控制型石英振荡器(振荡电路)，根据光检测部32的检测结果，对该电压控制型石英振荡器的振荡频率进行同步/调整，并作为原子振荡器1的输出信号进行输出。
此外，温度控制部62根据温度传感器34的检测结果，控制对加热器33的通电。由此，能够使气室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。
以上，对原子振荡器1的各部分进行了说明。
接下来，对导热部8、散热部9以及第2单元3的各部分的位置关系进行详细说明。
[导热部]
如图5所示，导热部8配置在气室31的外侧，并与气室31连接。该导热部8由热传导率相对较高的材料构成，具有将从加热器33产生的热传递到气室31的功能。此外，在本说明书中，将热能够在各部件之间移动的状态称作“连接”的状态。即，只要在各部件之间进行热的移动，各部件相接触的状态、不接触的状态(例如，经由粘接剂等使各部件固定的状态)也包含在“连接”的状态中。
如图6所示，导热部8由基部81和4个壁部82、83、84、85构成，其中，所述基部81以y轴方向为厚度方向，在从y轴方向观察时，呈四边形的板状，所述4个壁部82、83、84、85从基部81的缘部朝+y轴方向竖立设置。壁部82和壁部84在x轴方向上相对，壁部82位于+x轴侧，壁部84位于-x轴侧。此外，壁部83和壁部85在z轴方向上相对，壁部83位于+z轴侧，壁部85位于-z轴侧。这些壁部82～85连结起来，整体上呈筒状。此外，由基部81和各壁部82～85围着的部分成为供气室31的一部分插入的第1凹部86。
此外，基部81具有：位于-y轴侧的面811；在z轴方向上相对的面812和面813；以及在x轴方向上相对的面814和面815。在该基部81形成有第2凹部87，该第2凹部87在面811敞开，并在面812和面813敞开。该第2凹部87是供线圈35的一部分插入的部分。由此，线圈35能够与形成有第2凹部87的部分相应地缩小外径。由此，能够实现原子振荡器1的小型化。
此外，在壁部82中，设置有沿其厚度方向贯通的窗部821，在壁部84，设置有沿其厚度方向贯通的窗部841。各窗部821、841在从x轴方向观察时是重合的。由此，在将气室31插入到第1凹部86内的状态下，激励光LL能够依次经由窗部821、气室31的窗部312、313、窗部841而入射到光检测部32。
[散热部]
如图5所示，散热部9配置在气室31的外侧，并与气室31连接。该散热部9由热传导率相对较高的材料构成，具有对气室31的热进行散热的功能。
此外，如图7所示，散热部9可以分为：基部91，其以y轴方向为厚度方向，在从y轴方向观察时，呈四边形的板状；以及4个壁部92、93、94、95，它们从基部91的缘部朝-y轴方向竖立设置。壁部92和壁部94在x轴方向上相对，壁部92位于+x轴侧，壁部94位于-x轴侧。此外，壁部93和壁部95在z轴方向上相对，壁部93位于+z轴侧，壁部95位于-z轴侧。
被基部91和各壁部92～95围着的部分成为供气室31的一部分插入的第3凹部96。此外，各壁部92～95的厚度比导热部8的壁部82～85厚。
在基部91，形成有在面对第3凹部96的面敞开的第4凹部97。该第4凹部97为供气室31的突出部314插入的部分。
另外，原子振荡器1、尤其是气室31被相对小型化，小至在对气室31进行加热时其整体能被大致均匀地加热的程度。因此，难以使气室31具有温度分布。即，难以在气室31中形成温度低于周边部的低温部。
但是，在原子振荡器1中，散热部9与导热部8一并连接于气室31。由此，能够在气室31的与散热部9对应的部分形成低温部。因此，能够使剩余部分的碱金属在内部空间S的低温部附近凝结。并且，在本发明中，通过调整导热部8以及散热部9的配置位置，能够容易地控制在内部空间S内存留剩余部分的位置。因此，能够容易地将剩余部分存留在远离激励光LL通过的部分的位置。其结果是，能够有效地抑制因剩余部分遮挡激励光LL导致的原子振荡器1的特性的下降。此外，导热部8与散热部9被分离地设置。由此，能够防止热从导热部8直接传递到散热部9，在原子振荡器1中，能够有效地发挥上述效果。
作为构成这样的导热部8以及散热部9的材料，没有特别限定，例如，可以使用各种金属材料等、热传导率相对较高的金属材料。此外，构成导热部8以及散热部9的材料，优选为热传导率比构成气室31的材料高的材料。由此，在原子振荡器1中，能够更有效地发挥上述效果。
[构成第2单元的各部分的位置关系]
接下来，对构成第2单元3的各部分的位置关系进行详细说明。
在原子振荡器1中，导热部8以及散热部9以如下方式配置在气室31的外侧：将气室31插入到导热部8的第1凹部86，将气室31的从第1凹部86突出的部分插入到散热部9的第3凹部96。并且，在该状态下，气室31与导热部8以及散热部9分别连接。具体而言，气室31和导热部8在导热部8的基部81以及壁部82～85的内侧的面处相连接。此外，气室31和散热部9在散热部9的基部91以及壁部92～95的内侧的面处相连接。
此外，在导热部8、气室31以及散热部9的外侧设置有线圈35，并且，在线圈35的外侧设置有磁屏蔽体38。磁屏蔽体38与导热部8以及散热部9分别连接。具体而言，磁屏蔽体38与导热部8的基部81的面811、面812、面813、面814以及面815连接。并且，磁屏蔽体38与散热部9的基部91以及各壁部92～95的外侧的面连接。
此外，在磁屏蔽体38的外侧连接有加热器33。该加热器33隔着导热板39设置在磁屏蔽体38的-y轴侧的壁部381上。
这样，散热部9被配置在气室31的与导热部8相反的一侧，加热器33、导热部8、气室31以及散热部9从-y轴侧朝+y轴侧依次排列。通过这样的结构，能够利用加热器33有效地对气室31进行加热，并且，能够使散热部9尽可能地远离加热器33。由此，导热部8有效地使从加热器33产生的热传递到气室31，散热部9有效地使气室31的热排出。因此，能够可靠地在气室31内形成低温部。以下，对从加热器33产生的热逐步传递的过程进行说明。
从加热器33产生的热经由导热板39传递到磁屏蔽体38的-y轴侧的壁部381。利用该导热板39，从加热器33产生的热被均匀地传递到磁屏蔽体38的壁部381。
传递到壁部381的热Q被传递到导热部8。此处，如上所述，在基部81形成有供线圈35的一部分插入的第2凹部87。因此，通过将线圈35的一部分插入到第2凹部87内，能够使面811和面812～面815与磁屏蔽体38分别连接。由此，热Q的一部分作为热Q1而从面811传递到基部81，热Q的剩余部分作为热Q2而从面811～面815传递到基部81。这样，利用第2凹部87，能够将线圈35的一部分配置在导热部8与磁屏蔽体38之间，并且，能够充分确保与基部81(导热部8)连接的部分的面积，从而有效地使热从磁屏蔽体38传递到导热部8。
此外，传递到基部81的热Q1+Q2中的一部分作为热Q3直接传递到气室31，剩余部分作为热Q4经由壁部82～85传递到气室31。这样，导热部8通过5个面与气室31连接，因此，能够充分确保导热部8与气室31连接的部分的面积。因此，能够有效地使热从导热部8传递到气室31。
并且，传递到气室31的包含一对窗部312、313的壁部的热Q3、Q4被传递到内部空间S。
进而，气室31的热中的一部分作为热Q5传递到散热部9的各壁部92～95的内侧面，剩余部分作为热Q6传递到散热部9的基部91。而且，热Q6的一部分作为热Q7从气室31的突出部314传递到散热部9的第4凹部97的内侧面(突出部314)。这样，由于气室31和散热部9通过多个面进行连接，因此，能够可靠地进行气室31的散热。此外，通过散热部9而从气室31散出的热经由磁屏蔽体38散出到外部。
如上所述，对于气室31，由加热器33产生的热从导热部8传递，并利用散热部9而从与导热部8相反的一侧散出。因此，能够在相对较小的气室31中形成温度低于周边部的低温部。
此外，在壁部82形成有窗部821，在壁部84形成有窗部841，因此，激励光LL通过比散热部9靠导热部8侧的位置。即，一对窗部312、313中的激励光LL通过的部分相比于散热部9更靠导热部8侧。由此，激励光LL能够通过被可靠地加热的区域，由此，能够防止碱金属在激励光LL通过的部分发生凝结。由此，有利于原子振荡器1的振荡特性的提高。
此外，如上所述，导热部8的壁部82～85的厚度小于散热部9的壁部92～95的厚度。由此，壁部82～85的+y轴方向的端面的面积之和小于壁部92～95的-y轴方向的端面的面积之和。由此，与壁部82～85和壁部92～95为相同厚度的情况相比，能够抑制热经由导热部8与散热部9的间隙G(例如，空气)而从导热部8传递到散热部9。由此，原子振荡器1能够更进一步发挥上述效果。
另外，在间隙G中，例如可以填充有树脂粘接剂等、热传导率相对较低的材料。
并且，内部空间S的与散热部9对应的区域被设置在与激励光LL通过的部分不同的位置，因此，能够更有效地防止作为液体的剩余部分遮挡激励光LL的光路。因此，能够更有效地抑制由剩余部分的碱金属导致的原子振荡器1的特性的下降。
此外，由于在气室31形成有突出部314(液体蓄积部315)，因此，剩余部分的碱金属容易存留在液体蓄积部315中。因此，能够更有效地防止剩余部分遮挡激励光LL的光路。
＜第2实施方式＞
接下来，对本发明第2实施方式进行说明。
图8是示出本发明的第2实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)具有的第2单元的剖视图。
本实施方式除了导热部的结构不同以外，与上述第1实施方式相同。
此外，在以下的说明中，对于第2实施方式，以与第1实施方式的不同之处为中心进行说明，对于相同事项，省略其说明。并且，在图8中，对于与上述实施方式相同的结构，标注相同的标号。
如图8所示，在导热部8A的基部81省略了第2凹部87，导热部8A的基部81的厚度小于第1实施方式的导热部8的基部81的厚度。由此，能够配置相对较大的线圈35A。并且，能够容易地制造省略了第2凹部87的导热部8A。
通过这样的本实施方式，也能够起到与上述第1实施方式相同的效果。
以上说明的那样的量子干涉装置以及原子振荡器可以被组装到各种电子设备中。这样的电子设备具有优异的可靠性。
2.电子设备
图9是示出在利用了GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器(量子干涉装置)的情况下的概略结构的图。
图9所示的定位系统100由GPS卫星200、基站装置300以及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例如具有：接收装置302，其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。
此处，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10是示出本发明的移动体的一例的图。
在该图中，移动体1500具有车体1501和4个车轮1502，并构成为通过设置在车体1501上的未图示的动力源(发动机)来使车轮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。
此外，具有本发明的量子干涉装置以及原子振荡器备的电子设备不限于上述设备，例如也可以应用于移动电话、数字照相机、喷射式喷出装置(例如喷墨打印机)、个人计算机(移动型个人计算机、笔记本型个人计算机)、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼器、电子记事本(包含带通信功能的)、电子词典、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、电子望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖仪、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、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，但本发明不限于此。
此外，本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体的各部分的结构可以置换为发挥相同功能的任意结构，此外，也可以附加任意结构。
此外，本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体可以使上述各实施方式中的任意的结构相互组合。
此外，导热部的各壁部以及散热部的各壁部的各自的厚度可以相同。
此外，关于线圈，可以以构成亥姆霍兹型的方式使一对线圈隔着气室相对。
此外，构成第2单元的各部分可以分别被固定。作为其固定方法，没有特别限定，例如可以通过基于粘接剂等的粘接、焊接、或者通过使各部件彼此嵌合来进行固定。
此外，构成第2单元的各部分可以通过焊接来分别固定。

Claims (11)

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，在所述气室中封入有金属原子；
加热部，其与所述气室并排地配置于所述气室的一侧，对所述气室进行加热；
导热部，其位于所述气室与所述加热部之间，所述导热部与所述气室连接并将从所述加热部产生的热传递到所述气室；以及
散热部，其被设置在所述气室的与所述加热部相反的一侧，并且以与所述导热部分离的方式与所述气室连接，对所述气室的热进行散热。
2.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述气室具有透过光的一对窗部，
所述散热部与各所述窗部连接。
3.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述气室具有透过光的一对窗部，
所述导热部与各所述窗部连接。
4.根据权利要求2所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述气室中的所述光通过的区域比所述散热部侧靠所述导热部侧。
5.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述量子干涉装置具有在所述气室内产生磁场的线圈，
所述导热部、所述气室以及所述散热部位于所述线圈的内侧，
所述加热部位于所述线圈的外侧。
6.根据权利要求5所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述量子干涉装置具有磁屏蔽体，该磁屏蔽体具有磁屏蔽性，且位于所述线圈与所述加热部之间。
7.根据权利要求6所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述加热部与所述磁屏蔽体连接。
8.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其特征在于，
所述导热部的所述散热部侧的端部与所述散热部的所述导热部侧的端部相对，且面积彼此不同。
9.一种原子振荡器，其特征在于，其具有权利要求1所述的量子干涉装置。
10.一种电子设备，其特征在于，其具有权利要求1所述的量子干涉装置。
11.一种移动体，其特征在于，其具有权利要求1所述的量子干涉装置。
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