CN107231152B

CN107231152B - 量子干涉装置、原子振荡器以及电子设备

Info

Publication number: CN107231152B
Application number: CN201710181972.9A
Authority: CN
Inventors: 牧义之
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Microcore Technology Co
Priority date: 2016-03-25
Filing date: 2017-03-24
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2037-03-24
Also published as: US20170279455A1; CN107231152A; JP2017175035A; JP6728850B2; US10523226B2

Abstract

量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。提供特性优异并能实现低高度化的小型的量子干涉装置，此外提供具有该量子干涉装置的原子振荡器、电子设备以及移动体。量子干涉装置具有：具有设置面的基体、密封有碱金属原子的原子室、射出激励所述碱金属原子的光的光源、检测透过所述原子室的所述光的光检测部、以及支承部件，所述支承部件将所述原子室、所述光源以及所述光检测部以在沿着所述设置面的方向上排列的状态一并支承于所述设置面。

Description

量子干涉装置、原子振荡器以及电子设备

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转变来进行振荡的原子振荡器(例如参照专利文献1)。此外，利用量子干涉效应的原子振荡器比利用双共振现象的原子振荡器容易小型化，因此，近年来，被期待装配于各种设备。

例如，专利文献1所述的原子振荡器具有使光源、光检测器件以及蒸气室(原子室)一体化的芯片级器件和用于悬架该芯片级器件的悬架装置。由此，通过使光源、光检测器件以及蒸气室一体化，能够实现原子振荡器的小型化。

专利文献1：日本专利第4972550号说明书

发明内容

在原子振荡器中，为了得到良好的振荡特性，一般而言，在光源与原子室之间需要存在某种程度的距离。在专利文献1所述的原子振荡器中，沿高度方向并排地配置光源、光检测器件以及蒸气室。因此，专利文献1的原子钟系统存在难以实现低高度化的问题。

本发明的目的在于提供特性优异并能实现低高度化的小型的量子干涉装置，此外提供具有该量子干涉装置的原子振荡器、电子设备以及移动体。

通过下述的本发明来达成上述目的。

本发明的量子干涉装置具有：基体，其具有设置面；原子室，其密封有碱金属原子；光源，其射出激励所述碱金属原子的光；光检测部，其检测透过所述原子室的所述光；以及支承部件，其将所述原子室、所述光源以及所述光检测部以在沿着所述设置面的方向上排列的状态一并支承于所述设置面。

根据这样的量子干涉装置，由于支承部件将原子室、光源以及光检测部一并(一体地)支承于设置面，能够使它们一并收纳在一个小型的封装件内。并且，由于支承于支承部件的原子室、光源以及光检测部在沿着设置面的方向排列，因此，即使充分确保原子室与光源之间的必要距离，也能够实现量子干涉装置的低高度化。因此，能够提供特性(例如振荡特性，下同)优异并能实现低高度化的小型的量子干涉装置。

本发明的量子干涉装置中优选为：具有固定所述原子室、所述光源以及所述光检测部的相对位置关系的固定部件，所述支承部件使用导热率比所述固定部件低的材料构成。

由此，能够减少原子室、光源以及光检测部的相对位置关系偏移而振荡特性下降。此外，能够减少经过支承部件的、原子室、光源以及光检测部与基体之间的导热。此外，无论原子室、用于加热光源的加热器的数量、配置如何，利用固定部件的高导热性，能够使包括原子室以及光源的原子室单元内的温度分布均匀。

本发明的量子干涉装置中优选为：所述固定部件使用金属材料构成。

由此，能够使固定部件的机械强度以及导热率优异。

本发明的量子干涉装置中优选为：所述支承部件使用树脂材料构成。

由此，能够确保支承部件的必要的机械强度，并提高支承部件的热阻。

本发明的量子干涉装置中优选为：具有加热器，所述加热器与所述原子室、所述光源以及所述光检测部一并支承于所述支承部件，对所述光源进行加热，所述加热器与所述光源之间的距离比所述加热器与所述原子室之间的距离小。

由此，能够高精度地进行光源的温度控制。因此，能够减小来自光源的光伴随光源的温度变动的波长变动。

本发明的量子干涉装置中优选为：所述原子室的与所述设置面相反一侧的端和所述设置面之间的距离比所述光源与所述光检测部之间的距离小。

由此，相比于沿着与设置面垂直的方向排列原子室、光源以及光检测部的情况，能够实现量子干涉装置的低高度化。

本发明的量子干涉装置中优选为：在沿所述原子室与所述光源排列的方向观察时，所述原子室的沿着所述设置面的方向上的长度比所述原子室的与所述设置面垂直的方向上的长度大。

由此，能够确保从光源向原子室的光的必要照射面积，并实现原子室的低高度化。

本发明的量子干涉装置中优选为：所述量子干涉装置具有封装件，该封装件具有收纳所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述支承部件的内部空间，所述内部空间的压力低于大气压，所述基体构成所述封装件的一部分。

由此，能够减少包括原子室以及光源的原子室单元与封装件之间的导热。因此，能够使量子干涉装置的振荡特性优异，量子干涉装置实现低耗电。

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，能够提供特性优异并能实现低高度化的小型的原子振荡器。

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，能够提供具有特性优异并能实现低高度化的小型的量子干涉装置的电子设备。

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，能够提供具有特性优异并能实现低高度化的小型的量子干涉装置的移动体。

附图说明

图1是示出本发明第1实施方式的原子振荡器的剖视图。

图2是示出图1所示的原子振荡器具有的封装部的概要结构的剖视图。

图3是示出图2所示的封装部的内部结构的俯视图。

图4是从光源侧观察图2所示的封装部具有的原子室的剖视图。

图5是示出本发明第2实施方式的原子振荡器具有的封装部的概要结构的剖视图。

图6是示出图5所示的封装部具有的支承部件的俯视图。

图7是示出本发明第3实施方式的原子振荡器具有的封装部的概要结构的剖视图。

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概要结构的图。

图9是示出具有本发明的原子振荡器的移动体(汽车)的结构的立体图。

标号说明

1：原子振荡器；1A：原子振荡器；1B：原子振荡器；2：原子室单元；2B：原子室单元；3：封装件；4：支承部件；4A：支承部件；5：控制部；10：封装部；10A：封装部；10B：封装部；21：原子室；22：光源；23：光学系统；24：光检测部；25：加热器；26：温度传感器；27：线圈；27B：线圈；28：基板；29：连接部件；31：基体；32：盖体；33：外部端子；41：框体；42：片部件；43：片部件；44：脚部；45：梁部；46：板部；47：柱部；51：光源控制部；52：温度控制部；53：磁场控制部；100：定位系统；200：GPS卫星；211：主体部；212：透光部；213：透光部；214：贯通孔；231：遮光部件；232：光学部件；233：光学部件；300：基站装置；301：天线；302：接收装置；303：天线；304：发送装置；311：设置面；400：GPS接收装置；401：天线；402：卫星接收部；403：天线；404：基站接收部；421：梁部；431：梁部；441：贯通孔；461：贯通孔；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；H：高度；H1：高度；H2：高度；H3：高度；L：光；L1：距离；L2：距离；L3：长度；L4：长度；LL：光；S：内部空间；S1：内部空间；a：光轴；W1：宽度；W2：宽度；W3：宽度。

具体实施方式

下面，根据附图所示的优选实施方式，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

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。另外，下面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，也能够适用于例如磁传感器、量子存储器等。

<第1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剖视图。

图1所示的原子振荡器1是利用量子干涉效应(CPT：Coherent PopulationTrapping)的原子振荡器，该量子干涉效应是在对碱金属原子同时照射特定的不同波长的两个共振光时产生这两个共振光不被碱金属吸收而透过的现象。另外，该量子干涉效应的现象也称作电磁诱导透明(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)现象。

如图1所示，该原子振荡器1具有产生量子干涉效应的封装部10和控制封装部10的控制部5。此处，封装部10具有原子室21、光源22、光学系统23、光检测部24、加热器25、温度传感器26、以及线圈27。此外，控制部5具有光源控制部51、温度控制部52、磁场控制部53。首先，以下，说明原子振荡器1的概要。

在该原子振荡器1中，光源22使光LL沿着光轴a经由光学系统23向原子室21照射，光检测部24检测透过原子室21的光LL。

原子室21具有透光性，在原子室21内密封了碱金属(金属原子)。碱金属具有由彼此不同的两个基态和激发态构成的三能级系统的能级。此外，原子室21内的碱金属被加热器25加热，成为气体状态。此外，原子室21内的碱金属由线圈27施加期望方向的磁场，进行塞曼分裂。

从光源22射出的光LL包含频率不同的两种光。在这两种光成为频率差与相当于原子室21内的碱金属的两个基态间的能量差的频率一致的共振光对时，产生EIT现象。

光源控制部51根据光检测部24的检测结果，以产生EIT现象的方式，控制前述的从光源22射出的光L所包含的两种光的频率。此外，光源控制部51具有压控型石英振荡器(未图示)，该压控型石英振荡器的振荡频率根据光检测部24的检测结果而受到控制。并且，该压控型石英振荡器(VCXO)的输出信号作为原子振荡器1的时钟信号输出。

此外，温度控制部52根据检测原子室21的温度的温度传感器26的检测结果，控制对加热器25的通电，使得原子室21内达到期望的温度。此外，磁场控制部53控制对线圈27的通电，使得线圈27产生的磁场恒定。

这样的控制部5设在IC芯片上，该IC芯片例如安装在装配封装部10的基板上。另外，控制部5也可以设在封装部10内。

以上说明了原子振荡器1的概要。在这样的原子振荡器1中，为了得到良好的振荡特性，需要在某种程度上增大原子室21内的光LL的宽度，但由于从光源22射出的光LL的辐射角度比较小，因此，需要在光源22与原子室21之间确保某种程度的距离。另一方面，近年来，要求利用量子干涉效应的原子振荡器进一步小型化(具体而言是低高度化)。因此，为了响应该要求，原子振荡器1具有的封装部10具有考虑到光源22以及原子室21等的配置的结构。以下，对封装部10进行详述。

图2是示出图1所示的原子振荡器具有的封装部的概要结构的剖视图。图3是示出图2所示的封装部的内部结构的俯视图。图4是从光源侧观察图2所示的封装部具有的原子室的剖视图。另外，在各图中，为了便于说明，如箭头那样示出彼此垂直的X轴、Y轴以及Z轴，将各箭头的前端侧设为“+”、基端侧设为“-”。此外，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”、与Z轴平行的方向称作“Z轴方向”。此外，将图2中的上侧(+Z轴方向侧)称为“上”、下侧(-Z轴方向侧)称为“下”。

如图2所示，原子振荡器1具有的封装部10具有：产生前述那样的量子干涉效应的原子室单元2、收纳原子室单元2的封装件3、以及收纳在封装件3内并将原子室单元2支承于封装件3的支承部件4。另外，在封装件3的外侧可以根据需要设置磁屏罩。下面，依次说明封装部10的各部。

<原子室单元>

原子室单元2包括原子室21、光源22、光学系统23、光检测部24、加热器25、温度传感器26、基板28、一对连接部件29、以及线圈27，它们被单元化。具体而言，在基板28的一面装配有光源22、加热器25、温度传感器26以及一对连接部件29，原子室21和光学系统23由一对连接部件29保持，并且光检测部24与一对连接部件29接合。

[原子室]

如图2和图3所示，原子室21具有：具有柱状贯通孔214的主体部211、以及封闭该贯通孔214的两侧开口的一对透光部212、213。由此，形成密封气体状的铷、铯、纳等碱金属的内部空间S。另外，在内部空间S内，可以根据需要，与碱金属气体一同密封氩、氖等稀有气体、氮等惰性气体作为缓冲气体。

各透光部212、213具有对于来自光源22的光LL的透射性。并且，一个透光部212透过向内部空间S射入的光LL，另一个透光部213透过从内部空间S射出的光LL。构成该透光部212、213的材料没有特别限定，例如可举出玻璃材料、石英等。

此外，构成原子室21的主体部211的材料没有特别限定，可举出硅材料、陶瓷材料、金属材料、树脂材料、玻璃材料、石英等。

并且，各透光部212、213与主体部211气密地接合。由此，能够使原子室21的内部空间S成为气密空间。原子室21的主体部211与透光部212、213的接合方法根据它们的构成材料而确定，没有特别限定，例如可以采用使用粘接剂的接合方法、直接接合法、阳极接合法等。

如图4所示，这样的原子室21在从沿光轴a的方向即X轴方向观察时，即沿着原子室21与光源22并排的方向观察时，原子室21的沿Y轴方向的长度即宽度W1大于沿Z轴方向的长度即高度H1。此外，关于内部空间S，也是在从X轴方向观察时，内部空间S的沿Y轴方向的长度即宽度W2大于沿Z轴方向的长度即高度H2。此处，宽度W2与高度H2的比W2/H2例如为1.1以上2.0以下。宽度W2与内部空间S的沿X轴方向的长度L4同等程度或比其更长，例如为2mm以上10mm以下。此外，宽度W1与原子室21的沿X轴方向的长度L3同等程度。

另外，贯通孔214的横截面(与光轴a垂直的方向上的截面)、即内部空间S的横截面形状没有特别限定，例如可举出圆形、楕圆形、四边形等多边形等。

[光源]

光源22具有射出能够激励原子室21中的碱金属原子的光LL的功能。该光源22如果能够射出前述的包含共振光对的光LL，则没有特别限定，例如优选使用垂直共振器面发射激光器(VCSEL)等半导体激光器等的发光元件。

如图4所示，与来自该光源22的光LL的光轴a垂直的截面的形状(光束剖面)优选为楕圆或长圆。由此，能够有效地对原子室21的内部空间S的碱金属大范围地照射光LL。此处，关于光LL，在内部空间S内，从沿光轴a的方向即X轴方向观察时，光LL的沿Y轴方向的长度即宽度W3大于沿Z轴方向的长度即高度H3。此外，宽度W3比前述的宽度W2稍小，此外，高度H3比前述的高度H2稍小。另外，即使光源22自身不射出前述那样的截面形状的光LL，也能够利用后述的遮光部件231实现前述那样的光LL的截面形状。

[光学系统]

光学系统23设在光源22与原子室21之间，具有遮光部件231和光学部件232、233。在本实施方式中，沿着光轴a从光源22侧向原子室21侧依次配置遮光部件231、光学部件232以及光学部件233。

遮光部件231是具有遮光性的膜状的部件，设在光学部件232的一个面上。该遮光部件231的构成材料如果具有遮光性，则没有特别限定，例如能够使用树脂材料、金属材料等。此外，基于防止射入遮光部件231的光LL成为杂散光的观点，遮光部件231优选具有抗反光性。此外，遮光部件231能够使用公知的成膜法形成在光学部件232上。

该遮光部件231具有使光LL的一部分通过的开口，除了该开口的部分具有遮光性。该开口的形状与前述的内部空间S的横截面形状相应地确定，没有特别限定，例如呈圆形或四边形。在本实施方式中，如前所述，由于内部空间S的横截面形状的宽度大于高度，与此对应地，优选遮光部件231的开口也同样宽度大于高度。通过使光LL通过这样的遮光部件231的开口，能够调整射入内部空间S的光LL的形状，并且实现该光LL的宽度方向上的强度分布的均匀化。

光学部件232为减光滤光器(ND滤光器)。由此，能够调整(减少)射入原子室21的光LL的强度。因此，即使在光源22的输出较大的情况下，也能够使射入原子室21的光LL成为期望的光量。

光学部件233为1/4波长板。由此，能够将来自光源22的光LL从直线偏振转换为圆偏振(右圆偏振或左圆偏振)。通过使用圆偏振的光LL，能够使显现期望的EIT现象的原子数增大，增大期望的EIT信号的强度。其结果是能够使原子振荡器1的振荡特性提高。

另外，除了前述的遮光部件231、光学部件232、233之外，光学系统23还可以具有透镜、偏振板等其他光学部件。此外，根据来自光源22的光LL的强度的不同，能够省略光学部件232。此外，遮光部件231、光学部件232、233的排列顺序不限于前述的顺序，是任意的。

[光检测部]

光检测部24具有检测透过原子室21内的光LL(更具体而言是共振光对)的强度的功能。该光检测部24使用粘接剂等与1对连接部件29接合。光检测部24如果能够检测上述的光LL，则没有特别限定，例如能够使用太阳能电池、光电二极管等光检测器(受光元件)。

[加热器]

加热器25具有通过通电而发热的发热电阻体(加热部)。该加热器25如前所述设在基板28上。并且，来自加热器25的热量经由基板28以及一对连接部件29传递至原子室21。由此，加热原子室21(更具体而言是原子室21中的碱金属)。此外，在本实施方式中，来自加热器25的热量经由基板28还传递至光源22。

此外，加热器25与原子室21分离。由此，能够抑制由于对加热器25的通电而产生的无用磁场给原子室21内的金属原子带来不利影响。

[温度传感器]

温度传感器26具有检测光源22、加热器25或原子室21的温度的功能。温度传感器26没有特别限定，能够使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。该温度传感器26设在基板28上。因此，温度传感器26经由基板28检测光源22或加热器25的温度。或者，温度传感器26经由基板28以及一对连接部件29检测原子室21的温度。另外，温度传感器26的设置位置不限于此，例如可以在连接部件29上，可以在加热器25上，还可以在原子室21的外表面上。

[连接部件(固定部件)]

如图3所示，一对连接部件29设置成夹着原子室21，与透光部212、213分别接触。此外，一对连接部件29分别形成为避开光LL的通过区域。图3所示的连接部件29具有嵌合原子室21的凹部。通过该嵌合，原子室21固定于连接部件29。此外，在连接部件29的一个端面上通过粘接剂等固定有配置光源22的基板28。并且，在连接部件29的另一个端面上通过粘接剂等固定有光检测部24。由此，通过连接部件29固定原子室21、光源22以及光检测部24的相对位置关系。另外，一对连接部件29的形状如果至少能够固定原子室21、光源22以及光检测部24的相对位置关系，则不限于图示的形状。此外，一对连接部件29可以一体化，各连接部件29也可以由多个部件构成。

由此，一对连接部件29分别对加热器25与原子室21的各透光部212、213进行热连接。由此，利用一对连接部件29的导热将来自加热器25的热量传递至各透光部212、213，从而能够加热各透光部212、213。此外，能够使加热器25与原子室21分离。因此，能够抑制对加热器25的通电而产生的无用磁场给原子室21内的碱金属原子带来不利影响。此外，由于能够减少加热器25的数量，例如减少用于对加热器25通电的布线的数量，结果能够实现原子振荡器1的小型化。

此外，在本实施方式中，在一对连接部件29的与原子室21相反的一侧的面上形成有用于配置线圈27的凹部。

这样的各连接部件29的构成材料优选使用导热性优异的材料，例如金属材料。此外，连接部件29的构成材料优选使用非磁性的材料，以不妨碍来自线圈27的磁场。

[线圈]

线圈27配置成绕光轴a包围一对连接部件29的外侧。该线圈27具有向原子室21内的碱金属施加磁场的功能。由此，通过塞曼分裂，扩大原子室21内的碱金属原子退化的不同能级间的能隙，能够提高分辨率。其结果是能够提高原子振荡器1的振荡频率的精度。

在本实施方式中，线圈27是绕光轴a卷绕地设置于原子室21的主体部211的外周的螺线管型线圈。另外，线圈27也可以是由在沿光轴a的方向上隔着原子室21相对设置的一对线圈构成的亥姆霍兹型线圈。

此外，线圈27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。

[基板]

基板28是导热性优异的基板，其一面上装配有前述的光源22、加热器25、温度传感器26以及一对连接部件29。此处，一对连接部件29分别通过例如粘接剂等接合。

这样的基板28具有支承前述的光源22、加热器25、温度传感器26以及一对连接部件29等的功能。此外，基板28具有向光源22以及一对连接部件29传递来自加热器25的热量的功能。

此外，在基板28上设有与光源22、加热器25、温度传感器26电连接的布线(未图示)。

这样的基板28的构成材料没有特别限定，例如可举出陶瓷材料、金属材料等，能够单独使用它们中的一种或组合使用两种以上。此外，基板28的构成材料优选使用非磁性的材料，以不妨碍来自线圈27的磁场。

另外，基板28的至少一部分可以与连接部件29或后述的支承部件4构成为一体。此外，也可以说，基板28构成前述的连接部件29的一部分。

[封装件]

如图2所示，封装件3具有收纳原子室单元2以及支承部件4的功能。另外，在封装件3内可以收纳前述的部件以外的部件。

如图2所示，该封装件3具有板状的基体31和有底筒状的盖体32(盖部)，盖体32的开口被基体31封闭。由此，形成收纳原子室单元2以及支承部件4的内部空间S1。此处，盖体32与原子室单元2以及支承部件4分离。由此，能够减少原子室单元2与盖体32之间的热干扰。

基体31具有经由支承部件4支承原子室单元2的设置面311(上表面)。该设置面311沿着包含X轴以及Y轴的面。此外，基体31例如是布线基板，在基体31的下表面设有多个外部端子33。这些多个外部端子33经由未图示的布线与设在基体31的上表面的多个内部端子(未图示)电连接。

该基体31的构成材料没有特别限定，例如能够使用树脂材料、陶瓷材料等，优选使用陶瓷材料。由此，能够实现构成布线基板的基体31，同时使内部空间S1的气密性优异。

在这样的基体31上接合有盖体32。基体31与盖体32的接合方法没有特别限定，例如能够使用钎焊、缝焊、能量束焊接(激光焊接、电子束焊接等)等。另外，在基体31与盖体32之间可以夹设用于接合它们的接合部件。

这样的封装件3的内部空间S1为气密空间。尤其是，内部空间S1为减压至低于大气压的减压状态(真空)。由此，能够有效地抑制经过内部空间S1的、原子室单元2与封装件3之间的热传递。因此，能够减小封装件3的外部的温度变化引起的原子室单元2的温度变化或者减少加热器25的功耗。

这样的盖体32的构成材料没有特别限定，例如能够使用树脂材料、陶瓷材料、金属材料等，优选使用铁镍钴合金、42合金、不锈钢等金属材料。由此，能够实现具有磁屏蔽性的盖体32，同时使内部空间S1的气密性优异。

[支承部件]

支承部件4具有将前述的原子室单元2支承于封装件3的基体31的设置面311的功能。具体而言，支承部件4以原子室单元2的原子室21、光源22以及光检测部24在沿着设置面311的方向上排列的姿势，将原子室单元2支承于设置面311。

此外，支承部件4具有减少原子室单元2与外部之间的热传递的功能。由此，能够高精度地进行原子室21或光源22等的温度控制。

如图2所示，支承部件4具有框体41、两个片部件42、43、以及脚部44。

如图3所示，框体41设置成在从Z轴方向观察时，包围原子室单元2的周围。该框体41的构成材料如果是导热性较低的材料，则没有特别限定，例如优选使用树脂材料、陶瓷材料等非金属，进一步优选使用树脂材料。在主要利用树脂材料构成框体41的情况下，能够提高框体41的热阻，此外，即使框体41的形状复杂，也能够使用例如注塑成型等公知方法来容易地制造框体41。

如图2所示，在这样的框体41的下表面接合有片部件42，此外，在框体41的上表面接合有片部件43。

片部件42、43例如分别为挠性布线基板。如图3所示，片部件42具有从与框体41接合的部分向框体41的内侧延伸的多个梁部421。同样，片部件43具有从与框体41接合的部分向框体41的内侧延伸的多个梁部431。多个梁部421各自的前端部通过粘接剂等与前述的原子室单元2的下表面接合。此外，多个梁部431各自的前端部通过粘接剂与前述的原子室单元2的上表面接合。

更具体而言，例如相对于原子室21位于-X轴方向侧的多个梁部421、431的原子室21侧的端部通过导电性粘接剂与基板28接合。由此，能够使该多个梁部421、431具有的布线与基板28电连接，基板28支承于该梁部421、431。此外，相对于原子室21位于+X轴方向侧的多个梁部421、431的原子室21侧的端部通过导电性粘接剂与光检测部24接合。由此，能够使该多个梁部421、431具有的布线与光检测部24电连接，光检测部24支承于该梁部421、431。

如前所述，在基板28上装配有光源22等，基板28以及光检测部24利用连接部件29与原子室21等固定了相对位置关系。此外，如后所述，多个梁部421、431支承于经由多个脚部44与设置面311连接的框体41。因此，多个梁部421、431与基板28以及光检测部24接合，由此，原子室21、光源22以及光检测部24等一并支承于设置面311。另外，后面对“一并支承于设置面311”进行说明。

此外，根据前述的片部件42、43，由于面方向上的热阻高，能够减少框体41与原子室单元2之间的导热。具体地，由于经由宽度窄的多个梁部421、431将框体41与原子室单元2连接起来，能够将原子室单元2稳定地支承于框体41，并且有效地减少框体41与原子室单元2之间的导热。

此外，多个梁部421中的至少一个具有与光源22、光检测部24、加热器25、温度传感器26、线圈27电连接的布线(未图示)。该布线经由未图示的布线与前述的封装件3的内部端子(未图示)电连接。

此外，在框体41的下端部，经由片部件42连接有多个脚部44。该多个脚部44利用粘接剂等固定于基体31的设置面311，将框体41支承于设置面311。该多个脚部44的构成材料能够使用与前述的框体41的构成材料同样的材料。此外，多个脚部44可以与框体41形成为一体。

以上对封装部10的结构进行了说明。

以上说明的作为一种量子干涉装置的原子振荡器1具有：具有设置面311的基体31、密封有碱金属原子的原子室21、射出激励碱金属原子的光LL的光源22、检测透过原子室21的光LL的光检测部24、以及支承部件4，该支承部件4将原子室21、光源22以及光检测部24以在沿着设置面311的方向上排列的状态一并支承于设置面311。

根据这样的原子振荡器1，由于支承部件4将原子室21、光源22以及光检测部24一并(一体地)支承于设置面311，因此，能够使它们一并收纳在一个小型的封装件3内。并且，由于支承部件4支承的原子室21、光源22以及光检测部24在沿着设置面311的方向上排列，即使充分确保原子室21与光源22之间的必要距离，也能够实现原子振荡器1的低高度化。因此，能够提供特性(例如振荡特性)优异并能实现低高度化的小型的原子振荡器1。另外，“支承部件4将原子室21、光源22以及光检测部24一并地(一体地)支承于设置面311”表示利用支承部件4整合(即合并)原子室21、光源22以及光检测部24而确定原子室21、光源22以及光检测部24各自相对于设置面311的相对位置的状态，而且，包括支承部件4支承的部件与设置面311接触的情况和不接触的情况这两种情况。

此处，原子室21的与设置面311相反的一侧的端和设置面311之间的距离L1比光源22与光检测部24之间的距离L2小。换言之，原子室单元2的沿Z轴方向的长度即高度H比原子室单元2的沿X轴方向的长度L小。由此，相比于沿着与设置面311垂直的方向排列原子室21、光源22以及光检测部24的情况，能够实现原子振荡器1的低高度化。

此外，原子振荡器1具有封装件3，该封装件3具有收纳原子室21、光源22、光检测部24以及支承部件4的内部空间S1，该内部空间S1的压力低于大气压。并且，基体31构成封装件3的一部分。由此，能够减少包括原子室21以及光源22的原子室单元2与封装件3之间的导热。因此，能够使原子振荡器1的振荡特性优异，实现原子振荡器1的低功耗化。

并且，原子振荡器1具有固定原子室21、光源22以及光检测部24的相对位置关系的固定部件即一对连接部件29。由此，能够减少原子室21、光源22以及光检测部24的相对位置关系偏移而使振荡特性下降的情况。此外，支承部件4使用导热率低于一对连接部件29的材料构成，由此，能够减少经由支承部件4的、原子室21、光源22以及光检测部24与基体31之间的导热。此外，与对原子室21、光源22进行加热的加热器25的数量、配置无关地，利用一对连接部件29的高导热性，能够使包括原子室21以及光源22的原子室单元2内的温度分布均匀。

此外，由于使用金属材料构成固定部件即一对连接部件29，由此，能够使一对连接部件29的机械强度以及导热率优异。

并且，支承部件4使用树脂材料构成，由此，能够确保支承部件4的所需的机械强度，提高支承部件4的热阻。

此外，原子振荡器1具有加热器25，加热器25与原子室21、光源22以及光检测部24一并支承于支承部件4，对光源22进行加热。并且，加热器25与光源22之间的距离比加热器25与原子室21之间的距离小。由此，能够高精度地进行光源22的温度控制。因此，能够减小来自光源22的光LL伴随光源22的温度变动的波长变动。

并且，在沿原子室21与光源22排列的方向(X轴方向)观察时，沿着设置面311的方向上的原子室21的长度即宽度W1比与设置面311垂直的方向上的原子室21的长度即高度H1大。由此，能够确保从光源22向原子室21的光LL的必要照射面积，实现原子室21的低高度化。

<第2实施方式>

接下来，对本发明的第2实施方式进行说明。

图5是示出本发明第2实施方式的原子振荡器具有的封装部的概要结构的剖视图。图6是示出图5所示的封装部具有的支承部件的俯视图。

除了支承部件的结构不同以外，本实施方式的原子振荡器与前述的第1实施方式相同。

另外，在以下的说明中，关于第2实施方式，以与前述的实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的事项，省略其说明。此外，在图5及图6中，对于与前述的实施方式同样的结构，标注同一标号。

图5所示的原子振荡器1A具有的封装部10A具有支承部件4A，以代替前述的第1实施方式的支承部件4。

该支承部件4A将原子室单元2以原子室单元2的原子室21、光源22以及光检测部24在沿着设置面311的方向上排列的姿势支承于设置面311。

如图5和图6所示，该支承部件4A具有：竖立设置在基体31的设置面311的外周部的多个脚部44、被多个脚部44包围配置的板部46、分别对多个脚部44与板部46进行连接的多个梁部45、以及对板部46与原子室单元2进行连接的多个柱部47。

多个脚部44分别沿Z轴方向延伸。此外，各脚部44具有沿Z轴方向延伸的贯通孔441。由此，能够使各脚部44的机械强度优异，增大各脚部44的长度方向上的热阻。

在这样的各脚部44的上端部连接有梁部45的一端部。各梁部45在从脚部44向封装件3的中央部侧延伸后向下方延伸。并且，各梁部45的另一端部与板部46连接。因此，板部46配置在比各脚部44的上端部接近设置面311的位置。

在板部46的中央部形成有沿厚度方向贯通的贯通孔461。该贯通孔461内配置有线圈27的一部分。由此，能够减小板部46与原子室单元2的接触面积，并减小板部46与原子室单元2之间的距离。其结果是，能够减少从原子室单元2向支承部件4A传递的热量，并实现由原子室单元2及支承部件4A构成的结构体的低高度化。

此外，在板部46的外周部上设有对板部46与原子室单元2进行连接的多个柱部47。由此，能够减小支承部件4A与原子室单元2的接触面积，从而提高它们之间的热阻。

在这样构成的支承部件4A中，来自原子室单元2的热量依次通过柱部47、板部46、梁部45以及脚部44向基体31传递。由此，能够延长经过支承部件4A的、从原子室单元2向基体31的热传递路径。因此，能够进一步减少原子室单元2与封装件3的外部之间的热传递。

此外，作为支承部件4A的构成材料，如果是导热性比较低且能确保支承部件4A支承原子室单元2的刚性的材料，则没有特别限定，例如优选使用树脂材料、陶瓷材料等非金属，进一步优选使用树脂材料。在主要利用树脂材料构成支承部件4A的情况下，能够提高支承部件4A的热阻，此外，即使支承部件4A的形状复杂，也能够使用例如注塑成型等公知方法来容易地制造支承部件4A。尤其是，在主要利用树脂材料构成支承部件4A的情况下，能够容易形成由热阻大的发泡体构成的支承部件4A。

根据以上说明的第2实施方式的原子振荡器1A，也能够使振荡特性优异，并实现低高度化。

<第3实施方式>

接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。

除了线圈的配置不同以外，本实施方式的原子振荡器与前述的第1实施方式相同。

另外，在以下的说明中，关于第3实施方式，以与前述的实施方式的区别点为中心进行说明，对于同样的事项，省略其说明。此外，在图7中，对于与前述的实施方式同样的结构，标注同一标号。

图7所示的原子振荡器1B具有的封装部10B具有配置在封装件3的外部的线圈27B，以代替前述的第1实施方式的线圈27。即，封装部10B除了省略了线圈27以外，具有与第1实施方式的原子室单元2相同的结构的原子室单元2B收纳在封装件3内。该原子室单元2B省略了线圈27，能够相应地实现小型化及低高度化。伴随于此，封装件3也能够实现小型化及低高度化。因此，能够减小封装件3的内部空间S1的容积，从而能够容易提高内部空间S1的真空度。

另外，在本实施方式中，基体31以及盖体32的构成材料使用SUS304等非磁性材料。

根据以上说明的第3实施方式的原子振荡器1B，也能够使振荡特性优异，并实现低高度化。

2.电子设备

以上说明的本发明的原子振荡器(1、1A、1B，以下，以原子振荡器1为代表)能够装配在各种电子设备中。

以下，对具有本发明的原子振荡器的电子设备的一例进行说明。

图8所示的定位系统100由GPS卫星200、基站装置300、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，其例如通过设置在电子基准点(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，其通过天线303发送该接收装置302接收到的定位信息。

此处，接收装置302是具有前述的本发明的原子振荡器1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，接收装置302接收到的定位信息通过发送装置304实时发送。

GPS接收装置400具有：卫星接收部402，其通过天线401接收来自GPS卫星200的定位信息；以及基站接收部404，其通过天线403接收来自基站装置300的定位信息。

以上的定位系统100的电子设备的一例即接收装置302由于具有作为一种量子干涉装置的原子振荡器1，能够使原子振荡器1的特性优异，并实现原子振荡器1的低高度化。

另外，本发明的电子设备不限于前述的电子设备，例如能够适用于智能手机、平板终端、钟表、移动电话、数字静态相机、喷墨式喷射装置(例如喷墨式打印机)、个人计算机(移动型个人计算机、膝上型个人计算机)、电视机、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(也包括附带通信功能)、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。

3.移动体

此外，前述那样的本发明的原子振荡器(1、1A、1B，以下以原子振荡器1为代表)能够装配在各种移动体中。

以下，对本发明的移动体的一例进行说明。

图9所示的移动体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。并且，例如未图示的控制部根据来自原子振荡器1的振荡信号来控制动力源的驱动。

以上这样的移动体1500由于具有作为一种量子干涉装置的原子振荡器1，能够使原子振荡器1的特性优异，并实现原子振荡器1的低高度化。

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，但本发明并不限于这些，例如前述的实施方式的各部分的结构可以替换为发挥同样功能的任意结构，而且也可以增加任意结构。

Claims

1.一种量子干涉装置，其特征在于，所述量子干涉装置具有：

基体，其具有设置面：

原子室，其密封有碱金属原子；

光源，其射出激励所述碱金属原子的光；

光检测部，其检测透过所述原子室的光；以及

支承部件，其将所述原子室、所述光源以及所述光检测部以在沿着所述设置面的方向上排列的状态一并与所述设置面分离地支承于所述设置面，

所述支承部件具有：

脚部，在从与所述设置面垂直的方向观察时，该脚部配置成比所述原子室、所述光源以及所述光检测部靠外侧；

梁部，其具有与所述脚部的上端部连接的一端部、另一端部、以及在所述一端部与所述另一端部之间朝向所述设置面延伸的部分；以及

板部，其与所述另一端部连接，支承所述原子室、所述光源以及所述光检测部。

2.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固定所述原子室、所述光源以及所述光检测部的相对位置关系的固定部件，

所述支承部件使用导热率比所述固定部件低的材料构成。

3.根据权利要求2所述的量子干涉装置，其特征在于，

所述固定部件使用金属材料构成，所述支承部件使用树脂材料构成。

4.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封装件，该封装件具有收纳所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述支承部件的内部空间，所述内部空间的压力低于大气压，

所述基体构成所述封装件的一部分。

5.一种原子振荡器，其特征在于，

所述原子振荡器具有权利要求1至4中的任意一项所述的量子干涉装置。

6.一种电子设备，其特征在于，

所述电子设备具有权利要求1至4中的任意一项所述的量子干涉装置。