CN107241094A - 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。能够抑制光源的温度变化并抑制从光源射出的光的波长变动。本发明的量子干涉装置的特征在于，具有：原子室，其密封有碱金属原子；光源，其射出激励所述原子室内的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；封装件，其具有至少收纳所述光源的内部空间；以及反射部，其配置在所述封装件的内表面与所述光源之间，对于波长4μm的电磁波的反射率为50％以上。
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
一直以来，公知例如基于铷、铯等碱金属的原子的能量转变来进行振荡的振荡器。
作为这样的振荡器，专利文献1中公开了如下的原子钟表：具有VCSEL(垂直共振器面发射激光器)、室以及光检测器、和收纳它们的封装件。此外，专利文献1的原子钟表为了将VCSEL的温度保持恒定，具有向VCSEL提供热能的加热模块和包围VCSEL的等温箱(isothermal cage)。
此外，专利文献2中公开了一种原子钟表系统，该原子钟表系统具有：具有VCSEL、室、光电二极管以及加热元件的器件、包围器件的桥接框架、以及连接器件与桥接框架的系链。该专利文献2的原子钟表系统为了减少导热引起的VCSEL的温度变化，利用导热性低的材料构成系链。此外，专利文献2的原子钟表系统为了使导热或对流导致的热损耗成为最小限度，将器件、桥接框架以及系链收纳在真空器件内。
专利文献1：日本特许第5785380号公报
专利文献2：日本特许第4972550号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在专利文献1的原子钟表和专利文献2的原子钟表系统中，实现了减少导热或对流导致的VCSEL的温度变化，但对于辐射引起的VCSEL的温度变化，对策并不充分。因此，在这样的现有振荡器中，存在不能抑制由于VCSEL的温度变化而产生的激光的波长变动的问题。
本发明的目的在于，提供能够抑制光源的温度变化并抑制从光源射出的光的波长变动的量子干涉装置以及原子振荡器，并且提供具有该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完成的，能够通过以下的本发明来实现。
本发明的量子干涉装置的特征在于，其具有：原子室，其密封有碱金属原子；光源，其射出激励所述原子室内的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；封装件，其具有至少收纳所述光源的内部空间；以及反射部，其配置在所述封装件的内表面与所述光源之间，对于波长4μm的电磁波的反射率为50％以上。
根据这样的量子干涉装置，能够抑制封装件与光源之间的辐射产生的热传递。因此，能够抑制光源的温度变化，其结果是能够抑制从光源射出的光的波长的变动。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述反射部设置在所述光源的外表面。
由此，能够有效地减少从光源向封装件传递辐射热。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述反射部设置在所述封装件的内表面。
由此，能够利用反射部使光源的辐射热高效地反射，从而能够减少光源的热量向封装件逃逸。因此，能够有效抑制光源的温度变化。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述反射部相对于所述光源设置在射出所述光的一侧。
由此，光源的射出光的部分尤其容易受到温度变化的影响，因此，能够更显著地发挥抑制光源的温度变化的效果，其结果是能够更有效地抑制光的波长变动。
本发明的量子干涉装置中优选为：具有支承所述光源的支承部，所述反射部相对于所述支承部设置在所述光源侧。
由此，能够有效减少封装件与光源之间的辐射产生的热传递。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述内部空间被减压至比大气压低。
由此，能够减少内部空间中的对流引起光源的温度变化。
本发明的量子干涉装置中优选为：具有将所述原子室和所述光源一并支承于所述封装件的支承部件，所述支承部件的导热率为0.1W·m-1·K-1以上40.0W·m-1·K-1以下。
由此，能够抑制经由光源与封装件之间的支承部件的导热，从而能够减少光源的温度变化。
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，能够提供能够抑制光源的温度变化并抑制从光源射出的光的波长变动的原子振荡器。
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，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。
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，能够提供具有优异的可靠性的移动体。
附图说明
图1是示出具有本发明第1实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构图。
图2是示出图1所示的原子振荡器的概要结构的剖视图。
图3是沿图2所示的A-A线的剖视图。
图4是用于说明图2所示的原子室和连接部件的图。
图5是示出具有本发明第2实施方式的量子干涉装置的原子振荡器所具有的原子室单元的示意剖视图。
图6是示出具有本发明第3实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
图7是示出具有本发明第4实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
图8是示出具有本发明第5实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
图9是示出在利用GPS卫星的定位系统中使用具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器的情况下的概要结构的图。
图10是示出具备具有本发明的量子干涉装置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；1C：原子振荡器；1D：原子振荡器；2：原子室单元；2B：原子室单元；2D：原子室单元；3：封装件；5：支承部件；6：控制部；8：支承部件；10：封装部；20：隔离件；21：原子室；22：光源；24：光检测部；25：加热器；26：温度传感器；27：线圈；28：基板；29：连接部件；30：粘接剂；31：基体；32：盖体；34：端子；51：脚部；52：连结部；53：柱部；61：光源控制部；62：温度控制部；63：磁场控制部；72：反射部；74：反射部；82：脚部；83：支承部件；85：等温箱；100：定位系统；200：GPS卫星；201：基板；202：框架部；203：孔；211：主体部；212：透光部；213：透光部；214：贯通孔；222：发光部；231：光学部件；232：光学部件；240：连接部件；280：柱部；291：连接部件；292：连接部件；300：基站装置；301：天线；302：接收装置；303：天线；304：发送装置；400：GPS接收装置；401：天线；402：卫星接收部；403：天线；404：基站接收部；711：反射部；712：反射部；731：反射部；732：反射部；751：反射部；752：反射部；811：框体；812：片部件；813：片部件；831：脚部；851：开口部；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；LL：光；S：内部空间；S1：内部空间；S2：空间；S3：空间；a：光轴。
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地说明。
1.原子振荡器
首先，对作为一种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是示出具有本发明第1实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构图。
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，该量子干涉效应是当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6。此处，封装部10具有原子室21、光源22、光学部件231、232、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6具有光源控制部61、温度控制部62、磁场控制部63。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经由光学部件231、232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内封入了碱金属(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61根据光检测部24的检测结果，以产生EIT现象的方式控制从前述的光源22射出的光LL所包含的两种光的频率。此外，光源控制部61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62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63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6设在IC芯片上，该IC芯片安装在例如装配封装部10的基板上。另外，控制部6也可以设在封装部10内。
以上说明了原子振荡器1的概要。以下，对封装部10进行详述。
以下对本实施方式的原子振荡器1的各部的结构进行说明。
图2是示出图1所示的原子振荡器的概要结构的剖视图。图3是沿图2所示的A-A线的剖视图。图4是用于说明图2所示的原子室和连接部件的图。
另外，在图2～图4中，为了便于说明，用箭头示出彼此垂直的三个轴即x轴、y轴及z轴，将各箭头的前端侧设为“+(正)”、基端侧设为“-(负)”。此外，下面将与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，以下，为了便于说明，将图2及图3中的上侧称为“上”、下侧称为“下”。
如图2和图3所示，原子振荡器1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；收纳在封装件3内并相对于封装件3支承原子室单元2的支承部件5；以及设置在封装件3的内表面的反射部711、712。另外，在封装件3的外侧可以根据需要设置磁屏罩。以下，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、光学部件231、232、光检测部24、加热器25、温度传感器26、作为支承部的基板28、以及连接部件29，它们被单元化。具体而言，在基板28的上表面(一面)装配有光源22、加热器25、温度传感器26以及连接部件29，原子室21和光学部件231、232由连接部件29保持，并且光检测部24通过粘接剂30与连接部件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。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。
原子室21的各透光部212、213具有对于来自光源22的光LL的透射性。一个透光部212是向原子室21内射入的激励光LL透过的“入射侧透光部”，另一个透光部213是从原子室21内射出的激励光LL透过的“出射侧透光部”。
构成该透光部212、213的材料如果具有前述的对于激励光LL的透射性，则没有特别限定，例如可举出玻璃材料、石英等。此外，构成主体部211的材料没有特别限定，可以是硅材料、陶瓷材料、金属材料、树脂材料等，也可以与透光部212、213同样地是玻璃材料、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的接合方法根据这些构成材料而确定，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。
[光源]
光源22射出激励原子室21中的碱金属原子的光LL。光源22以射出光LL的发光部222朝向原子室21侧的方式被基板28支承。
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如果能够射出包含前述的共振光对的光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。
[光学部件]
多个光学部件231、232分别设在前述的光源22与原子室21之间的光LL的光路上。在本实施方式中，光学部件231、光学部件232从光源22侧向原子室21侧依次配置。
光学部件231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232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。
此外，本实施方式中，在光源22与原子室21之间除了波长板和减光滤光器之外，还可以配置透镜、偏振板等其他光学部件。此外，根据来自光源22的激励光LL的强度的不同，能够省略光学部件231。此外，光学部件231、232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的强度的功能。该光检测部24使用粘接剂等与连接部件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具有通过通电来发热的发热电阻体(加热部)。该加热器25是调节原子室21的温度的“温度调节单元(温度调节元件)”。由此，能够使原子室单元2维持在期望的温度，使原子振荡器1的特性优异。
在本实施方式中，如前所述，加热器25设在基板28上。并且，来自加热器25的热量经由基板28以及连接部件29传递至原子室21。由此，原子室21(更具体而言是原子室21中的碱金属)被加热，能够使原子室21中的碱金属维持为期望浓度的气体状。
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。由此，能够高精度地进行光源22的温度控制。
该加热器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检测光源22、加热器25或原子室21的温度。并且，根据该温度传感器26的检测结果，控制加热器25的发热量。由此，能够使原子室21内的碱金属原子维持在期望的温度。
在本实施方式中，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。
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。
[线圈]
图1所示的线圈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由以构成螺线管型的方式卷绕地设置于原子室21的外周的线圈构成。另外，线圈27也可以由以构成亥姆霍兹型的方式隔着原子室21相对设置的一对线圈构成。
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。
[连接部件]
如图4所示，连接部件29由夹着原子室21设置的一对连接部件291、292构成。如图3所示，连接部件291、292分别与透光部212、213接触。此外，连接部件291、292分别形成为避开光LL的通过区域。另外，连接部件291、292的形状如果能够固定至少原子室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，连接部件291、292可以一体化，连接部件291、292也可以分别由多个部件构成。
这样，连接部件29分别对加热器25与各透光部212、213进行热连接。由此，利用连接部件291、292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，其结果是，能够实现原子振荡器1的小型化。
这样的连接部件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。
[基板]
如图2和图3所示，基板28具有支承前述的光源22、加热器25、温度传感器26以及连接部件29等的功能。
此外，基板28对加热器25与连接部件29进行热连接，具有将来自加热器25的热量向连接部件29传递的功能。由此，即使加热器25与连接部件29分离，也能够向连接部件29传递来自加热器25的热量。此外，光源22装配在基板28上，由此能够经由基板28将来自加热器25的热量传递至光源22，高精度地进行光源22的温度控制。
此外，基板28具有与光源22、加热器25、温度传感器26电连接的布线(未图示)。该布线与设在基体31的上表面的多个内部端子(未图示)电连接。
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，在利用金属材料构成基板28的情况下，出于防止基板28具有的布线短路的目的，可以根据需要，在基板28的表面上设置例如由树脂材料、金属氧化物、金属氮化物等构成的绝缘层。
此外，与后述的封装件3同样地，连接部件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，根据连接部件29的形状、加热器25的设置位置等，可以省略基板28。在该情况下，将加热器25设置在与连接部件29接触的位置即可。
<封装件>
如图2和图3所示，封装件3具有收纳原子室单元2以及支承部件5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。
该封装件3具有板状的基体31(底座部)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5的内部空间S1。此处，盖体32与原子室单元2以及支承部件5分离。即，在盖体32与原子室单元2及支承部件5之间设有空间。由此，该空间作为隔热层发挥功能，能够减少原子室单元2与封装件3的外部之间的热干扰。
基体31经由支承部件5支承原子室单元2。
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34。这些多个外部端子34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。
此外，基体31与盖体32气密地接合。即，内部空间S1为气密空间，被减压至比大气压低。尤其是，在本实施方式中，内部空间S1为真空。由此，能够减少内部空间S1的对流引起的原子室单元2尤其是光源22的温度变化。此外，能够减小加热器25的功耗。
这样的盖体32的结构材料没有特别限定，例如能够使用树脂材料、陶瓷材料等。
<支承部件>
支承部件5收纳在封装件3内，具有将原子室单元2支承于封装件3的基体31的功能。
此外，支承部件5具有抑制原子室单元2与封装件3的外部之间的热传递的功能。由此，能够减少原子室单元2的各部尤其是原子室21或光源22与封装件3的热传递，抑制原子室21或光源22与封装件3的外部之间的热干扰。因此，能够高精度地进行原子室21或光源22等的温度控制。
如图3所示，该支承部件5具有：竖立设置在基体31的上表面侧的多个脚部51、与多个脚部51的上端部连接并具有沿厚度方向贯通的多个孔的板状的连结部52、以及竖立设置在连结部52的上表面侧并与基板28连接的多个柱部53。
在这样构成的支承部件5A中，来自原子室单元2的热量依次通过柱部53、连结部52以及脚部51向基体31传递。由此，能够延长经过支承部件5A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尤其是原子室21或光源22与封装件3之间的热传递。
此外，作为支承部件5的构成材料，如果是导热性比较低且能确保支承部件5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5的情况下，能够提高支承部件5的热阻，而且，即使支承部件5的形状复杂，也能够使用例如注塑成型等公知的方法来容易制造支承部件5。尤其是，在主要利用树脂材料构成支承部件5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5。
此外，支承部件5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。
由此，支承部件5配置在原子室单元2与封装件3之间，从而将原子室21和光源22一并支承于封装件3的基体31。因此，能够减少原子室21及光源22与封装件3之间的热传递。并且，支承部件5的从光源22侧向封装件3侧的导热率优选为0.1W·m-1·K-1以上40.0W·m-1·K-1以下，进一步优选为0.1W·m-1·K-1以上0.5W·m-1·K-1以下。由此，能够抑制经由原子室21及光源22与封装件3之间的支承部件5的导热，从而能够减少原子室21及光源22的温度变化。
<反射部>
如图2所示，反射部711、712是分别设在盖体32的内表面的膜状的部件。该反射部711、712的对于波长4μm的电磁波的反射率、即对于远红外线的反射率(以下亦称作“热反射率”)为50％以上，能够使光源22的辐射热反射。因此，能够抑制封装件3与光源22之间的辐射产生的热传递，从而能够抑制光源22的温度变化。
如图2和图3所示，反射部711设在盖体32的内表面的-x轴侧的部分。另一方面，如图2所示，反射部712设在盖体32的内表面的+x轴侧的部分。
由此，反射部711、712分别设在盖体32的内表面的从光源22可见的部分。在本实施方式中，如上所述，连接部件291、292以夹着原子室21的方式设置，连接部件291设在+y轴，连接部件292设在-y轴侧。因此，在y轴方向上，在光源22与盖体32之间设有连接部件29，与此相对，在x轴方向上，在光源22与盖体32之间未设有连接部件29。由此，与不存在对光源22和封装件3之间进行遮挡的原子室单元2的构成部件的位置对应地，在盖体32的内表面设有反射部711、712。
此外，反射部711、712分别设在比光源22靠+z轴侧。即，反射部711、712分别相对于光源22设在射出光的一侧。
此外，如上所述，反射部711、712的热反射率为50％以上，但热反射率越高，则使光源22的辐射热反射的效果越高，因此，反射部711、712的热反射率优选为75％以上，更优选为90％以上，进一步优选为95％以上。
作为这样的反射部711、712的结构材料，如果热反射率为50％以上，则没有特别限定，优选使用金属材料。由此，能够使反射部711、712的热反射率提高，例如成为75％以上，从而能够适当地发挥反射部711、712使光源22的辐射热反射的功能。
在利用金属材料构成反射部711、712的情况下，该金属材料没有特别限定，例如能够使用铜(热反射率97.93％)、银(热反射率98.47％)、金(热反射率98.62％)、钛(热反射率78.04％)、铬(热反射率93.77％)、铁(热反射率87.09％)、钴(热反射率87.75％)、镍(热反射率92.38％)、铝(热反射率99.03％)、铱(热反射率98.73％)、铅(热反射率98.90％)等金属或含有它们中的至少一种金属的合金。基于热反射率高的观点，在它们中优选使用铜、银、金、铬、镍、铝、铱、铅。进一步基于化学稳定性优异的观点，优选金。
此外，在利用金属材料构成反射部711、712的情况下，反射部711、712可以由一种金属或合金构成，也可以层叠两种以上的金属或合金来构成。此外，反射部711、712的形成方法没有特别限定，例如可举出使用蒸镀、溅射等气相成膜法、或者接合另行准备的金属膜。由此，能够获得反射率的不均匀得到减轻的均匀的反射部711、712。
以上对封装部10的结构进行了说明。
以上说明的作为一种本发明的量子干涉装置的原子振荡器1具有：密封有碱金属原子的原子室21、射出激励原子室21内的碱金属原子的光LL的光源22、检测透过原子室21的光LL的光检测部24、具有至少收纳光源22的内部空间S1的封装件3、以及反射部711、712。并且，反射部711、712配置在封装件3的内表面与光源22之间，对于波长4μm的电磁波的反射率为50％以上。根据这样的原子振荡器1，能够抑制封装件3与光源22之间的辐射产生的热传递。因此，能够抑制光源22的温度变化，其结果是能够抑制从光源22射出的光LL的波长变动。
此外，如上所述，反射部711、712分别设在封装件3的内表面。利用例如前述的形成方法，在封装件3的内表面上设置反射部711、712，由此，能够容易且可靠地形成反射效率好的反射部711、712。由此，能够利用反射部711、712使光源22的辐射热高效地反射，从而能够减少光源22的辐射热向封装件3逃逸。因此，能够有效抑制光源22的温度变化。
此外，如上所述，反射部711、712分别相对于光源22设在射出光LL的一侧。此处，光源22的射出光LL的部分即发光部222尤其容易受到温度变化的影响。因此，通过在光源22的射出光LL的一侧设置反射部711、712，能够更显著地发挥抑制光源22的温度变化的效果。其结果是能够更有效地抑制从光源22射出的光LL的波长变动。
此外，如上所述，反射部711、712设置在不存在对光源22与封装件3之间进行遮挡的原子室单元2的构成部件的位置。由此，能够更有效地减少光源22的热量向封装件3逃逸。因此，能够有效抑制光源22的温度变化。
此外，如上所述，原子振荡器1通过使内部空间S1成为减压至低于大气压的状态，减少内部空间S1的对流引起的光源22的温度变化。并且，原子振荡器1构成为利用支承部件5将原子室单元2支承于封装件3，由此，减少光源22与封装件3之间的热传递，从而减少光源22的温度变化。并且，原子振荡器1通过设置反射部711、712，抑制封装件3与光源22之间的辐射产生的热传递，从而减少光源22的温度变化。因此，根据原子振荡器1，能够显著发挥抑制从光源22射出的光LL的波长变动的效果。
<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是示出具有本发明第2实施方式的量子干涉装置的原子振荡器所具有的原子室单元的示意剖视图。
除了反射部的结构不同以外，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中，对于与前述的实施方式同样的结构，标注同一标号。
如图5所示，本实施方式的原子振荡器1A具有设在光源22的外表面的反射部72。在本实施方式中，设在光源22的与基板28接触的面以及光源22的去除发光部222的侧面、上表面这样的外表面。即，以不妨碍从发光部222射出的光LL的方式将反射部72设置成覆盖光源22的外表面，由此，能够有效地减少从光源22向封装件3传递辐射热。
另外，在如本实施方式那样将反射部72设置在光源22的外表面的情况下，为了防止设在光源22上的未图示的布线短路，在光源22与反射部72之间设置例如硅氧化膜、硅氮化膜等绝缘膜即可。
根据这样的原子振荡器1A，也能够抑制光源22的温度变化，抑制从光源22射出的光LL的波长变动。
<第3实施方式>
接下来，对本发明的第3实施方式进行说明。
图6是示出具有本发明第3实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
除了原子室单元、支承部件以及反射部的结构不同以外，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6中，对于与前述的实施方式同样的结构，标注同一标号。
如图6所示，本实施方式的原子振荡器1B具有封装件3、原子室单元2B、将原子室单元2B支承于封装件3的支承部件8、以及反射部731、732。
原子室单元2B包括：原子室21、光源22、光学部件231、232、光检测部24、以及隔离件20，并且它们被单元化。另外，虽然未图示，但在原子室单元2B的任意位置例如隔离件20上设有加热器和温度传感器。
隔离件20具有：作为支承部的基板201、以及竖立设置在基板201的外周部的框架部202。此外，在框架部202的上端部设有光学部件231、232。由此，隔离件20的上方被光学部件231、232封闭，从而在基板201和框架部202的内侧形成空间S2。此外，在光学部件232上连接有原子室21，在原子室21的上表面通过粘接材料连接有光检测部24。
此外，基板201在其中央部具有沿厚度方向贯通的孔203。在基板201的下表面以封堵孔203的下侧的开口的方式设有光源22。光源22以发光部222朝向基板201侧的方式安装在基板201上。由此，光LL通过孔203向原子室21射出。
此外，基板201具有与光源22电连接的布线(未图示)。
支承部件8具有框体811、两个片部件812、813、以及脚部82。该支承部件8具有将前述的原子室单元2B支承于封装件3的基体31的功能。此外，支承部件8具有减少原子室单元2B与封装件3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。
框体811在从Z轴方向观察时，与原子室单元2B分离地设置，包围原子室单元2B的外周。框体811的构成材料如果是导热性比较低的材料，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811的情况下，能够降低框体811的导热性，此外，即使框体811的形状复杂，也能够使用例如注塑成型等公知的方法来容易制造框体811。
片部件812、813分别为例如挠性布线基板。片部件812的中央部与光源22连接，外周部与框体811的下表面连接。另一方面，片部件813的中央部与光检测部24连接，外周部与框体811的上表面连接。根据这样的片部件812、813，由于面方向上的热阻高，因此，能够减少框体811与原子室单元2B之间的导热。
此外，片部件812具有与光源22电连接的布线(未图示)，片部件813具有与光检测部24电连接的布线(未图示)。该布线与封装件3的内部端子(未图示)电连接。
此外，在框体811的下端部连接有多个脚部82。多个脚部82将框体811支承于基体31。该多个脚部82的构成材料能够使用与前述的框体811的构成材料同样的材料。此外，多个脚部82可以与框体811形成为一体。
如图6所示，原子振荡器1B具有作为支承光源22的支承部的基板201，反射部731、732设在封装件3的内表面的从光源22可见的部分。具体而言，反射部731设置在基体31的上表面上。另一方面，反射部732设在盖体32的内表面的下侧，设在比光源22靠-z轴侧。由此，反射部731、732相对于作为支承光源22的支承部的基板201设在光源22侧。由此，能够有效减少封装件3与光源22之间的辐射产生的热传递。
根据这样的原子振荡器1B，也能够抑制光源22的温度变化，抑制从光源22か射出的光LL的波长变动。
<第4实施方式>
接下来，对本发明的第4实施方式进行说明。
图7是示出具有本发明第4实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
除了反射部的结构不同以外，本实施方式的原子振荡器与前述的第3实施方式相同。
另外，在以下的说明中，关于第4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。
如图7所示，本实施方式的原子振荡器1C具有设在光源22的外表面的反射部74。具体而言，设在光源22的与基板201接触的面以及光源22的去除发光部222的外表面。即，在本实施方式中，如图所示，设在光源22的侧面及下表面。由此，以覆盖光源22的外表面的方式设置反射部74，从而能够有效地减少从光源22向封装件3传递辐射热。此外，反射部74相对于作为支承光源22的支承部的基板201设在光源22侧，由此，能够有效地减少封装件3与光源22之间的辐射产生的热传递。
根据这样的原子振荡器1C，也能够抑制光源22的温度变化，抑制从光源22射出的光LL的波长变动。
<第5实施方式>
接下来，对本发明的第5实施方式进行说明。
图8是示出具有本发明第5实施方式的量子干涉装置的原子振荡器的概要结构的剖视图。
除了原子室单元、光检测部、支承部件以及反射部的结构不同以外，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5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8中，对于与前述的实施方式同样的结构，标注同一标号。
如图8所示，本实施方式的原子振荡器1D具有原子室单元2D、光检测部24、封装件3、以及支承部件83。此外，原子室单元2D包括原子室21、光源22、光学部件231、232、加热器25、温度传感器26、等温箱85、作为支承部的基板28、以及多个柱部280，并且它们被单元化。
原子室单元2D具有的多个柱部280分别竖立设置在基板28的外周部，其上端部与光学部件231连接。
图8所示的等温箱85呈箱状，以具有包围光源22、加热器25以及温度传感器26的空间S3的方式设在基板28上。
此外，等温箱85具有向上方开口的开口部851。光源22以使光LL通过该开口部851的方式配置在等温箱85内。另外，也可以在开口部851配置具有透光性的部件。
这样的结构的等温箱85构成为达到与加热器25相同的温度。由此，能够减小光源22与加热器25的温度差，高精度地进行光源22的温度控制。
等温箱85的结构材料没有特别限定，例如优选使用金属材料。由此，容易使等温箱85与加热器25成为相同的温度，从而能够进一步减小光源22与加热器25的温度差。
此外，在设等温箱85的外形的宽度为W1(未图示)、加热器25的外形的宽度为W2(未图示)时，W1/W2优选为2以上10以下，进一步优选为4以上8以下。此外，在设等温箱85的外形的高度为T1(未图示)、加热器25的外形的高度为T2(未图示)时，T1/T2优选为2以上10以下，进一步优选为4以上8以下。由此，能够充分确保在等温箱85内配置光源22、加热器25以及温度传感器26的空间，并进一步减小等温箱85、光源22以及加热器25的温度差，从而能够将等温箱85、光源22以及加热器25视为在热学上相同。
光检测部24通过多个呈柱状的连接部件240支承于封装件3的盖体32。此外，光检测部24经由未图示的布线与基体31的内部端子(未图示)或基板28电连接。
支承部件83由多个脚部831构成。多个脚部831分别竖立设置在基体31上，其上端部与基板28连接。该多个脚部831将原子室单元2D支承于封装件3的基体31。
如图8所示，反射部751、752设在封装件3的内表面的从等温箱85可见的部分。具体而言，反射部751设置在基体31的上表面上。另一方面，反射部752设在盖体32的内表面的下侧。此处，由于能够视为等温箱85与光源22在热学上相同，如上所述，反射部751、752设置在从等温箱85可见的部分，由此，能够使等温箱85的辐射热反射。其结果是，能够更显著地发挥抑制光源22的温度变化的效果。
根据这样的原子振荡器1D，也能够抑制光源22的温度变化，抑制从光源22射出的光LL的波长变动。
2.电子设备
以上说明的具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器1、1A、1B、1C或1D能够装配在各种电子设备中。
以下，对具有具备本发明的量子干涉装置的原子振荡器的电子设备的一例进行说明。
图9是示出在利用GPS卫星的定位系统中使用具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器的情况下的概要结构的图。
图9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、1A、1B、1C或1D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。
作为这样的电子设备中的一例的接收装置302具有作为一种本发明的量子干涉装置的原子振荡器1、1A、1B、1C或1D，因此，能够发挥优异的可靠性。
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，前述的具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器1、1A、1B、1C或1D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10是示出具备具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器的移动体(汽车)的结构的立体图。
图10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。这样的移动体1500中内置有原子振荡器1、1A、1B、1C或1D。并且，例如，未图示的控制部根据来自原子振荡器1、1A、1B、1C或1D的振荡信号来控制动力源的驱动。
这样的移动体具有作为一种本发明的量子干涉装置的原子振荡器1、1A、1B、1C或1D，因此，能够发挥优异的可靠性。
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，但本发明并不限于此，例如前述的实施方式的各部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。
此外，在前述的实施方式中，本发明的量子干涉装置以利用电磁诱导透明现象(EIT)的原子振荡器为例进行了说明，但本发明的量子干涉装置不限于此，也能够适用于例如使用双重共振法的原子振荡器、石英振荡器以外的振荡器等。
Claims (10)
1.一种量子干涉装置，其特征在于，所述量子干涉装置具有：
原子室，其密封有碱金属原子；
光源，其射出激励所述原子室内的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；
封装件，其具有至少收纳所述光源的内部空间；以及
反射部，其配置在所述封装件的内表面与所述光源之间，对于波长4μm的电磁波的反射率为50％以上。
2.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述反射部设置在所述光源的外表面。
3.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述反射部设置在所述封装件的内表面。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置，其中，
所述反射部相对于所述光源设置在射出所述光的一侧。
5.根据权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置，其中，
所述量子干涉装置具有支承所述光源的支承部，
所述反射部相对于所述支承部设置在所述光源侧。
6.根据权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置，其中，
所述内部空间被减压至比大气压低。
7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置，其中，
所述量子干涉装置具有将所述原子室和所述光源一并支承于所述封装件的支承部件，
所述支承部件的导热率为0.1W·m-1·K-1以上40.0W·m-1·K-1以下。
8.一种原子振荡器，其特征在于，所述原子振荡器具有权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置。
9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备具有权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置。
10.一种移动体，其特征在于，所述移动体具有权利要求1至3中的任意一项所述的量子干涉装置。
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