CN107241096A - 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
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小型化和低功耗的量子干涉装置，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：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后的所述光；导热部件，其被设置成相对于所述原子室横跨所述光源侧与所述光检测部侧，使用导热率比所述原子室大的材料构成；以及支承部件，其与所述导热部件分离地设置，使用导热率比所述导热部件小的材料构成，一并支承所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述导热部件。
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能够容易小型化，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及低功耗。
专利文献1：日本专利第4972550号说明书
发明内容
在专利文献1所述的原子振荡器中，热量从芯片级器件向悬架装置逃逸引起如下的问题：产生蒸气室的光源侧的面与光检测器器件侧的面的温度差、光源的温度变动，其结果是使得特性下降。
本发明的目的在于提供特性优异并能实现小型化及低功耗的量子干涉装置，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，其射出激励所述碱金属原子的光；光检测部，其检测透过所述原子室后的所述光；导热部件，其被设置成相对于所述原子室横跨所述光源侧与所述光检测部侧，使用导热率比所述原子室大的材料构成；以及支承部件，其与所述导热部件分离地设置，使用导热率比所述导热部件小的材料构成，一并支承所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述导热部件。
根据这样的量子干涉装置，由于使用导热率比原子室大的材料构成的导热部件设置成相对于原子室横跨光源侧与光检测部侧，无论加热原子室的加热器的数量、配置如何，尤其是，即使加热器的数量为1，也能够减小原子室的光源侧的面与光检测部侧的面的温度差，高精度地控制光源的温度。因此能够使量子干涉装置的特性优异。
此外，由于使用导热率比导热部件小的材料构成的支承部件一并支承原子室、光源、光检测部以及导热部件，能够实现量子干涉装置的小型化，并且减少热量从原子室、光源、光检测部以及导热部件逃逸，从而实现量子干涉装置的低功耗。
并且，由于支承部件相对于导热部件分离，能够有效地减少热量从导热部件向支承部件逃逸。因此，能够适当地分别发挥前述的导热部件使量子干涉装置的特性优异的效果、以及前述的支承部件实现量子干涉装置的低功耗的效果。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述支承部件具有：相对于所述原子室在所述光源侧支承所述原子室或所述光源的第1支承部；以及相对于所述原子室在所述光检测部侧支承所述原子室或所述光检测部的第2支承部。
由此，能够稳定地支承原子室、光源以及光检测部。
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、所述光检测部以及所述导热部件一并支承于所述支承部件，所述加热器经由所述导热部件对所述光源和所述原子室进行加热。
由此，能够利用来自加热器的热量高精度地调节原子室和光源的温度。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述加热器相对于所述原子室配置在所述光检测部侧。
由此，能够将用于加热器的布线排线在与用于光检测部的布线相同的一侧。而且，由此，即使加热器与光源之间的距离增大的情况下，也能够利用导热部件有效地将来自加热器的热量传递至光源。
本发明的量子干涉装置中优选为：所述加热器相对于所述原子室配置在所述光源侧。
由此，能够将用于加热器的布线排线在与用于光源的布线相同的一侧。此外，能够减小加热器与光源之间的距离，从而更高精度地对光源进行温度控制。其结果是，能够有效地减小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，能够使加热器比原子室接近光源。因此，能够更高精度地对光源进行温度控制。
本发明的量子干涉装置中优选为：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大。
由此，能够在包括原子室及光源的结构体的中央附近配置加热器。因此，能够容易使原子室的光源侧的面、光检测部侧的面以及光源之间的温度分布均匀。
本发明的量子干涉装置中优选为：具有与所述加热器或所述光源连接的布线，所述导热部件配置在收纳所述加热器或所述光源的空间的外侧，所述布线具有从所述第1支承部相对于所述导热部件分离地向所述空间内延伸并与所述加热器或所述光源连接的部分。
由此，能够减小来自用于加热器的布线的辐射。其结果是能够有效地实现量子干涉装置的低功耗。
本发明的量子干涉装置中优选为：具有封装件，所述封装件构成内包所述原子室、所述光源、所述光检测部、所述加热器、所述导热部件以及所述支承部件的空间，所述导热部件与所述封装件分离。
由此，能够减少热量从原子室、光源、光检测部以及加热器经由导热部件向封装件传递。
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。
根据这样的原子振荡器，能够使特性优异，并实现低功耗。
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。
根据这样的电子设备，能够使量子干涉装置的特性优异，并实现低功耗。
本发明的移动体的特征在于具有本发明的量子干涉装置。
根据这样的移动体，能够使量子干涉装置的特性优异，并实现低功耗。
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概要结构图。
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是图2所示的封装部具有的原子室单元及支承部件的部分截面侧视图。
图4是图2所示的封装部具有的原子室单元及支承部件的俯视图。
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7是示出本发明第4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；1C：原子振荡器；2：原子室单元；2A：原子室单元；2B：原子室单元；2C：原子室单元；3：封装件；4：支承部件；4B：支承部件；4C：支承部件；5：控制部；10：封装部；10A：封装部；10B：封装部；10C：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；28：隔离件；28B：隔离件；29：导热部件；29B：导热部件；30：导电性粘接剂；31：基体；32：盖体；33：外部端子；41：框体；41B：框体；42：片部件；42B：片部件；42C：片部件；43：片部件；44：脚部；44B：脚部；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；222：连接部；231：遮光部件；232：光学部件；233：光学部件；281：基部；281B：基部；282：框架部；282B：框架部；291：第1部分；291B：第1部分；292：第2部分；293：第3部分；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；421：梁部；422：连接部；423：布线；424：布线；431：梁部；432：连接部；433：缺口部；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；2811：孔；L：光；LL：光；S：内部空间；S1：内部空间；S2：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原子吸收而透过的现象。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，至少一部分成为气体状态。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LL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6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。以下，对原子振荡器1具有的封装部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所示的封装部具有的原子室单元及支承部件的部分截面侧视图。图4是图2所示的封装部具有的原子室单元及支承部件的俯视图。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、隔离件28、以及一对导热部件29，并且它们被单元化。另外，在图2中，省略了图1所示的温度传感器26和线圈27的图示，但温度传感器26例如为热敏电阻、热电偶等，设在光源22附近或加热器25附近。此外，线圈27可以设在原子室单元2内，也可以设在原子室单元2的外部，在设在原子室单元2的外部的情况下，可以在封装件3的内部，也可以在外部。
[隔离件]
隔离件28呈向上侧敞开的盒状。该隔离件28具有：板状的基部281、以及竖立设置在基部281的外周部的框架部282，在框架部282的内侧形成有空间S2。另外，基部281和框架部282可以构成为一体。
基部281和框架部282分别由导热性优异的材料构成。具体而言，基部281和框架部282的结构材料没有特别限定，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，基部281和框部282的构成材料分别优选使用非磁性的材料，以不妨碍来自线圈27的磁场。
基部281在其中央部具有沿厚度方向贯通的孔2811。并且，在基部281的下表面以封堵孔2811的开口的方式设有光源22。此处，关于光源22，光源22具有的发光面朝向基部281侧，从光源22射出的光LL通过孔2811射入空间S2内。此外，在框体282的上端部隔着光学系统23连接有原子室21。由此，来自光源22的光LL经由光学系统23射入原子室21。
这样的隔离件28支承光源22，并且具有规定光源22与原子室21之间的距离的功能。此外，隔离件28具有在一对导热部件29与光源22之间传递热量的功能。可以说，这样的隔离件28构成一对导热部件29的一部分。
[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。
[光学系统]
光学系统23设在光源22与原子室21之间，固定于原子室21或隔离件28。该光学系统23具有遮光部件231以及光学部件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的一个表面上。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。该开口的形状根据前述的内部空间S的横截面形状而确定，没有特别限定，例如呈圆形或四边形。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，根据来自光源22的光LL的辐射角度、光斑形状等的不同，能够省略遮光部件231。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。
[原子室]
如图2所示，原子室21具有：具有柱状的贯通孔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、钠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。此外，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。
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。
[光检测部]
光检测部24相对于原子室21设在与光源22相反的一侧。该光检测部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。光检测部24如果能够检测上述那样的光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相对于原子室21设在与光源22相反的一侧。并且，来自加热器25的热量直接传递至原子室21的透光部213，并且经由一对导热部件29传递至原子室21的透光部212。此外，来自加热器25的热量经由一对导热部件29及隔离件28还传递至光源22。
另外，如后所述，加热器25设在支承部件4的片部件43的连接部432上，但也可以利用连接部432具有的布线来构成。
[导热部件(固定部件)]
如图2所示，一对导热部件29设置成在X轴方向上夹着原子室21。此外，各导热部件29设置成相对于原子室21横跨光源22侧与光检测部24侧。此外，一对连接部件29分别形成为避开光LL的通过区域。图2所示的导热部件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，在导热部件29的一个端面上通过粘接剂等固定有配置光源22的隔离件28。并且，在导热部件29的另一个端面上通过粘接剂等固定有配置光检测部24的原子室21。由此，通过导热部件29固定原子室21、光源22以及光检测部24的相对位置关系。
更具体地说明，各导热部件29具有：沿着由原子室21、光学系统23以及隔离件28构成的层叠体的层叠方向(Z轴方向)延伸的第1部分291；从第1部分291的一端部(-Z轴方向侧的端部)向光轴a侧突出的第2部分292；以及从第1部分291的另一端部(+Z轴方向侧的端部)向光轴a侧突出的第3部分293。这样的导热部件29借助第1部分291，对相对于原子室21配置在光源22侧的第2部分292与相对于原子室21配置在光检测部24侧的第3部分293进行连接，由此，导热部件29设置成相对于原子室21横跨光源22侧与光检测部24侧。
如图3所示，第1部分291的第2部分292侧的端部和第1部分291的第3部分293侧的端部各自与第1部分291的中央部相比，沿Y轴方向的宽度变窄，从而不与支承部件4接触。在这样的第1部分291的两端部连接有第2部分292和第3部分293。
如图2所示，第2部分292和隔离件28的基部281的与框架部282相反一侧的面接触。由此，通过使隔离件28与导热部件29接触，能够在它们之间有效地传递热量。第3部分293和原子室21的透光部213的与内部空间S相反一侧的面接触。由此，通过使原子室21与导热部件29接触，能够在它们之间有效地传递热量。此外，第3部分293配置在加热器25附近。由此，能够将来自加热器25的热量更有效地传递至导热部件29。另外，加热器25也可以与导热部件29接触。
此外，与前述的第1部分291的两端部同样，与第1部分291的中央部相比，第2部分292及第3部分293的沿Y轴方向的宽度变窄，从而不与支承部件4接触。
另外，导热部件29如果设置成相对于原子室21横跨光源22侧与光检测部24侧，则不限于图示的情况。此外，也可以使一对导热部件29一体化而作为一个部件，各导热部件29也可以由多个部件构成。此外，导热部件29可以与前述的隔离件28的基部281及框架部282中的至少1个构成为一体。
这样的一对连接部件29分别对加热器25与原子室21的透光部212进行热连接。由此，利用一对导热部件29的导热将来自设在原子室21的透光部213侧的加热器25的热量传递至透光部212，从而能够减小透光部212、213间的温度差。
此外，一对导热部件29分别对加热器25与光源22进行热连接。由此，利用一对导热部件29的导热将来自设在原子室21的透光部213侧的加热器25的热量传递至光源22，从而能够进行光源22的高精度的温度控制。另外，在本说明书中，“热连接”是指两个部件能够在它们之间以5％以下的损耗进行导热的状态，不仅包括这两个部件接触的情况，也包括在这两个之间夹设其他部件的情况。
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。
[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经由支承部件4在基体31的上表面支承原子室单元2。此外，基体31例如是布线基板，在基体31的与支承部件41相反一侧的表面(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。具体地，内部空间S1是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，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的功能。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。
详细而言，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4所示，框体41被设置成在从Z轴方向观察时，包围原子室单元2的周围。此外，如图2所示，框体41的厚度与由原子室21、光学系统23及隔离件28构成的层叠体的沿Z轴方向的高度相同。该框体41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和图3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分别为例如挠性布线基板。如图4所示，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和支承于多个梁部431的连接部432。
在连接部件432的一个表面(下表面)上通过粘接剂等接合有原子室21。另一方面，在连接部432的另一个表面(上表面)上通过多个导电性粘接剂30接合有光检测部24。此外，在连接部432的另一个表面(上表面)上也装配有加热器25。此处，光检测部24以及加热器25与连接部432具有的布线(未图示)电连接。并且，该布线通过多个梁部431的至少一个，与前述的封装件3的内部端子(未图示)电连接。
此外，连接部432具有一对缺口部433，从而不与前述的导热部件29接触。另外，在图示中，连接部432横穿光LL的透过区域，也可以是去除光LL的透过区域的形状。
同样地，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、以及支承于多个梁部421的连接部422。
在连接部422的一个表面(上表面)上通过粘接剂等接合有隔离件28的与基部281相反一侧的表面。另一方面，在连接部422的另一个表面(下表面)上装配有光源22。此处，在连接部422上形成有来自光源22的光LL通过的孔。此外，光源22与连接部422具有的布线(未图示)电连接。并且，该布线通过多个梁部431的至少一个，与前述的封装件3的内部端子(未图示)电连接。
此外，连接部422具有与前述的一对缺口部433同样的缺口部(未图示)，从而不与前述的导热部件29接触。
如前所述，在隔离件28上装配有光源22等，隔离件28利用导热部件29与原子室21等固定了相对位置关系。此外，如后所述，片部件42、43支承于经由多个脚部44与基体31连接的框体41。因此，片部件42与隔离件28接合，并且片部件43与原子室21接合，由此，支承部件4将原子室21、光源22以及光检测部24等一并(一体地)支承于基体31。另外，“支承部件4将原子室21、光源22以及光检测部24等一并(一体地)支承于基体31”的意思是利用支承部件4整合(即合并)原子室21、光源22以及光检测部2，确定原子室21、光源22以及光检测部24各自相对于基体31的相对位置的状态，而且，包括支承部件4支承的部件与基体31接触的情况和不接触的情况这两种情况。
根据这样的片部件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。尤其是，由于通过宽度窄的多个梁部421、431将框体41与原子室单元2连接起来，因此，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，在框体41的下端部，经由片部件42连接(接合)有多个脚部44。该多个脚部44以原子室单元2配置在不与封装件3接触的高度的方式，将框体41支承于基体31。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：原子室21，其密封有碱金属原子；光源22，其射出激励碱金属原子的光LL；光检测部24，其检测透过原子室21后的光LL；一对导热部件29，它们设置成相对于原子室21横跨光源22侧与光检测部24侧，使用导热率比原子室21大的材料构成；以及支承部件4，其与一对导热部件29分离地设置，使用导热率比一对导热部件29小的材料构成，一并支承原子室21、光源22、光检测部24以及一对导热部件29。
根据这样的原子振荡器1，由于使用导热率比原子室21大的材料构成的一对导热部件29设置成相对于原子室21横跨光源22侧与光检测部24侧，因此，与对原子室21进行加热的加热器25的数量、配置无关，尤其是即使加热器25的数量为1个，也能够减小原子室21的光源22侧的面与光检测部24侧的面的温度差，或者高精度地控制光源22的温度。因此，能够使原子振荡器1的特性优异。
此外，由于使用导热率比一对导热部件29小的材料构成的支承部件4一并支承原子室21、光源22、光检测部24以及一对导热部件29，因此，能够实现原子振荡器1的小型化，并且减少热量从原子室21、光源22、光检测部24以及一对导热部件29逃逸，从而实现原子振荡器1的低功耗。
并且，由于支承部件4与一对导热部件29分离，因此，能够有效地减少热量从一对导热部件29向支承部件4逃逸。因此，能够适当地发挥前述的一对导热部件29使原子振荡器1的特性优异的效果、以及前述的支承部件4实现原子振荡器1的低功耗的效果。
此处，支承部件4具有：相对于原子室21在光源22侧支承光源22的第1支承部即片部件42；以及相对于原子室21在光检测部24侧支承原子室21和光检测部24的第2支承部即片部件43。由此，能够稳定地支承原子室21、光源22以及光检测部24。另外，片部件42也可以支承原子室21。
此外，原子振荡器1具有加热器25，该加热器25与原子室21、光源22、光检测部24以及一对导热部件29一并支承于支承部件4，经由一对导热部件29对光源22和原子室21进行加热。由此，能够利用来自加热器25的热量来高精度地调节原子室21和光源22的温度。
在本实施方式中，加热器25相对于原子室21配置在光检测部24侧。由此，能够将加热器25使用的布线排线在与光检测部24使用的布线相同的一侧。而且，由此，即使在加热器25与光源22之间的距离增大的情况下，也能够利用一对导热部件29有效地将来自加热器25的热量传递至光源22。
此外，原子振荡器1具有构成内部空间S1的封装件3，该内部空间S1是内包原子室21、光源22、光检测部24、加热器25、导热部件29以及支承部件4的空间，导热部件29与封装件3分离。由此，能够减少热量经由导热部件29从原子室21、光源22、光检测部24以及加热器25向封装件3传递。
<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。
除了加热器的配置不同以外，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。
图5所示的原子振荡器1A具有的封装部10A具有经由支承部件4支承于封装件3的原子室单元2A。在该原子室单元2A中，具有设在隔离件28的基部281的与框架部282相反一侧的加热器25。该加热器25与连接部422具有的布线(未图示)电连接。
在本实施方式中，来自加热器25的热量经由隔离件28的基部281传递至光源22。此外，来自加热器25的热量经由隔离件28以及一对导热部件29传递至原子室21的透光部212、213。
由此，本实施方式的原子振荡器1A的加热器25相对于原子室21配置在光源22侧。由此，能够将加热器25使用的布线排线在与光源22使用的布线相同的一侧。此外，能够减小加热器25与光源22之间的距离，从而更高精度地对光源22进行温度控制。其结果是，能够有效地减小光伴随光源22的温度变动的波长变动。
此外，加热器25位于比原子室21靠近光源22的位置。即，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，能够使加热器25比原子室21接近光源22。因此，能够更高精度地对光源22进行温度控制。
根据以上说明的第2实施方式的原子振荡器1A，也能够使特性优异，实现小型化和低功耗。
<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。
除了加热器的配置和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。
图6所示的原子振荡器1B具有的封装部10B具有收纳在封装件3内的原子室单元2B和支承部件4B。
原子室单元2B具有隔离件28B和一对导热部件29B。该隔离件28B具有板状的基部281B和竖立设置在基部281B的外周部的框架部282B，在框架部282B的内侧形成有空间S2。并且，在基部281B的上表面设有光源22。此外，框架部282B的上端部是在光学系统23之间形成间隙的形状。并且，在该间隙内配置有加热器25。
支承部件4B具有框体41B、两个片部件42B、43、以及脚部44。框体41B的厚度与原子室21的沿Z轴方向的高度相同。在这样的框体41B的下表面接合有片部件42，此外，在框体41B的上表面接合有片部件43。
片部件42B具有：从与框体41B接合的部分向框体41B的内侧延伸的多个梁部421；支承于多个梁部421的连接部422；以及与光源22连接的布线423。
在本实施方式中，连接部422配置在原子室21与光学系统23之间。此外，在连接部422的一个表面(上表面)上通过粘接剂等接合有原子室21的透光部212的面。此外，在连接部422的另一个表面(下表面)上装配有加热器25。此处，加热器25与连接部422具有的布线(未图示)电连接。另外，在图示中，连接部422横穿光LL的通过区域，但连接部422可以形成为去除光LL的通过区域。
布线423以不与隔离件28B以及一对导热部件29B的第1部分291B接触的方式，从梁部421或连接部422经过前述的隔离件28B产生的间隙向空间S2延伸。并且，布线423与光源22连接。
此外，在框体41B的下端部，经由片部件42B连接有多个脚部44B。该多个脚部44B以原子室单元2B配置在不与封装件3接触的高度的方式，将框体41B支承于基体31。
由此，本实施方式的原子振荡器1B的支承部件4B具有：相对于原子室21在光源22侧支承原子室21的第1支承部即片部件42B；以及相对于原子室21在光检测部24侧支承原子室21和光检测部24的第2支承部即片部件43。利用这样的支承部件4B，也能够稳定地支承原子室21、光源22以及光检测部24。
此外，加热器25相对于原子室21配置在光源22侧。由此，能够将加热器25使用的布线排线在与光源22使用的布线相同的一侧。此外，能够减小加热器25与光源22之间的距离，从而更高精度地对光源22进行温度控制。其结果是，能够有效地减小光伴随光源22的温度变动的波长变动。
在本实施方式中，加热器25位于比光源22靠近原子室21的位置。即，加热器25与光源22之间的距离比加热器25与原子室21之间的距离大。由此，能够在包括原子室21及光源22的结构体即原子室单元2B的中央附近配置加热器25。因此，能够容易使原子室21的光源22侧的面、光检测部24侧的面与光源22之间的温度分布均匀。
此外，原子振荡器1B具有与光源22连接的布线423。此处，一对导热部件29配置在收纳光源22的空间S2的外侧。并且，布线423从第1支承部即片部件42B与导热部件29B分离地向空间S2内延伸并与光源22连接。由此，能够减小来自光源22使用的布线423的辐射。这是因为，布线423在空间S2内，布线423与封装件3之间夹设有导热部件29B，因此，布线423与导热部件29B分离，由此，布线423与导热部件29B的温度差减小。由此，减小来自布线423的辐射的结果是能够有效地实现原子振荡器1B的低功耗。
根据以上说明的第3实施方式的原子振荡器1B，也能够使特性优异，并实现小型化和低功耗。
<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是示出本发明第4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。
除了加热器的配置以及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。此外，除了加热器的配置不同以外，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。
图7所示的原子振荡器1C具有的封装部10C具有收纳在封装件3内的原子室单元2C和支承部件4C。
原子室单元2C除了将加热器25设在隔离件28B的基部281B上以外，与前述的第3实施方式的原子室单元2B相同。
支承部件4C具有框体41B、两个片部件42C、43、以及脚部44B。在框体41B的下表面接合有片部件42C。该片部件42C具有与光源22连接的布线423以及与加热器25连接的布线424。
布线424以不与隔离件28B以及一对导热部件29接触的方式，从梁部421或连接部422经过由前述的隔离件28B产生的间隙，向空间S2延伸。并且，布线424与加热器25连接。
由此，本实施方式的原子振荡器1C具有与加热器25连接的布线424。此处，一对导热部件29配置在收纳加热器25的空间S2的外侧。并且，布线424从第1支承部即片部件42C与导热部件29分离地向空间S2内延伸并与加热器25连接。由此，能够减小来自用于加热器25的布线424的辐射。其结果是，能够有效地实现原子振荡器1C的低功耗。
根据以上说明的第4实施方式的原子振荡器1C，也能够使特性优异，并实现小型化和低功耗。
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能够装配在各种电子设备中。
以下对具有本发明的量子干涉装置的电子设备的一例进行说明。
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概要结构的图。
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。
以上这样的定位系统100的作为电子设备的一例的接收装置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的低功耗。
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、手提型个人计算机)、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，前述那样的具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器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是示出具有本发明的量子干涉装置的移动体(汽车)的结构的立体图。
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。
以上那样的移动体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，实现原子振荡器1的低功耗。
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 (12)
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，其射出激励所述碱金属原子的光；
光检测部，其检测透过所述原子室后的所述光；
导热部件，其被设置成相对于所述原子室横跨所述光源侧与所述光检测部侧，使用导热率比所述原子室大的材料构成；以及
支承部件，其与所述导热部件分离地设置，使用导热率比所述导热部件小的材料构成，一并支承所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述导热部件。
2.根据权利要求1所述的量子干涉装置，其中，
所述支承部件具有：相对于所述原子室在所述光源侧支承所述原子室或所述光源的第1支承部；以及相对于所述原子室在所述光检测部侧支承所述原子室或所述光检测部的第2支承部。
3.根据权利要求2所述的量子干涉装置，其中，
所述量子干涉装置具有加热器，所述加热器与所述原子室、所述光源、所述光检测部以及所述导热部件一并支承于所述支承部件，所述加热器经由所述导热部件对所述光源和所述原子室进行加热。
4.根据权利要求3所述的量子干涉装置，其中，
所述加热器相对于所述原子室配置在所述光检测部侧。
5.根据权利要求3所述的量子干涉装置，其中，
所述加热器相对于所述原子室配置在所述光源侧。
6.根据权利要求5所述的量子干涉装置，其中，
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。
7.根据权利要求5所述的量子干涉装置，其中，
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大。
8.根据权利要求3至7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与所述加热器或所述光源连接的布线，
所述导热部件配置在收纳所述加热器或所述光源的空间的外侧，
所述布线具有从所述第1支承部起与所述导热部件分离地向所述空间内延伸并与所述加热器或所述光源连接的部分。
9.根据权利要求3至7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封装件，所述封装件构成内包所述原子室、所述光源、所述光检测部、所述加热器、所述导热部件以及所述支承部件的空间，
所述导热部件与所述封装件分离。
10.一种原子振荡器，其特征在于，
所述原子振荡器具有权利要求1至9中的任意一项所述的量子干涉装置。
11.一种电子设备，其特征在于，
所述电子设备具有权利要求1至9中的任意一项所述的量子干涉装置。
12.一种移动体，其特征在于，
所述移动体具有权利要求1至9中的任意一项所述的量子干涉装置。
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