CN109728811A - 频率信号生成装置和频率信号生成系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供频率信号生成装置和频率信号生成系统，该装置包含：原子室，其包含第1部分和第2部分，在第1部分中存在气态碱金属原子，从光源射出的光通过该第1部分，在第2部分中存在液态碱金属原子；第1温度控制元件，其对第1部分的温度进行控制；第2温度控制元件，其将第2部分的温度控制成比第1部分的温度低；第1温度检测元件，其检测第1部分的温度；及第2温度检测元件，其检测第2部分的温度，第1温度控制元件与第2温度检测元件热连接，第2温度控制元件与第1温度检测元件热连接，包含第1温度控制元件和第1温度检测元件的、第1部分的温度控制环路的相位与包含第2温度控制元件和第2温度检测元件的、第2部分的温度控制环路的相位不同。
Description
技术领域
本发明涉及频率信号生成装置和频率信号生成系统。
背景技术
作为频率信号生成装置，公知有基于碱金属原子的能量跃迁来进行振荡的原子振荡器，该原子振荡器具有光源和封入了铷、铯等碱金属原子的原子室。
例如在专利文献1中记载有气室，该气室具有：第1气室部，其包含光的入射面；以及第2气室部，其能够使蒸汽状态的金属原子在该第2气室部与第1气室部之间自由行进。在专利文献1所记载的气室中，第1气室部通过第1温度控制单元和保温筒的结构而被加热恒温化为可得到足够的光吸收率的温度，该第1温度控制单元根据第1测温元件的检测温度信息来进行控制。并且，第2气室部被第2温度控制单元设定为比第1气室部的温度低的温度并进行温度稳定化，该第2温度控制单元根据第2测温元件的检测温度信息来进行控制。在专利文献1所记载的气室中，由于除第2气室部之外的气室整体被收纳在保温筒中，所以能够对第1气室部和第2气室部独立地进行温度控制。
专利文献1：日本特开平10-281883号公报
这里，原子室内的碱金属原子并没有被全部气化，而是一部分以剩余部分的形式变成液体。当液态碱金属原子存在于光的通过区域时会遮挡住光。为了抑制液态碱金属原子的影响，需要将原子室的保持液态碱金属原子的部分保持为比收纳气态碱金属原子的部分低的温度，从而使液态碱金属原子留在原子室的规定的位置。因此，在这样的原子室中，优选尽可能独立地对保持液态碱金属原子的部分和收纳气态碱金属原子的部分进行温度控制。
另一方面，优选使原子室小型化。在小型的原子室中，原子室的各部分之间的距离较小。因此，原子室的保持液态碱金属原子的部分中的温度控制与收纳气态碱金属原子的部分中的温度控制互相影响，有时原子室的温度会变得不稳定。如专利文献1那样，设置有保温筒的原子室很难小型化。
发明内容
本发明的几个方式的目的之一在于，提供能够抑制原子室的温度变得不稳定的频率信号生成装置。并且，本发明的几个方式的目的之一在于，提供能够抑制原子室的温度变得不稳定的频率信号生成系统。
本发明是为了解决前述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下方式或应用例来实现。
[应用例1]
本应用例的频率信号生成装置包含：光源；原子室，其包含第1部分和第2部分，其中，在该第1部分中存在气态碱金属原子，从所述光源射出的光通过该第1部分，在该第2部分中存在液态碱金属原子；第1温度控制元件，其对所述第1部分的温度进行控制；第2温度控制元件，其将所述第2部分的温度控制成比所述第1部分的温度低的温度；第1温度检测元件，其检测所述第1部分的温度；以及第2温度检测元件，其检测所述第2部分的温度，所述第1温度控制元件与所述第2温度检测元件热连接，所述第2温度控制元件与所述第1温度检测元件热连接，包含所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件的、所述第1部分的温度控制环路的相位与包含所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件的、所述第2部分的温度控制环路的相位不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同，所以与第1部分的温度控制环路的相位和第2部分的温度控制环路的相位一致的情况相比，能够抑制第1部分的温度控制环路与第2部分的温度控制环路互相干涉，能够对第1部分和第2部分独立地进行控制。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够抑制原子室的温度变得不稳定。
[应用例2]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件之间的距离与所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件之间的距离不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1温度控制元件和第1温度检测元件之间的距离与第2温度控制元件和第2温度检测元件之间的距离不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例3]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件之间的距离比所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件之间的距离小。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第2温度控制元件和第2温度检测元件之间的距离比第1温度控制元件和第1温度检测元件之间的距离小，所以通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间比通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间短。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第2部分比第1部分更快地收敛于期望的温度。
[应用例4]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，包含：第1部件，其覆盖所述第1部分的至少一部分；以及第2部件，其与所述第1部件分离，并且覆盖所述第2部分的至少一部分。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于包含覆盖第1部分的至少一部分的第1部件，所以与没有第1部件的情况相比，容易使第1部分的温度稳定。并且，由于包含覆盖第2部分的至少一部分的第2部件，所以与没有第2部件的情况相比，容易使第2部分的温度稳定。此外，通过使第1部件与第2部件分离，能够抑制热量在第1部件与第2部件之间移动，因此能够抑制原子室的温度变得不稳定。
[应用例5]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1温度控制元件配置于所述第1部件，所述第2温度控制元件配置于所述第2部件，所述第1部件的热导率与所述第2部件的热导率不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1部件的热导率与第2部件的热导率不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例6]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1温度控制元件借助于第1连接部件与所述第1部件连接，所述第2温度控制元件借助于第2连接部件与所述第2部件连接，所述第1连接部件的热导率与所述第2连接部件的热导率不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1连接部件的热导率与第2连接部件的热导率不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例7]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1温度检测元件配置于所述第1部件，所述第2温度检测元件配置于所述第2部件，所述第1部件的热导率与所述第2部件的热导率不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1部件的热导率与第2部件的热导率不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例8]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1温度检测元件借助于第1连接部件与所述第1部件连接，所述第2温度检测元件借助于第2连接部件与所述第2部件连接，所述第1连接部件的热导率与所述第2连接部件的热导率不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1连接部件的热导率与第2连接部件的热导率不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例9]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，包含收纳所述原子室、所述第1部件以及所述第2部件的壳体，所述第1温度控制元件配置于所述壳体，所述第2温度控制元件配置于所述第2部件，所述壳体的热导率与所述第2部件的热导率不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于壳体的热导率与第2部件的热导率不同，所以通过第1温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件的时间与通过第2温度控制元件的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件的时间不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例10]
在本应用例的频率信号生成装置中，也可以是，所述第1部分的温度控制环路包含第1电路，该第1电路将与所述第1温度检测元件的输出对应的信号输出到所述第1温度控制元件，所述第2部分的温度控制环路包含第2电路，该第2电路将与所述第2温度检测元件的输出对应的信号输出到所述第2温度控制元件，所述第1电路的增益与所述第2电路的增益不同。
在本应用例的频率信号生成装置中，由于第1电路的增益与第2电路的增益不同，所以第1温度控制元件对第1温度检测元件的输出的响应速度与第2温度控制元件对第2温度检测元件的输出的响应速度不同。因此，在本应用例的频率信号生成装置中，能够使第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同。
[应用例11]
本应用例的频率信号生成系统是包含频率信号生成装置的频率信号生成系统，所述频率信号生成装置包含：光源；原子室，其包含第1部分和第2部分，其中，在该第1部分中存在气态碱金属原子，从所述光源射出的光通过该第1部分，在该第2部分中存在液态碱金属原子；第1温度控制元件，其对所述第1部分的温度进行控制；第2温度控制元件，其将所述第2部分的温度控制成比所述第1部分的温度低的温度；第1温度检测元件，其检测所述第1部分的温度；以及第2温度检测元件，其检测所述第2部分的温度，所述第1温度控制元件与所述第2温度检测元件热连接，所述第2温度控制元件与所述第1温度检测元件热连接，包含所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件的、所述第1部分的温度控制环路的相位与包含所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件的、所述第2部分的温度控制环路的相位不同。
在本应用例的频率信号生成系统中，由于第1部分的温度控制环路的相位与第2部分的温度控制环路的相位不同，所以与第1部分的温度控制环路的相位和第2部分的温度控制环路的相位一致的情况相比，能够抑制第1部分的温度控制环路与第2部分的温度控制环路互相干涉，能够对第1部分和第2部分独立地进行控制。因此，在本应用例的频率信号生成系统中，能够抑制原子室变得不稳定。
附图说明
图1是示出第1实施方式的频率信号生成装置的概略图。
图2是示意性地示出第1实施方式的频率信号生成装置的剖视图。
图3是示意性地示出第1实施方式的频率信号生成装置的俯视图。
图4是示意性地示出第1实施方式的频率信号生成装置的原子室单元的立体图。
图5是示意性地示出第1实施方式的频率信号生成装置的原子室单元的剖视图。
图6是示意性地示出第1实施方式的频率信号生成装置的原子室单元的剖视图。
图7是第1实施方式的频率信号生成装置的第1部分的温度控制环路的功能框图。
图8是用于对第1实施方式的频率信号生成装置的第1温度检测元件和第1电路进行说明的电路图。
图9是第1实施方式的频率信号生成装置的第2部分的温度控制环路的功能框图。
图10是用于对第1实施方式的频率信号生成装置的第1部分和第2部分的温度控制环路的相位进行说明的图。
图11是示意性地示出第2实施方式的频率信号生成装置的原子室单元的剖视图。
图12是用于对第2实施方式的变形例的频率信号生成装置的第1部分和第2部分的温度控制环路的相位进行说明的图。
图13是示意性地示出第3实施方式的频率信号生成装置的原子室单元的剖视图。
图14是示出第4实施方式的频率信号生成系统的概略结构图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的优选的实施方式进行详细说明。另外，以下说明的实施方式并非不合理地限定权利要求书所记载的本发明的内容。并且，以下所说明的全部结构并不一定是本发明的必要技术特征。
1.第1实施方式
1.1.结构
首先，参照附图对第1实施方式的频率信号生成装置进行说明。图1是示出第1实施方式的频率信号生成装置100的概略图。
频率信号生成装置100是利用了量子干涉效应(CPT：CoherentPopulationTrapping)的原子振荡器，该量子干涉效应是指，当同时对碱金属原子照射特定的不同波长的两个共振光时发生该两个共振光不被碱金属原子吸收而透过的现象。另外，由该量子干涉效应引起的现象也被称为电磁诱导透明(EIT：ElectromagneticallyInducedTransparency)现象。并且，本发明的频率信号生成装置也可以是利用由光和微波引起的双重共振现象的原子振荡器。
如图1所示，频率信号生成装置100包含发光元件模块10、原子室单元20、设置在发光元件模块10与原子室单元20之间的光学系统单元30、以及对发光元件模块10和原子室单元20的工作进行控制的控制单元50。以下，首先，对频率信号生成装置100的概要结构进行说明。
发光元件模块10具有帕尔贴元件11、发光元件12以及温度传感器13。发光元件12射出包括频率不同的两种光的线偏振的光LL。温度传感器13检测发光元件12的温度。帕尔贴元件11调节发光元件12的温度。
光学系统单元30具有减光滤光器31、透镜32以及1/4波长板33。减光滤光器31降低从发光元件12射出的光LL的强度。透镜32调整光LL的发射角度。具体而言，透镜32使光LL成为平行光。1/4波长板33将包含在光LL中的频率不同的两种光从线偏振转换为圆偏振，即，转换为右圆偏振或左圆偏振。
原子室单元20具有原子室21、受光元件22、第1温度控制元件23a、第2温度控制元件23b、第1温度检测元件24a、第2温度检测元件24b以及线圈25。
原子室21具有透光性，在原子室21中收纳有碱金属。碱金属原子具有由互不相同的两个基态能级和激发能级构成的三能级系统的能级。从发光元件12射出的光LL经由减光滤光器31、透镜32以及1/4波长板33而入射到原子室21。然后，受光元件22接收并检测通过原子室21的光LL。
第1温度控制元件23a对收纳在原子室21中的碱金属原子进行加热，使碱金属原子的至少一部分成为气态。第1温度检测元件24a检测原子室21的温度。第2温度控制元件23b例如将原子室21加热到比第1温度控制元件23a低的温度。第2温度检测元件24b检测原子室21的温度。
线圈25对收纳在原子室21中的碱金属原子施加规定方向的磁场，使碱金属原子的能级进行塞曼分裂。在碱金属原子进行了塞曼分裂的状态下，当向碱金属原子照射圆偏振的共振光对时，能够使碱金属原子进行塞曼分裂后的多个能级中的、期望的能级的碱金属原子的数量相对于其他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，导致期望的EIT信号变大。其结果是，可以提高频率信号生成装置100的振荡特性。
控制单元50具有第1温度控制部51a、第2温度控制部51b、光源控制部52、磁场控制部53以及第3温度控制部54。第1温度控制部51a根据第1温度检测元件24a的检测结果，控制对第1温度控制元件23a的通电，使得原子室21的内部为期望的温度。第2温度控制部51b根据第2温度检测元件24b的检测结果，控制对第2温度控制元件23b的通电，使得原子室21的内部为期望的温度。磁场控制部53控制对线圈25的通电，使得线圈25产生的磁场恒定。第3温度控制部54根据温度传感器13的检测结果，控制对帕尔贴元件11的通电，使得发光元件12的温度为期望的温度。
光源控制部52根据受光元件22的检测结果，对包含在从发光元件12射出的光LL中的两种光的频率进行控制，使得产生EIT现象。这里，当这两种光成为与收纳在原子室21中的碱金属原子的两个基态能级间的能量差相当的频率差的共振光对时，发生EIT现象。光源控制部52具有压控型振荡器(未图示)，该压控型振荡器的振荡频率被控制成与两种光的频率的控制同步地稳定，输出该压控型振荡器(VCO：Voltage Controlled Oscillator)的输出信号作为频率信号生成装置100的输出信号(时钟信号)。
以上，对频率信号生成装置100的概要进行了说明。以下，根据图2和图3对频率信号生成装置100的更具体的结构进行说明。
图2是示意性地示出频率信号生成装置100的剖视图。图3是示意性地示出频率信号生成装置100的俯视图。另外，图2是沿图3的II-II线的剖视图。并且，在图2、3和后述的图4～6中，作为互相垂直的3个轴，图示了X轴、Y轴和Z轴。并且，为了方便，在图3中，省略了封装60的盖体64的图示。并且，在图3中，关于光学系统单元30的保持器34，示出了由XY平面切断的剖视图。
频率信号生成装置100包含发光元件模块10、原子室单元20、光学系统单元30、支承光学系统单元30的支承部件40、与发光元件模块10和原子室单元20电连接的控制单元50、以及收纳这些部分的封装60。
这里，Z轴是与支承部件40的设置面42垂直的轴，+方向是从支承部件40朝向配置的部件的方向。X轴是沿着从发光元件模块10射出的光LL的轴，+方向是光的行进方向。换言之，X轴是沿着发光元件模块10和原子室单元20的排列方向的轴，+方向是从发光元件模块10朝向原子室单元20的方向。Y轴是与X轴和Z轴垂直的轴。
发光元件模块10具有帕尔贴元件11、发光元件12、温度传感器13以及收纳这些元件的封装14。发光元件12例如是垂直谐振器表面发光激光器(VCSEL：VerticalCavitySurface Emitting Laser)。发光元件12是射出光LL的光源。以下，发光元件12也称为光源12。
光学系统单元30保持发光元件模块10。光学系统单元30具有减光滤光器31、透镜32、1/4波长板33、以及保持这些元件的保持器34。
在保持器34中设置有贯通孔35。贯通孔35是光LL的通过区域，在贯通孔35中依次配置有减光滤光器31、透镜32以及1/4波长板33。如图3所示，减光滤光器31以相对于以光LL的光轴A为法线的面倾斜的姿势，通过未图示的粘接剂等固定于保持器34。透镜32和1/4波长板33分别以沿着以光轴A为法线的面的姿势，通过未图示的粘接剂等固定在保持器34上。发光元件模块10通过未图示的安装部件安装于贯通孔35的减光滤光器31侧(-X轴方向左侧)的端部。保持器34例如由铝等金属材料构成，具有散热性。由此，能够高效地进行发光元件模块10的散热。
另外，在光学系统单元30中，根据从光源12射出的光LL的强度、发射角度等的不同，可以省略减光滤光器31和透镜32中的至少一方。并且，光学系统单元30也可以具有减光滤光器31、透镜32和1/4波长板33以外的光学元件。并且，减光滤光器31、透镜32和1/4波长板33的配置顺序并不限于图示的顺序，是任意的。
原子室单元20具有原子室21、受光元件22、温度控制元件23a、23b、温度检测元件24a、24b、线圈25、收纳这些部件的壳体26、以及窗部27。
在原子室21中收纳有气态的铷、铯、钠等碱金属原子。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与碱金属原子一同收纳于原子室21中。在后面叙述原子室21的详细说明。
受光元件22相对于原子室21配置在发光元件模块10的相反侧。作为受光元件22，只要能够检测透过原子室21的内部的光LL(共振光对)的强度，则没有特别限定，但例如列举出太阳能电池、光电二极管等光检测器。
虽然未图示，线圈25例如是沿着原子室21的外周卷绕设置的螺线管型线圈、或者隔着原子室21对置的亥姆霍兹型的一对线圈。线圈25在原子室21的内部产生沿着光LL的光轴A的方向(平行的方向)的磁场。由此，能够通过塞曼分裂进一步扩大收纳在原子室21中的碱金属原子简并的不同的能级间的能隙，提高分辨率，缩小EIT信号的线宽。另外，线圈25产生的磁场可以是直流磁场或交流磁场中的任意磁场，也可以是通过将直流磁场与交流磁场叠加而形成的磁场。
壳体26对原子室21、受光元件22、温度控制元件23a、23b、温度检测元件24a、24b以及线圈25进行收纳。壳体26对原子室21、受光元件22、温度控制元件23a、23b、温度检测元件24a、24b以及线圈25进行直接或间接支承。在壳体26的外表面设置有与受光元件22、温度控制元件23a，23b、温度检测元件24a、24b以及线圈25电连接的多个端子。在壳体26上设置有具有对于光LL的透过性的窗部27。
优选壳体26内与大气压相比被减压。由此，能够简单且高精度地控制原子室21的温度。其结果是，可以提高频率信号生成装置100的特性。
支承部件40呈板状，在支承部件40上载置有原子室单元20和光学系统单元30。支承部件40具有沿着光学系统单元30的保持器34的下表面形状的设置面42。在设置面42上形成有台阶部43。台阶部43与保持器34的下表面的台阶部卡合而限制保持器34向原子室单元20侧(+X轴方向侧)移动。同样，支承部件40具有沿着原子室单元20的壳体26的下表面形状的设置面44。在设置面44上形成有台阶部45。台阶部45与壳体26的端面卡合而限制壳体26向光学系统单元30侧(-X轴方向侧)移动。
这样，可以利用支承部件40来规定原子室单元20和光学系统单元30的相对位置关系。并且，由于发光元件模块10固定于保持器34，所以也规定了发光元件模块10相对于原子室单元20以及光学系统单元30的相对位置关系。这里，壳体26和保持器34分别通过未图示的螺钉等固定部件固定在支承部件40上。并且，支承部件40通过未图示的螺钉等固定部件固定在封装60上。支承部件40例如由铝等金属材料构成，具有散热性。由此，能够高效地进行发光元件模块10的散热。
如图3所示，控制单元50具有：电路基板55；两个连接器56a、56b，它们设置在电路基板55上；刚性布线基板57a，其与发光元件模块10连接；刚性布线基板57b，其与原子室单元20连接；挠性布线基板58a，其将连接器56a与刚性布线基板57a连接起来；以及挠性布线基板58b，其将连接器56b与刚性布线基板57b连接起来；以及多个引脚59，它们贯通电路基板55。
在电路基板55上设置有未图示的IC(Integrated Circuit：集成电路)芯片。IC芯片作为温度控制部51a、51b、54、光源控制部52以及磁场控制部53来发挥功能。在电路基板55上设置有供支承部件40贯穿插入的贯通孔55a。电路基板55经由多个引脚59支承于封装60。多个引脚59分别贯通封装60的内外，并与电路基板55电连接。
另外，将电路基板55与发光元件模块10电连接的结构以及将电路基板55与原子室单元20电连接的结构不限于图示的连接器56a、56b、刚性布线基板57a、57b和挠性布线基板58a、58b，还可以分别为其他公知的连接器和布线。并且，IC芯片所包含的功能的至少一部分也可以通过配置于电路基板55等的包含电路部件的电路来实现。
封装60对发光元件模块10、原子室单元20、光学系统单元30、支承部件40以及控制单元50进行收纳。封装60具有配置有支承部件40的基体62和与基体62对置配置的盖体64。封装60例如由可伐合金等金属材料构成，具有磁屏蔽性。由此，能够减小外部磁场对频率信号生成装置100的特性产生的不良影响。另外，封装60内可以被减压，也可以是大气压。
1.2.原子室单元
接着，对原子室单元20进行详细说明。图4是示意性地示出原子室单元20的立体图。图5是示意性地示出原子室单元20的沿图4的V-V线的剖视图。图6是示意性地示出原子室单元20的沿图4的VI-VI线的剖视图。另外，为了方便，在图4中，省略了壳体26和窗部27的图示。
如图4～图6所示，原子室单元20包含原子室21、受光元件22、第1温度控制元件23a、第2温度控制元件23b、第1温度检测元件24a、第2温度检测元件24b、线圈25、壳体26、窗部27、第1部件140、第2部件142、以及连接部件150、152、154、156。
原子室21的X轴方向的大小例如为1mm以上且50mm以下，优选1mm以上且30mm以下。如图5和图6所示，原子室21包含空间110和容器120。空间110包含腔室112和储液器114。
腔室112例如是碱金属原子的饱和蒸气压。在图示的例子中，腔室112的形状为圆筒状。储液器114经由连通孔116与腔室112连通。储液器的体积比腔室112的体积小。在图示的例子中，储液器114的形状为圆筒状。
容器120例如具有长方体的外形形状。在图示的例子中，容器120具有第1面120a、第2面120b、第3面120c、第4面120d、第5面120e以及第6面120f。在图示的例子中，第1面120a是-X轴方向侧的面，第2面120b是+X轴方向侧的面，第3面120c是-Y轴方向侧的面，第4面120d是+Y轴方向侧的面，第5面120e是-Z轴方向侧的面，第6面120f是+Z轴方向侧的面。
容器120具有主体部122和窗部124、126。在主体部122上沿着X轴方向设置有两个贯通孔。该两个贯通孔分别构成腔室112和储液器114。窗部124、126隔着主体部122设置。在图示的例子中，主体部122的-X轴方侧的面与窗部124，主体部122的+X轴方侧的面与窗部126接合。窗部124、126的形状为板状。在主体部122的位于腔室112与储液器114之间的部分处设置有连通孔116。
主体部122的材质例如是硅、玻璃等。主体部122例如是通过蚀刻等对硅基板或玻璃基板等进行加工而形成的。窗部124、126使从光源12射出的光LL透过。窗部124、126的材质例如是玻璃。
原子室21包含：第1部分130，在该第1部分130中存在气态碱金属原子，供从光源12射出的光LL通过；以及第2部分132，在该第2部分132中存在液态碱金属原子2。
第1部分130具有第1空间部分130a和第1容器部分130b。第1空间部分130a是空间110中的供光LL通过的部分。在图示的例子中，腔室112包含第1空间部分130a。第1容器部分130b是容器120的供光LL通过的部分。在图示的例子中，设置有两个第1容器部分130b，窗部124包含一个第1容器部分130b，窗部126包含另一个第1容器部分130b。
第2部分132具有第2空间部分132a和第2容器部分132b。第2空间部分132a是空间110的存在液态碱金属原子2的部分。在图示的例子中，储液器114包含第2空间部分132a。第2容器部分132b是容器120的与液态碱金属原子2接触的部分。在图示的例子中，第2容器部分132b是主体部122的与碱金属原子2接触的面、以及窗部126的与碱金属原子2接触的面。
第1部件140配置于容器120。第1部件140的材质例如是金属。以下，也将第1部件140称为第1金属部件140。虽然未图示，但也可以在第1金属部件140与容器120之间配置硅脂或导热橡胶。第1金属部件140是用于将第1温度控制元件23a的热量传递至第1部分130的部件。通过配置硅脂或导热橡胶，能够减小第1金属部件140与容器120之间的空隙，能够容易地将热量从第1金属部件140传递至容器120。
在图示的例子中，第1金属部件140配置在如下部分上：第1面120a的除供光LL通过的部分之外的整个面、第2面120b的一部分、第3面120c的整个面、第4面120d的一部分、第5面120e的一部分、以及第6面120f的一部分。腔室112位于第1金属部件140的配置于第5面120e的部分与第1金属部件140的配置于第6面120f的部分之间。
第1金属部件140以围绕第1部分130的方式配置。第1金属部件140覆盖第1部分130的至少一部分。在图示的例子中，第1部分130的第1空间部分130a隔着腔室112的除第1空间部分130a以外的部分和容器120而被配置于面120c、120e、120f的第1金属部件140覆盖。这样，“第1金属部件140覆盖第1部分130”包含第1金属部件140隔着其他部件或空间间接地覆盖第1部分130的情况、以及第1金属部件140与第1部分130接触而直接覆盖第1部分130的情况。“第2金属部件142覆盖第2部分132”也同样。
在第1金属部件140上设置有贯通孔141。贯通孔141在X轴方向上贯通第1金属部件140。贯通孔141设置有两个。两个贯通孔141设置在从X轴方向观察时分别与第1面120a和第2面120b的供光LL通过的部分重叠的位置。另外，虽然未图示，但在贯通孔141上也可以设置使光LL透过的部件。
第2部件142配置于容器120。第2部件142的材质例如是金属。以下，也将第2部件142称为第2金属部件142。虽然未图示，但也可以在第2金属部件142与容器120之间配置硅脂或导热橡胶。第2金属部件142是用于将第2温度控制元件23b的热量传递至第2部分132的部件。通过配置硅脂或导热橡胶，能够减小第2金属部件142与容器120之间的空隙，例如，能够容易地将热量从第2金属部件142传递至容器120。
在图示的例子中，第2金属部件142配置在如下部分上：第2面120b的一部分、第4面120d的一部分、第5面120e的一部分以及第6面120f的一部分。第2部分132位于第2金属部件142的配置于第5面120e的部分与第2金属部件142的配置于第6面120f的部分之间。
第2金属部件142以围绕第2部分132的方式配置。第2金属部件142覆盖第2部分132的至少一部分。在图示的例子中，第2部分132隔着容器120被第2金属部件142覆盖。
第2金属部件142与第1金属部件140分离。在第1金属部件140与第2金属部件142之间设置有空隙。第1金属部件140与第2金属部件142之间的距离例如是0.1mm以上且3mm以下，优选0.1mm以上且1mm以下。
第1金属部件140和第2金属部件142的材质都是铝。另外，金属部件140、142的材质并不限定于铝，例如，也可以是铜、黄铜等。
第1温度控制元件23a配置在第1金属部件140上。在图示的例子中，第1温度控制元件23a通过连接部件150与第1金属部件140连接。第1温度控制元件23a通过连接部件150与第1金属部件140热连接。即，第1温度控制元件23a的热量顺着连接部件150传递到第1金属部件140。第1温度控制元件23a也可以通过连接部件150与第1金属部件140接合。在图示的例子中，第1温度控制元件23a设置在第1金属部件140的-Y轴方向侧的面上。
第1温度控制元件23a对第1部分130的温度进行控制。具体而言，第1温度控制元件23a根据基于第1温度检测元件24a的输出的来自第1温度控制部51a的信号而产生热量，对第1部分130的温度进行控制。
第2温度控制元件23b配置在第2金属部件142上。在图示的例子中，第2温度控制元件23b通过连接部件152与第2金属部件142连接。第2温度控制元件23b通过连接部件152与第2金属部件142热连接。即，第2温度控制元件23b的热量顺着连接部件152传递到第2金属部件142。第2温度控制元件23b也可以通过连接部件152与第2金属部件142接合。在图示的例子中，第2温度控制元件23b设置在第2金属部件142的+X轴方向侧的面上。
第2温度控制元件23b将第2部分132的温度控制成比第1部分130的温度低的温度。具体而言，第2温度控制元件23b根据基于第2温度检测元件24b的输出的来自第2温度控制部51b的信号而产生热量，将第2部分132的温度控制成比第1部分130的温度低的温度。
第1温度控制元件23a和第2温度控制元件23b都是加热器，例如也可以在温度的控制中具有相同的特性。另外，温度控制元件23a、23b并不限定于加热器，例如，也可以是帕尔贴元件等。
第1温度检测元件24a配置在第1金属部件140上。在图示的例子中，第1温度检测元件24a通过连接部件154与第1金属部件140连接。第1温度检测元件24a通过连接部件154与第1金属部件140热连接。即，第1金属部件140的热量顺着连接部件154传递到第1温度检测元件24a。第1温度检测元件24a也可以通过连接部件154与第1金属部件140接合。在图示的例子中，第1温度检测元件24a设置在第1金属部件140的-Y轴方向侧的面上。
第1温度检测元件24a检测第1部分130的温度。关于温度的检测，第1温度检测元件24a可以直接地测量第1部分130的温度，第1温度检测元件24a也可以经由其他部件等间接地测量第1部分130的温度。例如，即使在第1温度检测元件24a所直接检测的温度与第1部分130的温度之间存在差值的情况下，也可以预先测量该差值，由此，第1温度检测元件24a根据第1温度检测元件24a所直接检测的温度，间接地推定第1部分130的温度。第2温度检测元件24b检测第2部分132的温度的情况也与该间接地检测温度的情况同样。并且，也可以以这样的温度存在差值为前提而对第1温度控制元件23a和第2温度控制元件23b进行控制。
第2温度检测元件24b配置在第2金属部件142上。在图示的例子中，第2温度检测元件24b通过连接部件156与第2金属部件142连接。第2温度检测元件24b通过连接部件156与第2金属部件142热连接。即，第2金属部件142的热量顺着连接部件156传递到第2温度检测元件24b。第2温度检测元件24b也可以通过连接部件156与第2金属部件142接合。在图示的例子中，第2温度检测元件24b设置在第2金属部件142的+X轴方向侧的面上。第2温度检测元件24b检测第2部分132的温度。连接部件150、152、154、156例如是硅脂的。
第1温度检测元件24a和第2温度检测元件24b都是热敏电阻，例如，也可以在温度的检测中具有相同的特性。另外，温度检测元件24a、24b并不限定于热敏电阻，也可以是热电偶。
第1温度控制元件23a和第1温度检测元件24a之间的距离D1与第2温度控制元件23b和第2温度检测元件24b之间的距离D2不同。距离D1是第1温度控制元件23a与第1温度检测元件24a之间的最短距离。距离D2是第2温度控制元件23b与第2温度检测元件24b之间的最短距离。在图示的例子中，距离D2比距离D1小。例如，从第1温度控制元件23a穿过连接部件150、第1金属部件140的外表面以及连接部件154而到达第1温度检测元件24a的最短路径K1与从第2温度控制元件23b穿过连接部件152、第2金属部件142的外表面以及连接部件156而到达第2温度检测元件24b的最短路径K2不同。最短路径K2比最短路径K1小。
另外，作为其他例子，也可以使距离D1比距离D2小。在该情况下，第1温度控制元件23a所产生的热量传递到第1温度检测元件24a的时间比第2温度控制元件23b所产生的热量传递到第2温度检测元件24b的时间短。因此，在频率信号生成装置100中，能够比第2部分132更快地将第1部分130保持为比第2部分高的温度。由此，例如，能够使碱金属原子在第1部分130和第2部分132中的第1部分130中相对地不容易析出。因此，能够抑制碱金属原子在第1部分130中析出。
第1温度控制元件23a与第1温度检测元件24a热连接。第2温度控制元件23b与第2温度检测元件24b热连接。第1温度控制元件23a与第2温度检测元件24b热连接。第2温度控制元件23b与第1温度检测元件24a热连接。这里，“温度控制元件与温度检测元件热连接”是指，通过温度控制元件的温度控制而产生的、温度检测元件检测温度的位置的温度变化为温度检测元件的分辨率以上。如上述那样，原子室21的X轴方向的大小小到1mm以上且50mm以下，第1金属部件140与第2金属部件142之间的距离小到0.1mm以上且3mm以下。因此，即使第1金属部件140与第2金属部件142分开，例如，第1温度控制元件23a所产生的热量顺着金属部件140、142之间的空隙、容器120、壳体26等而传递到第2温度检测元件24b。
壳体26对原子室21、受光元件22、温度控制元件23a、23b、温度检测元件24a、24b、金属部件140、142、以及连接部件150、152、154、156进行收纳。在图示的例子中，壳体26与金属部件140、142接触，但也可以在壳体26与金属部件140、142之间设置其他部件。另外，线圈25的位置没有特别地限定。
壳体26的材质例如是可伐合金、坡莫合金等Fe-Ni合金等。壳体26具有磁屏蔽性，能够屏蔽原子室21内的碱金属原子免受外部磁场的影响。由此，能够实现线圈25的磁场在壳体26内的稳定性的提高。
另外，在温度控制元件23a、23b产生磁场的情况下，可以通过晶体管的集电极面、由具有磁屏蔽性的材料构成的收纳温度控制元件23a、23b的容器、将镍铬合金线呈圆状卷绕在该容器上的结构等来降低该磁场的影响。另外，作为收纳温度控制元件23a、23b的容器的材料，可以使用与壳体26同样的材料。
在壳体26上设置有贯通孔，在该贯通孔中设置有窗部27。窗部27使光LL透过。窗部27的材质例如是玻璃。
这里，图7是第1部分130的温度控制环路L1的功能框图。如图7所示，温度控制环路L1例如包含第1温度检测元件24a、第1电路160a以及第1温度控制元件23a。第1电路160a将与第1温度检测元件24a的输出对应的信号输出到第1温度控制元件23a。第1温度控制元件23a产生与来自第1电路160a的信号对应的热量。从第1温度控制元件23a产生的热量顺着连接部件150、第1金属部件140以及连接部件154而传递到第1温度检测元件24a。第1温度检测元件24a根据第1温度控制元件23a所产生的热量，再次向第1电路160a输出信号。这样，温度控制环路L1形成了反馈环。温度控制环路L1包含如上述那样例如作为从第1温度控制元件23a产生的热量的路径的第1金属部件140和连接部件150、154。
图8是用于对第1温度检测元件24a和第1电路160a进行说明的电路图。以下，将温度检测元件24a、24b作为热敏电阻来进行说明。如图8所示，第1温度检测元件24a与电阻R1、R2、R3一起构成了温度检测电路162a。温度检测电路162a是桥接电路。第1温度检测元件24a的电阻随着周边的温度而发生变化。温度检测电路162a将第1温度检测元件24a的周边的温度变化转换成电压而输出到第1电路160a。电源电压Va例如是3.3V。
第1电路160a包含运算放大器161和电阻R4、R5、R6。第1电路160a是反相放大电路。第1电路160a的增益G由G＝R6/R4表示。第1电路160a使来自温度检测电路162a的电压的极性反转并且放大，向第1温度控制元件23a输出信号(例如电流)。另外，除第1电路160a和温度检测电路162a的第1温度检测元件24a以外的部件例如也可以包含在第1温度控制部51a中。
图9是第2部分132的温度控制环路L2的功能框图。如图9所示，温度控制环路L2例如包含第2温度检测元件24b、第2电路160b以及第2温度控制元件23b。第2电路160b将与第2温度检测元件24b的输出对应的信号输出到第2温度控制元件23b。第2温度控制元件23b产生与来自第2电路160b的信号对应的热量。从第2温度控制元件23b产生的热量顺着连接部件152、第2金属部件142以及连接部件156而传递到第2温度检测元件24b。第2温度检测元件24b根据第2温度控制元件23b产生的热量，再次向第2电路160b输出信号。这样，温度控制环路L2形成了反馈环。温度控制环路L2包含如上述那样例如作为从第2温度控制元件23b产生的热量的路径的第2金属部件142和连接部件152、156。
第2温度检测元件24b和第2电路160b例如构成与图8所示的电路图同样的电路。除第2电路160b和第2温度检测元件24b以外的部件例如也可以包含在第2温度控制部51b中。
图10是用于对温度控制环路L1、L2的相位进行说明的图。在图10中，横轴是时间，纵轴是作为输入到温度控制元件23a、23b的信号的电流的大小。在温度控制环路L1、L2中，如图10所示，例如，在反复进行了过冲之后，将恒定的电流IA供给到温度控制元件23a、23b。另外，在图10中，示出了第1电路160a的增益和第2电路160b的增益相同的情况。
如上述那样，第1温度控制元件23a和第1温度检测元件24a之间的距离D1与第2温度控制元件23b和第2温度检测元件24b之间的距离D2不同。具体而言，距离D2比距离D1小。因此，通过第2温度控制元件23b的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件24b的时间比通过第1温度控制元件23a的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件24a的时间短。例如，第2温度控制元件23b所产生的热量传递到第2温度检测元件24b的时间比第1温度控制元件23a所产生的热量传递到第1温度检测元件24a的时间短。因此，如图10所示，在反复进行过冲时，例如，输入到温度控制元件23b的信号的周期T2比输入到温度控制元件23a的信号的周期T1短。即，输入到温度控制元件23a的信号的相位与输入到温度控制元件23b的信号的相位不同。换言之，温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。另外，在本说明书中，为了说明而示出了产生过冲的例子，但在过冲较少的情况或实际上无过冲的情况下，也会得到同样的效果。
频率信号生成装置100例如具有以下特征。
在频率信号生成装置100中，第1部分130的温度控制环路L1的相位与第2部分132的温度控制环路L2的相位不同。因此，在频率信号生成装置100中，即使第1温度控制元件23a与第2温度检测元件24b热连接并且第2温度控制元件23b与第1温度检测元件24a热连接，与第1部分的温度控制环路的相位和第2部分的温度控制环路的相位一致的情况相比，抑制了温度控制环路L1与温度控制环路L2互相干涉，能够对第1部分130和第2部分132独立地进行控制。因此，在频率信号生成装置100中，能够抑制原子室21的温度变得不稳定，例如能够将原子室21的温度保持为期望的值。因此，在频率信号生成装置100中，能够抑制如下情况：碱金属原子析出到供原子室21的光LL通过的第1容器部分130b上而形成膜，从而导致光LL的透过率发生变化。其结果是，在频率信号生成装置100中，能够提高频率稳定度。
例如，当温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位相同时，温度控制环路L1、L2有可能互相干涉。于是，温度发生振荡等而不容易收敛于期望的温度，很难将原子室21的温度保持为期望的值。
此外，在频率信号生成装置100中，即使不设置大型的保温筒也能够对第1部分130和第2部分132独立地进行控制，因此能够实现小型化。并且，即使无法使第1部分130与第2部分132之间的距离足够大，也能够抑制原子室21的温度变得不稳定，能够实现频率信号生成装置100的小型化。
在频率信号生成装置100中，第1温度控制元件23a和第1温度检测元件24a之间的距离D1与第2温度控制元件23b和第2温度检测元件24b之间的距离D2不同。因此，在频率信号生成装置100中，通过第1温度控制元件23a的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件24a的时间与通过第2温度控制元件23b的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件24b的时间不同。例如，第1温度控制元件23a产生的热量传递到第1温度检测元件24a的时间与第2温度控制元件23b产生的热量传递到第2温度检测元件24b的时间不同。由此，在频率信号生成装置100中，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。
在频率信号生成装置100中，距离D2比距离D1小。因此，在频率信号生成装置100中，第2温度控制元件23b产生的热量传递到第2温度检测元件24b的时间比第1温度控制元件23a产生的热量传递到第1温度检测元件24a的时间短。因此，在频率信号生成装置100中，能够使第2部分132比第1部分130更快地收敛于期望的温度。在第2部分132达到期望的温度之后，第1部分130达到比第2部分132高的温度。由此，例如，能够使第1部分130的气态碱金属原子的蒸气压稳定，并且剩余的碱金属原子能够在第2部分132附近析出，因此能够抑制碱金属原子在第1部分130中析出。
在频率信号生成装置100中包含：第1金属部件140，其覆盖第1部分130的至少一部分；以及第2金属部件142，其与第1金属部件140分离，覆盖第2部分132的至少一部分。因此，在频率信号生成装置100中，与不存在第1金属部件140的情况相比，容易使第1部分130的温度稳定，与不存在第2金属部件142的情况相比，容易使第2部分132的温度稳定。此外，通过使第1金属部件140与第2金属部件142分离，能够抑制热量在第1部件140与第2部件142之间移动，因此能够抑制原子室21的温度变得不稳定。
另外，虽然未图示，但本发明的原子室也可以不包含储液器114和连通孔116。换言之，也可以不设置将主体部122的腔室112与储液器114分隔开的构造。
并且，虽然未图示，但本发明的频率信号生成装置也可以包含3个以上的温度控制元件和3个以上的温度检测元件。例如，通过分别设置两个对第1部分130的温度进行控制的温度控制元件和两个对第1部分130的温度进行检测的温度检测元件，能够更高精度地对第1部分130的温度进行控制。
2.第2实施方式
2.1.频率信号生成装置
接着，参照附图对第2实施方式的频率信号生成装置进行说明。图11是示意性地示出第2实施方式的频率信号生成装置200的原子室单元20的剖视图。另外，在图11中，作为互相垂直的3个轴，图示了X轴、Y轴和Z轴。
以下，对第2实施方式的频率信号生成装置200与上述频率信号生成装置100的例子不同的点进行说明，对同样的点省略说明。
在上述频率信号生成装置100中，如图5所示，第1温度控制元件23a和第1温度检测元件24a之间的距离D1与第2温度控制元件23b和第2温度检测元件24b之间的距离D2不同。与此相对，在频率信号生成装置200中，距离D1与距离D2相同。
在频率信号生成装置200中，第1金属部件140的热导率与第2金属部件142的热导率也可以不同。因此，在频率信号生成装置200中，能够使通过第1温度控制元件23a的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件24a的第1时间与通过第2温度控制元件23b的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件24b的第2时间不同。由此，在频率信号生成装置200中，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。例如，第1金属部件140的材质是坡莫合金，第2金属部件142的材质是铝。
在频率信号生成装置200中，连接部件150的热导率与连接部件152的热导率也可以不同。由此，在频率信号生成装置200中，能够使第1时间与第2时间不同，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。例如，通过使连接部件150、152的材质不同，能够使连接部件150、152的热导率不同。例如，连接部件152的热导率比连接部件150的热导率大。作为连接部件150的材料，例如，可以使用铝、黄铜、坡莫合金、硅脂、导热橡胶等中的至少1种材料。并且，作为连接部件152的材料，可以使用与连接部件150的材料同样的材料中的、热导率与用于连接部件150的材料不同的至少1种材料。并且，作为连接部件150和连接部件152的材料，也可以分别选择材质相同但热导率不同的材料(例如热导率相对较大的硅脂和热导率相对较小的硅脂)。
在频率信号生成装置200中，连接部件154的热导率与连接部件156的热导率也可以不同。由此，在频率信号生成装置200中，能够使第1时间与第2时间不同，可以使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。例如，通过使连接部件154、156的材质不同，能够使连接部件154、156的热导率不同。例如，连接部件156的热导率比连接部件154的热导率大。作为连接部件154的材料，例如，可以使用铝、黄铜、坡莫合金、硅脂、导热橡胶等中的至少1种材料。并且，作为连接部件156的材料，可以使用与连接部件154的材料同样的材料中的、热导率与用于连接部件156的材料不同的至少1种材料。并且，作为连接部件154和连接部件156的材料，也可以分别选择材质相同但热导率不同的材料(例如热导率相对较大的硅脂和热导率相对较小的硅脂)。
如以上那样，在频率信号生成装置200中，通过满足下述第1条件、第2条件以及第3条件中的1个以上的条件，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。
第1条件：金属部件140、142的热导率不同。
第2条件：连接部件150、152的热导率不同。
第3条件：连接部件154、156的热导率不同。
另外，各部件140、142、150、152、154、156的热导率根据各部件140、142、150、152、154、156的材质来确定。
并且，如果温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同，则在上述频率信号生成装置100中，也可以满足第1条件、第2条件以及第3条件中的1个以上的条件。
在第1条件、第2条件以及第3条件的任意条件中，如果一方的热导率与另一方的热导率不同，则无论哪个热导率相对较大，都能够抑制温度控制环路L1与温度控制环路L2发生干涉。另外，在第1条件、第2条件以及第3条件的任意条件中，只要与第2部分132对应的部件(即，金属部件142、连接部件152或连接部件156)的热导率比与第1部分130对应的部件(即，金属部件140、连接部件150或连接部件154)的热导率大，便能够使第2部分132的温度迅速稳定。
2.2.频率信号生成装置的变形例
接着，对第2实施方式的变形例的频率信号生成装置进行说明。以下，对第2实施方式的变形例的频率信号生成装置与上述频率信号生成装置200的例子不同的点进行说明，对同样的点省略说明。
在上述频率信号生成装置200中，满足了第1条件、第2条件以及第3条件中的1个以上。与此相对，在变形例的频率信号生成装置中，第1电路160a的增益与第2电路160b的增益不同。由此，在变形例的频率信号生成装置中，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。
例如，当第2电路160b的增益比第1电路160a的增益大时，能够使与第2温度检测元件24b的输出对应的信号的强度比与第1温度检测元件24a的输出对应的信号的强度大，能够使输入到第2温度控制元件23b的信号的强度比输入到第1温度控制元件23a的信号的强度大。因此，能够使第2温度控制元件23b对第2温度检测元件24b的输出的响应速度比第1温度控制元件23a对第1温度检测元件24a的输出的响应速度快。因此，如图12所示，在反复进行过冲时，例如，输入到温度控制元件23b的信号的周期T2比输入到温度控制元件23a的信号的周期T1短。即，温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。
另外，也可以使第1电路160a的增益比第2电路160b的增益大。在该情况下，能够使第1温度控制元件23a对第1温度检测元件24a的输出的响应速度比第2温度控制元件23b对第2温度检测元件24b的输出的响应速度快。因此，在变形例的频率信号生成装置中，能够比第2部分132更快地将第1部分130保持为比第2部分高的温度。由此，例如，能够使碱金属原子在第1部分130和第2部分132中的第1部分130中相对地不容易析出。因此，能够抑制碱金属原子在第1部分130中析出。
另外，只要温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同，则在上述频率信号生成装置100中，第1电路160a的增益与第2电路160b的增益可以不同，在上述频率信号生成装置200中，第1电路160a的增益与第2电路160b的增益可以不同。
3.第3实施方式
接着，参照附图对第3实施方式的频率信号生成装置进行说明。图13是示意性地示出第3实施方式的频率信号生成装置300的原子室单元20的剖视图。另外，在图13中，作为互相垂直的3个轴，图示了X轴、Y轴和Z轴。
在上述频率信号生成装置100中，如图5所示，第1温度控制元件23a配置在第1金属部件140上。
与此相对，在频率信号生成装置300中，如图13所示，第1温度控制元件23a配置在壳体26上。壳体26的热导率与第2金属部件142的热导率不同。因此，在频率信号生成装置300中，通过第1温度控制元件23a的温度控制而产生的温度变化传递到第1温度检测元件24a的时间与通过第2温度控制元件23b的温度控制而产生的温度变化传递到第2温度检测元件24b的时间不同。由此，在频率信号生成装置300中，能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。
另外，即使将第1温度控制元件23a配置于第1金属部件140并将第2温度控制元件23b配置于壳体26，也能够使温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同。然而，当考虑到比第1部分130的温度更高精度地对第2部分132的温度进行控制时，优选第2温度控制元件23b配置在比壳体26靠近第2部分132的第2金属部件142上。
并且，只要温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同，则在上述频率信号生成装置200中，第1温度控制元件23a可以配置在壳体26上，在第2实施方式的变形例的频率信号生成装置中，第1温度控制元件23a可以配置在壳体26上。
4.第4实施方式
接着，参照附图对第4实施方式的频率信号生成系统600进行说明。也可以将频率信号生成系统600称为时钟传输系统(定时服务器)600。图14是示出时钟传输系统600的概略结构图。
本发明的时钟传输系统包含本发明的频率信号生成装置。以下，作为一例，对包含频率信号生成装置100的时钟传输系统600进行说明。
时钟传输系统600是如下的系统：用于使时分复用方式的网络内的各装置的时钟一致，具有N(Normal：正常)系统和E(Emergency：紧急)系统的冗余结构。
如图14所示，时钟传输系统600具有A站(上层(N系统))的时钟提供装置601和SDH(Synchronous Digital Hierarchy)装置602、B站(上层(E系统))的时钟提供装置603和SDH装置604、C局(下层)的时钟提供装置605和SDH装置606、607。时钟提供装置601具有频率信号生成装置100，生成N系统的时钟信号。时钟提供装置601内的频率信号生成装置100与来自包括使用铯的原子振荡器的主时钟608、609的更高精度的时钟信号同步地生成时钟信号。
SDH装置602根据来自时钟提供装置601的时钟信号进行主信号的发送/接收，并且将N系统的时钟信号叠加在主信号上而传输到下层的时钟提供装置605。时钟提供装置603具有频率信号生成装置100，生成E系统的时钟信号。时钟提供装置603内的频率信号生成装置100与来自包括使用铯的原子振荡器的主时钟608、609的更高精度的时钟信号同步地生成时钟信号。
SDH装置604根据来自时钟提供装置603的时钟信号来进行主信号的发送/接收，并且将E系统的时钟信号叠加在主信号上而传输到下层的时钟提供装置605。时钟提供装置605接收来自时钟提供装置601、603的时钟信号，与该接收到的时钟信号同步地生成时钟信号。
通常，时钟提供装置605与来自时钟提供装置601的N系统的时钟信号同步地生成时钟信号。然后，在N系统发生异常的情况下，时钟提供装置605与来自时钟提供装置603的E系统的时钟信号同步地生成时钟信号。通过这样从N系统切换到E系统，能够确保稳定的时钟提供并提高时钟路径网络的可靠性。SDH装置606根据来自时钟提供装置605的时钟信号来进行主信号的发送/接收。同样，SDH装置607根据来自时钟提供装置605的时钟信号来进行主信号的发送/接收。由此，能够使C站的装置与A站或B站的装置同步。
频率信号生成系统600包含频率信号生成装置100。因此，频率信号生成系统600能够抑制原子室21的温度变得不稳定。
另外，除了原子振荡器以外，温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同的频率信号生成装置例如也可以是磁传感器。
并且，除了时钟传输系统以外，包含温度控制环路L1的相位与温度控制环路L2的相位不同的频率信号生成装置的频率信号生成系统也可以是各种电子设备或通信系统等。例如，也可以是智能手机、平板终端、钟表、移动电话、数字照相机、液体喷出装置(例如喷墨打印机)、个人计算机、电视机、摄像机、录像机、汽车导航装置、寻呼机、电子记事本、电子词典、计算器、电子游戏设备、文字处理机、工作站、可视电话、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、血糖计、心电图测量装置、超声波诊断装置、电子内窥镜、心磁计)、鱼群探测器、GNSS(Global Navigation Satellite System)基准频率标准器、各种测量设备、计量仪器类(例如，汽车、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、地面数字广播系统、移动电话基站、移动体(汽车、飞机、船舶等)。
本发明也可以在具有本申请所述的特征和效果的范围内省略一部分结构、或者组合各实施方式和变形例。
本发明包含与在实施方式中进行了说明的结构实质上相同的结构(例如，功能、方法以及结果相同的结构、或目的和效果相同的结构)。此外，本发明包含将在实施方式中进行了说明的结构的非本质性部分进行替换而得到的结构。此外，本发明包含能够起到与在实施方式中进行了说明的结构相同的作用效果的结构或能够实现相同的目的的结构。此外，本发明包含在实施方式中进行了说明的结构中添加了公知技术的结构。
Claims (11)
1.一种频率信号生成装置，该频率信号生成装置包含：
光源；
原子室，其包含第1部分和第2部分，其中，在该第1部分中存在气态碱金属原子，从所述光源射出的光通过该第1部分，在该第2部分中存在液态碱金属原子；
第1温度控制元件，其对所述第1部分的温度进行控制；
第2温度控制元件，其将所述第2部分的温度控制成比所述第1部分的温度低的温度；
第1温度检测元件，其检测所述第1部分的温度；以及
第2温度检测元件，其检测所述第2部分的温度，
所述第1温度控制元件与所述第2温度检测元件热连接，
所述第2温度控制元件与所述第1温度检测元件热连接，
包含所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件的、所述第1部分的温度控制环路的相位与包含所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件的、所述第2部分的温度控制环路的相位不同。
2.根据权利要求1所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件之间的距离与所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件之间的距离不同。
3.根据权利要求1或2所述的频率信号生成装置，其中，
所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件之间的距离比所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件之间的距离小。
4.根据权利要求1或2所述的频率信号生成装置，其中，
该频率信号生成装置包含：
第1部件，其覆盖所述第1部分的至少一部分；以及
第2部件，其与所述第1部件分离，并且覆盖所述第2部分的至少一部分。
5.根据权利要求4所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1温度控制元件配置于所述第1部件，
所述第2温度控制元件配置于所述第2部件，
所述第1部件的热导率与所述第2部件的热导率不同。
6.根据权利要求4所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1温度控制元件借助于第1连接部件与所述第1部件连接，
所述第2温度控制元件借助于第2连接部件与所述第2部件连接，
所述第1连接部件的热导率与所述第2连接部件的热导率不同。
7.根据权利要求4所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1温度检测元件配置于所述第1部件，
所述第2温度检测元件配置于所述第2部件，
所述第1部件的热导率与所述第2部件的热导率不同。
8.根据权利要求4所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1温度检测元件借助于第1连接部件与所述第1部件连接，
所述第2温度检测元件借助于第2连接部件与所述第2部件连接，
所述第1连接部件的热导率与所述第2连接部件的热导率不同。
9.根据权利要求4所述的频率信号生成装置，其中，
该频率信号生成装置包含壳体，所述壳体收纳所述原子室、所述第1部件以及所述第2部件，
所述第1温度控制元件配置于所述壳体，
所述第2温度控制元件配置于所述第2部件，
所述壳体的热导率与所述第2部件的热导率不同。
10.根据权利要求1或2所述的频率信号生成装置，其中，
所述第1部分的温度控制环路包含第1电路，该第1电路将与所述第1温度检测元件的输出对应的信号输出到所述第1温度控制元件，
所述第2部分的温度控制环路包含第2电路，该第2电路将与所述第2温度检测元件的输出对应的信号输出到所述第2温度控制元件，
所述第1电路的增益与所述第2电路的增益不同。
11.一种频率信号生成系统，其包含频率信号生成装置，其中，
所述频率信号生成装置包含：
光源；
原子室，其包含第1部分和第2部分，其中，在该第1部分中存在气态碱金属原子，从所述光源射出的光通过该第1部分，在该第2部分中存在液态碱金属原子；
第1温度控制元件，其对所述第1部分的温度进行控制；
第2温度控制元件，其将所述第2部分的温度控制成比所述第1部分的温度低的温度；
第1温度检测元件，其检测所述第1部分的温度；以及
第2温度检测元件，其检测所述第2部分的温度，
所述第1温度控制元件与所述第2温度检测元件热连接，
所述第2温度控制元件与所述第1温度检测元件热连接，
包含所述第1温度控制元件和所述第1温度检测元件的、所述第1部分的温度控制环路的相位与包含所述第2温度控制元件和所述第2温度检测元件的、所述第2部分的温度控制环路的相位不同。
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