CN109787627A - 原子振荡器以及频率信号生成系统 - Google Patents

原子振荡器以及频率信号生成系统 Download PDF

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CN109787627A CN201811343339.6A CN201811343339A CN109787627A CN 109787627 A CN109787627 A CN 109787627A CN 201811343339 A CN201811343339 A CN 201811343339A CN 109787627 A CN109787627 A CN 109787627A
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桥幸弘
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Abstract

本发明提供原子振荡器以及频率信号生成系统,该原子振荡器包含:原子室,其收纳碱金属原子;容器,其收纳所述原子室;基板,其配置有所述容器;以及隔热部件,其固定于所述基板,对所述容器进行定位。

Description

原子振荡器以及频率信号生成系统
技术领域
本发明涉及原子振荡器以及频率信号生成系统。
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、铯等碱金属原子的能量跃迁来进行振荡的原子振荡器。
例如在专利文献1中记载了原子振荡器,该原子振荡器具有收纳封入了金属原子的气室的收纳体,并且记载了:在收纳体的4个角部配置有块,设置于基板的抵碰部成为借助块配置收纳体时的定位部。此外,在专利文献1中还记载了:为了减少外部热量向气室的传递,优选块具有隔热性。
专利文献1:日本特开2017-112515号公报
但是,在专利文献1所记载的原子振荡器中,为了将收纳体配置于基板,要求收纳体与块的位置精度以及配置有块的收纳体与基板的位置精度。因此,有时无法将原子室以高位置精度配置于基板。
发明内容
本发明的几个方式的目的之一在于,提供能够抑制热量在基板与原子室之间移动、并且能够将原子室以高位置精度配置于基板的原子振荡器。并且,本发明的几个方式的目的之一在于,提供能够抑制热量在基板与原子室之间移动、并且能够将原子室以高位置精度配置于基板的频率信号生成系统。
本发明是为了解决上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]
本应用例的原子振荡器包含:原子室,其收纳碱金属原子;容器,其收纳所述原子室;基板,其配置有所述容器;以及隔热部件,其固定于所述基板,对所述容器进行定位。
在本应用例的原子振荡器中包含隔热部件,该隔热部件固定于基板,对容器进行定位,因此能够抑制热量在收纳原子室的容器与基板之间移动,并且能够以固定于基板的隔热部件与容器抵接的方式将容器配置于基板,从而能够将容器定位于基板。因此,在本应用例的原子振荡器中,能够抑制热量在基板与原子室之间移动,并且与例如将配置有定位部件的容器配置于支承部件的情况相比,能够将容器以高位置精度配置于基板。
[应用例2]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,所述基板与所述隔热部件是分体的。
在本应用例的原子振荡器中,由于基板与隔热部件是分体的,所以例如能够提高基板的材质、形状等的设计自由度。
[应用例3]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,所述容器具有第1角部和第2角部,所述隔热部件具有:第1块,其与所述第1角部抵接;第2块,其与所述第2角部抵接;以及连接部,其将所述第1块与所述第2块连接起来。
在本应用例的原子振荡器中,隔热部件具有:第1块,其与第1角部抵接;第2块,其与第2角部抵接;以及连接部,其将第1块与第2块连接起来,因此与第1块和第2块是不连接的独立的定位部件的情况相比,能够减少定位部件(隔热部件)的数量。例如,与将两个部件以高位置精度配置于基板的情况相比,更容易将1个部件以高位置精度配置于基板。因此,在本应用例的原子振荡器中,能够容易地将隔热部件以高位置精度配置于基板。
[应用例4]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,所述容器包含彼此相交的3个面,所述第1块和所述第2块中的至少一方与所述容器的3个面接触。
在本应用例的原子振荡器中,由于第1块和第2块中的至少一方与容器的3个面抵接,所以例如能够对容器进行彼此相交的3个轴方向的定位。
[应用例5]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,所述第1块借助第1固定构造部被固定于所述基板,所述第2块借助第2固定构造部被固定于所述基板,所述第1固定构造部与所述第2固定构造部之间的距离比所述第1角部与所述第2角部之间的距离大。
在本应用例的原子振荡器中,由于第1固定构造部与第2固定构造部之间的距离比第1角部与第2角部之间的距离大,所以即使假设第2固定构造部的位置与期望的位置相比相对于第1固定构造部发生偏移,也可以减少隔热部件的旋转偏移。
[应用例6]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,该原子振荡器包含其他隔热部件,该其他隔热部件固定于所述基板,对所述容器进行定位,在从所述基板的配置有所述容器的面的垂线方向观察时,所述容器配置在所述隔热部件与所述其他隔热部件之间。
在本应用例的原子振荡器中包含其他隔热部件,该其他隔热部件固定于基板,对容器进行定位,因此能够通过两个隔热部件对容器进行定位。
[应用例7]
在本应用例的原子振荡器中,也可以是,所述容器对磁进行屏蔽,该原子振荡器包含:其他容器,其收纳所述容器,对磁进行屏蔽;以及间隔件,其配置在所述容器与所述其他容器之间。
在本应用例的原子振荡器中包含:容器和其他容器,它们对磁进行屏蔽;以及间隔件,其配置在容器与其他容器之间,因此能够使容器与其他容器相离。因此,在本应用例的原子振荡器中,例如与容器和其他容器接触的情况相比,能够提高屏蔽来自外部的磁的功能。
[应用例8]
本应用例的频率信号生成系统包含原子振荡器,其中,所述原子振荡器包含:原子室,其收纳碱金属原子;容器,其收纳所述原子室;基板,其配置有所述容器;以及隔热部件,其固定于所述基板,对所述容器进行定位。
本应用例的频率信号生成系统包含隔热部件,该隔热部件固定于基板,对容器进行定位,因此能够抑制热量在基板与原子室之间移动,并且能够将容器以高位置精度配置于基板。
附图说明
图1是示出实施方式的原子振荡器的概略图。
图2是示意性地示出实施方式的原子振荡器的剖视图。
图3是示意性地示出实施方式的原子振荡器的剖视图。
图4是示意性地示出实施方式的原子振荡器的原子室单元的剖视图。
图5是示意性地示出实施方式的原子振荡器的立体图。
图6是示意性地示出实施方式的原子振荡器的立体图。
图7是示意性地示出实施方式的原子振荡器的第1定位部件的立体图。
图8是示意性地示出实施方式的原子振荡器的第1定位部件的俯视图。
图9是示意性地示出实施方式的原子振荡器的立体图。
图10是示意性地示出实施方式的原子振荡器的立体图。
图11是示意性地示出实施方式的原子振荡器的支承部件的立体图。
图12是示意性地示出实施方式的原子振荡器的剖视图。
图13是用于对原子室相对于支承部件的定位进行说明的图。
图14是示意性地示出实施方式的第1变形例的原子振荡器的剖视图。
图15是示意性地示出实施方式的第2变形例的原子振荡器的剖视图。
图16是示出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,以下所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.原子振荡器
1.1.概略
首先,参照附图对本实施方式的原子振荡器进行说明。图1是示出本实施方式的原子振荡器10的概略图。
原子振荡器10是利用了量子干涉效应(CPT:Coherent Population Trapping)的原子振荡器,该量子干涉效应是指,当同时向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没有被碱金属原子吸收而透过的现象。另外,该量子干涉效应所引起的现象也称为电磁诱导透明(EIT:Electromagnetically Induced
Transparency)现象。并且,本发明的原子振荡器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,原子振荡器10包含光源单元100、光学系统单元200、原子室单元300、以及对光源单元100和原子室单元300进行控制的控制单元500。以下,首先,对原子振荡器10的概要进行说明。
光源单元100具有帕尔贴元件110、光源120以及温度传感器130。
光源120射出包括频率不同的两种光的线偏振的光LL。光源120是垂直谐振器表面发光激光器(VCSEL:Vertical Cavity Surface Emitting Laser)等发光元件。温度传感器130检测光源120的温度。帕尔贴元件110是将光源120的温度控制为第1温度的第1温度控制元件。具体而言,帕尔贴元件110对光源120进行加温或冷却。第1温度例如是25℃以上且35℃以下。
光学系统单元200配置在光源单元100与原子室单元300之间。光学系统单元200具有减光滤光器210、透镜220以及1/4波长板230。
减光滤光器210降低从光源120射出的光LL的强度。透镜220调整光LL的放射角度。具体而言,透镜220使光LL成为平行光。1/4波长板230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。
原子室单元300具有原子室310、受光元件320、加热器单元380、温度传感器322、线圈324。
原子室310使从光源120射出的光LL透过。在原子室310中收纳有碱金属原子。碱金属原子具有由互相不同的两个基态能级和激发能级构成的三能级系统的能级。从光源120射出的光LL经由减光滤光器210、透镜220以及1/4波长板230而入射到原子室310。
受光元件320接收并检测通过原子室310的光LL。受光元件320例如是光电二极管。
加热器单元380是将原子室310控制为与第1温度不同的第2温度的第2温度控制元件。加热器单元380对收纳于原子室310的碱金属原子进行加热,使碱金属原子的至少一部分为气态。第2温度例如是60℃以上且70℃以下。
温度传感器322检测原子室310的温度。线圈324对收纳于原子室310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,使得期望的EIT信号变大。其结果是,可以提高原子振荡器10的振荡特性。
控制单元500具有温度控制部510、光源控制部520、磁场控制部530以及温度控制部540。
温度控制部510根据温度传感器322的检测结果,控制对加热器单元380的通电,使得原子室310的内部为期望的温度。磁场控制部530控制对线圈324的通电,使得线圈324产生的磁场保持恒定。温度控制部540根据温度传感器130的检测结果,控制对帕尔贴元件110的通电,使得光源120的温度为期望的温度。
光源控制部520根据受光元件320的检测结果,对包含在从光源120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310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520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)的输出信号作为原子振荡器10的输出信号(时钟信号)。
1.2.具体结构
接着,对原子振荡器10的具体结构进行说明。图2和图3是示意性地示出原子振荡器10的剖视图。另外,图2是沿图3的II-II线的剖视图。
并且,在图2、3以及后述的图4~图15中,作为互相垂直的3个轴,图示了X轴、Y轴以及Z轴。
如图2和图3所示,原子振荡器10包含光源单元100、光学系统单元200、原子室单元300、支承部件(基板)400、控制单元500以及外容器600。
这里,Z轴是沿着外基部610的第1外容器面612的垂线P的轴,+Z轴方向是从外基部610的第1外容器面612朝向配置在第1外容器面612上的部件的方向。X轴是沿着从光源单元100射出的光LL的轴,+X轴方向是光LL的行进方向。Y轴是与X轴和Z轴垂直的轴,+Y轴方向是使+Z轴方向朝上、+X轴方向朝右时从近前侧朝向深处的方向。
光源单元100配置于支承部件400。光源单元100具有帕尔贴元件110、光源120、温度传感器130、收纳这些元件的光源容器140、以及供光源容器140配置的光源基板150。光源基板150例如通过螺钉(未图示)固定于支承部件400。帕尔贴元件110、光源120以及温度传感器130与控制单元500电连接。
光学系统单元200配置于支承部件400。光学系统单元200具有减光滤光器210、透镜220、1/4波长板230、以及收纳这些元件的保持器240。保持器240例如通过螺钉(未图示)固定于支承部件400。
保持器240设置有贯通孔250。贯通孔250是光LL的通过区域。在贯通孔250中从光源单元100侧依次配置有减光滤光器210、透镜220以及1/4波长板230。
这里,图4是示意性地示出原子室单元300的剖视图。如图2~图4所示,原子室单元300包含:原子室310、受光元件320、第1保持部件330、螺钉331、第2保持部件332、第1原子室容器(容器)340、第1定位部件(隔热部件)350、第2定位部件(其他隔热部件)360、间隔件369、第2原子室容器(其他容器)370、加热器单元380、以及帕尔贴元件390。
在原子室310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在原子室310中。
从光源120射出的光LL入射到原子室310。原子室310的壁部的材质例如是玻璃等。原子室310的壁部限定了原子室310的内部空间。如图4所示,原子室310的内部空间包含第1空间312、第2空间314以及连通孔316。
第1空间312例如为碱金属原子的饱和蒸气压。从光源120射出的光LL通过第1空间312。第2空间314经由连通孔316与第1空间312连通。第2空间314的体积例如比第1空间312的体积小。第2空间314的温度被调整为比第1空间312的温度低。因此,在第2空间314中例如存在液态的碱金属原子。由此,在第1空间312的气态的碱金属原子因与原子室310的壁部的反应等而减少的情况下,液态的碱金属原子发生气化,从而能够将第1空间312中的气态的碱金属原子的浓度保持恒定。
受光元件320配置在原子室310的与光源120侧相反的一侧。在图示的例子中,受光元件320配置在第1原子室容器340中。受光元件320与控制单元500电连接。
第1保持部件330将原子室310保持在第1原子室容器340内。第1保持部件330例如与原子室310的限定第1空间312的壁部抵接。在图示的例子中,第1保持部件330通过螺钉331固定于第1原子室容器340的壁部345。壁部345是第1原子室容器340的-Y轴方向侧的壁部。第1保持部件330将加热器单元380的热量传递至第1空间312的碱金属原子。第1保持部件330的材质例如是铝、钛、铜、黄铜等。
第1保持部件330设置有贯通孔330a、330b。从光源120射出的光LL穿过贯通孔330a而入射到原子室310。透过了原子室310的光LL穿过贯通孔330b而入射到受光元件320。在贯通孔330a、330b中也可以配置使光LL透过的部件。
第2保持部件332将原子室310保持在第1原子室容器340内。第2保持部件332例如与原子室310的限定第2空间314的壁部抵接。在图示的例子中,第2保持部件332通过螺钉333固定于第1原子室容器340。第2保持部件332例如将第2空间314的热量传递至帕尔贴元件390。第2保持部件332与第1保持部件330分开设置。由此,能够将第2空间314的温度调整为比第1空间312低。第2保持部件332的材质例如与第1保持部件330相同。
第1原子室容器340收纳有原子室310、受光元件320以及保持部件330、332。第1原子室容器340借助定位部件350、360配置于支承部件400。第1原子室容器340具有大致长方体的外形形状。第1原子室容器340的材质例如是铁、硅铁、坡莫合金、超导磁合金、铁硅铝、铜等。通过使用这样的材料,第1原子室容器340能够屏蔽来自外部的磁。由此,抑制原子室310内的碱金属原子受到来自外部的磁的影响,能够实现原子振荡器10的振荡特性的稳定化。这里,“抑制”包括为了不出现某个事件而完全消除该事件的情况、以及即使出现某个事件也可使该事件的程度降低的情况。
第1原子室容器340设置有贯通孔340a。从光源120射出的光LL穿过贯通孔340a而入射到原子室310。在贯通孔340a中也可以设置有使光LL透过的部件。
在第1原子室容器340的外表面34f配置有导热部件346。在图示的例子中,导热部件346为板状,通过螺钉331固定于第1原子室容器340的壁部345。导热部件346配置在第1原子室容器340与加热器单元380之间。导热部件346的导热率例如比第1原子室容器340的导热率和加热器单元380的加热器盖部383的导热率高。导热部件346将加热器单元380的热量传递给第1空间312的碱金属原子。导热部件346的材质例如是铝、铜等。
这里,图5和图6是示意性地示出本实施方式的原子振荡器10的立体图。图7是示意性地示出第1定位部件350的立体图。图8是示意性地示出第1定位部件350的俯视图。另外,为了方便说明,在图5和图6中,将原子振荡器10的部件省略一部分而进行图示。
如图5和图6所示,第1定位部件350和第2定位部件360配置于支承部件400。第1定位部件350和第2定位部件360被固定于支承部件400。支承部件400与第1定位部件350是分体的。即,支承部件400与第1定位部件350不一体形成,是相独立的部件。同样,支承部件400与第2定位部件360是分体的。支承部件400的材质与定位部件350、360的材质不同。另外,虽然未图示,但支承部件400、第1定位部件350以及第2定位部件360也可以一体形成。即,也可以在支承部件400上形成与定位部件350、360同样的形状的构造体。并且,只要至少存在第1定位部件350,就能够将原子室310以高位置精度配置于支承部件400。即,也可以不存在第2定位部件360。只要存在第2定位部件360,就能够通过第1定位部件350和第2定位部件360这两个定位部件来确定原子室310的位置。
第1定位部件350配置在第1原子室容器340的+Y轴方向侧。第2定位部件360配置在第1原子室容器340的-Y轴方向侧。从Z轴方向(垂线P方向)来看,第1原子室容器340配置在第1定位部件350与第2定位部件360之间。
第1定位部件350和第2定位部件360是将第1原子室容器340定位于支承部件400的部件。作为将第1原子室容器340配置于支承部件400的方法,首先,如图5所示,将定位部件350、360固定于支承部件400。接着,如图6所示,采用定位部件350、360将第1原子室容器340配置于支承部件400,进行第1原子室容器340相对于支承部件400的定位。
第1原子室容器340具有第1角部341和第2角部342。在图6所示的例子中,第1角部341是第1原子室容器340的-X轴方向侧且+Y轴方向侧的角部。外表面34a、外表面34b、外表面34c彼此交汇,由这3个面交汇而得的部分是第1角部341。第2角部342是第1原子室容器340的+X轴方向侧且+Y轴方向侧的角部。外表面34a、外表面34c、外表面34d彼此交汇,由这3个面交汇而得的部分是第2角部342。第1定位部件350具有:第1块352,其与第1角部341抵接;第2块354,其与第2角部342抵接;以及连接部356,其将第1块352和第2块354连接起来。
另外,“第1原子室容器340的角部”包含第1原子室容器340的3个外表面所成的顶点和该顶点附近的部分。“顶点附近的部分”例如是指从3个外表面所成的顶点到外表面的各边的长度的4分之1以内的部分。
第1块352具有块基部352a和从块基部352a沿+Z轴方向延伸的块壁部352b、352c。块基部352a与第1原子室容器340的-Z轴方向侧的外表面34a抵接。块壁部352b与第1原子室容器340的-X轴方向侧的外表面34b抵接。块壁部352c与第1原子室容器340的+Y轴方向侧的外表面34c抵接。这样,第1块352与第1原子室容器340的3个外表面34a、34b、34c抵接。因此,第1定位部件350能够进行第1原子室容器340的X轴方向、Y轴方向以及Z轴方向的定位。
第2块354具有块基部354a和从块基部354a沿+Z轴方向延伸的块壁部354b、354c。块基部354a与第1原子室容器340的-Z轴方向侧的外表面34a抵接。块壁部354c与第1原子室容器340的+Y轴方向侧的外表面34c抵接。块壁部354b与第1原子室容器340的+X轴方向侧的外表面34d对置。块壁部354b可以与外表面34d抵接,也可以与外表面34d相离。
第1块352借助于第1固定构造部357被固定于支承部件400。如图5所示,第1固定构造部357例如由设置于第1块352的螺纹孔357a和插入到螺纹孔357a中的螺钉357b构成。在图示的例子中,设置有两个第1固定构造部357。
第2块354借助于第2固定构造部358被固定于支承部件400。第2固定构造部358例如由设置于第2块354的螺纹孔358a和插入到螺纹孔358a中的螺钉358b构成。在图示的例子中,设置有两个第2固定构造部358。
第1固定构造部357与第2固定构造部358之间的距离L1比第1角部341与第2角部342之间的距离L2大。由此,即使假设与期望的位置相比第2固定构造部358相对于第1固定构造部357的位置发生了偏移,与距离L1为距离L2以下的情况相比,也能够减小第1定位部件350的角度偏移。例如,即使第2固定构造部358的位置向Y轴方向偏移,也能够减小第1定位部件350的以与Z轴平行的轴为旋转轴的旋转角度。距离L1是第1固定构造部357与第2固定构造部358之间的最短距离。距离L2是第1角部341的顶点与第2角部342的顶点之间的距离。
连接部356例如是将块基部352a与块基部354a连接起来的梁状的部件。在图示的例子中,连接部356沿X轴方向延伸。连接部356可以与第1原子室容器340抵接,也可以与第1原子室容器340相离。
如图5和图6所示,第2定位部件360例如具有与第1定位部件350相同的形状。第1原子室容器340具有第3角部343和第4角部344。在图示的例子中,第3角部343是第1原子室容器340的-X轴方向侧且-Y轴方向侧的角部。第4角部344是第1原子室容器340的+X轴方向侧且-Y轴方向侧的角部。第2定位部件360具有:第3块362,其与第3角部343抵接;第4块364,其与第4角部344抵接;以及连接部366,其将第3块362和第4块364连接起来。
第3块362具有块基部362a和块壁部362b、362c。第4块364具有块基部364a和块壁部364b、364c。块壁部362b与第1原子室容器340的-X轴方向侧的外表面34b抵接。块壁部362c、364b、364c可以与第1原子室容器340抵接,也可以与第1原子室容器340相离。
第3块362与第1块352同样,借助于第3固定构造部367被固定于支承部件400。第4块364与第2块354同样,借助于第4固定构造部368被固定于支承部件400。
第1定位部件350和第2定位部件360是隔热部件。定位部件350、360的材质例如是工程塑料、液晶聚合物(LCP:Liquid Crystal Polymer)树脂、聚醚醚酮(PEEK)等树脂。通过使定位部件350、360为隔热部件,例如,能够抑制加热器单元380的热量经由支承部件400传递到光源120。当加热器单元380的热量经由支承部件400传递到光源120时,有时无法使光源120为期望的温度。另外,“隔热部件”是指导热率为1W/mK以下的部件。
间隔件369配置在第1原子室容器340的+Z轴方向侧的外表面34e与第2原子室容器370之间。如图6所示,例如配置有4个间隔件369。在图示的例子中,间隔件369配置在第1原子室容器340的+Z轴方向侧的角部。间隔件369的材质例如与定位部件350、360相同。
这里,图9是示意性地示出本实施方式的原子振荡器10的立体图。图10是图9所示的区域α的放大图。另外,为了方便说明,在图9中,将原子振荡器10的部件的一部分省略而进行图示。
第2原子室容器370收纳第1原子室容器340。在图9所示的例子中,第2原子室容器370具有设置有贯通孔的板状的固定部372,固定部372借助于螺钉374被固定于支承部件400。例如,如图4所示,第2原子室容器370具有3个固定部372,在3处被固定于支承部件400。
第2原子室容器370的材质例如与第1原子室容器340相同。第2原子室容器370能够屏蔽来自外部的磁。由于在第1原子室容器340与第2原子室容器370之间配置有间隔件369,所以第1原子室容器340和第2原子室容器370彼此相离。因此,例如与第1原子室容器340与第2原子室容器370接触的情况相比,能够提高屏蔽来自外部的磁的功能。原子室容器340、370也可以通过切削加工而形成。
第2原子室容器370设置有贯通孔370a。从光源120射出的光LL穿过贯通孔370a而入射到原子室310。也可以在贯通孔370a中设置使光LL透过的部件。
如图10所示,在第2原子室容器370的固定部372与支承部件400之间配置有隔热部件376。由此,能够抑制加热器单元380的热量经由第2原子室容器370和支承部件400传递到光源120。隔热部件376也可以是垫圈。隔热部件376的材质例如与定位部件350、360相同。
如图4所示,加热器单元380与导热部件346抵接。加热器单元380具有加热元件381、加热器容器382、隔热部件386、387、隔热部件385以及螺钉389。
加热元件381配置在第1原子室容器340的外表面34f。在图示的例子中,加热元件381在被收纳于加热器容器382的状态下被配置在第1原子室容器340的外表面34f。加热元件381是对原子室310进行加热的元件。具体而言,加热元件381是用于对第1空间312的碱金属原子进行加热的元件。加热元件381例如是发热电阻体等。另外,作为加热元件381,也可以代替发热电阻体而使用帕尔贴元件,或者与发热电阻体一起使用。
加热器容器382中收纳有加热元件381。加热器容器382具有加热器盖部383和加热器基部384。
加热器盖部383配置在加热元件381与原子室310之间。在图示的例子中,加热器盖部383是具有配置加热元件381的凹部的形状。加热器盖部383与导热部件346抵接。加热器盖部383具有供螺钉389穿过的贯通孔383a。加热器基部384配置在加热元件381的与原子室310侧相反的一侧。在图示的例子中,加热器基部384为板状。加热器基部384具有供螺钉389穿过的贯通孔384a。
加热器盖部383和加热器基部384借助于螺钉389被互相固定。进而,加热器容器382借助于螺钉389被固定于第2原子室容器370。在图示的例子中,配置有两个螺钉389,在两个螺钉389之间配置有加热元件381。螺钉389的材质例如为金属。
加热器盖部383和加热器基部384的材质例如与第1原子室容器340相同。因此,加热器盖部383和加热器基部384对磁进行屏蔽。因此,加热器容器382能够屏蔽由加热元件381产生的磁。由此,抑制了原子室310内的碱金属原子受到来自加热元件381的磁的影响,能够实现原子振荡器10的振荡特性的稳定化。另外,只要加热器容器382能够屏蔽由加热元件381产生的磁,则也可以由几个部件构成,形状也是任意的。
隔热部件385、386、387配置在加热器盖部383与加热器基部384之间的、比加热元件381靠加热器基部384侧的位置。这样,在原子振荡器10中,在加热器盖部383与加热器基部384之间的、比加热元件381靠加热器基部384侧的位置配置有多个隔热部件385、386、387。只要隔热部件385、386、387的至少一部分位于比加热元件381靠加热器基部384侧的位置即可。隔热部件385、386、387的材质例如与定位部件350、360相同。
隔热部件385被收纳在加热器容器382中。隔热部件385配置在加热元件381的与原子室310侧相反的一侧。即,隔热部件385配置在加热元件381与加热器基部384之间。由此,能够抑制加热元件381的热量传递到与原子室310侧相反的一侧,能够将加热元件381的热量高效地传递到原子室310。另外,隔热部件385也可以是在加热器基部384上使隔热性的材料成膜而形成的膜。
隔热部件386、387配置在加热器盖部383的贯通孔383a处。隔热部件386、387例如是具有第1部分388a和第2部分388b的垫圈,其中,该第1部分388a配置在加热器盖部383与加热器基部384之间,该第2部分388b配置在加热器盖部383的贯通孔383a中。另外,本实施方式的隔热部件386、387是使第1部分388a和第2部分388b成为一体的构造,但第1部分388a和第2部分388b也可以是分体的。即,也可以对相当于第1部分388a的部件和相当于第2部分388b的部件进行组合。并且,也可以只使用相当于第1部分388a和第2部分388b中的一方的部件。
第1部分388a的直径比加热器盖部383的贯通孔383a的直径大,第2部分388b的直径比加热器盖部383的贯通孔383a的直径小。即,第1部分388a的直径比第2部分388b大。并且,第1部分388a的直径比加热器基部384的贯通孔384a大。隔热部件386、387设置有供螺钉389穿过的贯通孔。第2部分388b的长度比加热器盖部383的厚度(换言之,加热器盖部383的贯通孔383a的长度)大。并且,第2原子室容器370的、供螺钉389穿过的螺纹孔的直径比隔热部件386、387的第2部分388b的直径小。
由于隔热部件386、387能够借助于第1部分388a来降低加热器盖部383与加热器基部384接触的可能性,因此能够抑制加热元件381的传递到了加热器盖部383的热量被传递到加热器基部384。并且,能够借助于第2部分388b来抑制加热元件381的传递到了加热器盖部383的热量经由螺钉389被传递到加热器基部384。由此,能够将加热元件381的热量高效地传递到原子室310。此外,由于第2部分388b的长度比加热器盖部383的厚度大,所以能够防止加热器盖部383与第2原子室容器370接触。并且,由于第2原子室容器370的、供螺钉389穿过的螺纹孔的直径比隔热部件386、387的第2部分388b的直径小,由此也能够防止加热器盖部383与第2原子室容器370接触。因此,能够抑制加热元件381的传递到了加热器盖部383的热量被传递到第2原子室容器370。在图示的例子中,隔热部件386配置在隔热部件385的+X轴方向侧,隔热部件387配置在隔热部件385的-X轴方向侧。
另外,温度传感器322在图2~图4中未图示,但配置在原子室310的附近。温度传感器322例如是热敏电阻、热电偶等各种温度传感器。
并且,线圈324在图2~图4中未图示,但例如是沿着原子室310的外周卷绕设置的螺线管型线圈或者隔着原子室310而对置的亥姆霍兹型的1对线圈。线圈324使原子室310的内部产生沿着光LL的光轴A的方向的磁场。由此,通过塞曼分裂来扩大收纳于原子室310的碱金属原子简并的不同能级间的能隙,从而提高分辨率,能够缩小EIT信号的线宽。
并且,虽然未图示,但具有用于从外部向加热元件381供给电力的配线的柔性基板也可以配置在隔热部件385的与加热元件381侧相反的一侧。由此,能够抑制加热元件381的热量传递到柔性基板,能够将加热元件381的热量高效地传递到原子室310。
如图2所示,帕尔贴元件390配置于第2原子室容器370。在图示的例子中,帕尔贴元件390配置在第2原子室容器370的+Z轴方向侧的外表面上。帕尔贴元件390例如被温度控制部510进行控制,以使热量从第2原子室容器370向外容器600的外盖部620移动。温度控制部510也可以根据温度传感器(未图示)的检测结果来控制帕尔贴元件390。
在帕尔贴元件390与外容器600的外盖部620之间配置有导热部件392。导热部件392的导热率例如比外盖部620的导热率高。导热部件392例如是板状、片状。导热部件392的材质例如是铝、钛、铜或散热性较高的硅酮。导热部件392将从帕尔贴元件390的散热面散出的热量传递到外盖部620。
如图2所示,支承部件400被悬臂固定于外容器600的外基部610。例如,如图3所示,支承部件400借助两个螺钉602被固定于外基部610的台座部611。支承部件400包含固定端402和自由端404。在图2所示的例子中,支承部件400的-X轴方向侧是固定端402侧,+X轴方向侧是自由端404侧。在支承部件400的被固定的部分以外的部分(即,在本实施方式中为固定端402以外的部分)与外基部610之间存在空隙6。即,在自由端404与外基部610之间存在空隙6。支承部件400的材质例如可以是铝、铜,并且,支承部件400例如也可以是采用了碳纤维的碳片。另外,支承部件400也可以通过粘接剂固定于外基部610。
这里,图11是示意性地示出支承部件400的立体图。支承部件400具有:原子室支承部410,其与外基部610对置;以及光源支承部420,其相对于原子室支承部410位于+Z轴方向。原子室支承部410设置有沿Z轴方向贯通的贯通孔412,原子室支承部410是从Z轴方向观察时的框状。光源支承部420设置有沿X轴方向贯通的贯通孔422。光源支承部420配置在支承部件400的固定端402侧。
如图2和图3所示,在支承部件400上配置有光源单元100、光学系统单元200以及原子室单元300。
在支承部件400的固定端402侧和自由端404侧中的固定端402侧配置有光源单元100。光源单元100以光源容器140位于贯通孔422的方式例如借助螺钉(未图示)被固定在光源支承部420的-X轴方向侧的面上。在图示的例子中,借助光源容器140和光源基板150将光源120配置在支承部件400的固定端402侧。光学系统单元200例如借助螺钉(未图示)被固定在光源支承部420的+X轴方向侧的面上。
在支承部件400的固定端402侧和自由端404侧中的自由端404侧配置有原子室单元300。原子室单元300配置在自由端404侧,以使得从Z轴方向观察时与贯通孔412重叠。在图示的例子中,原子室单元300借助螺钉374被固定于原子室支承部410。在图示的例子中,原子室310借助第1保持部件330、第1原子室容器340、定位部件350、360以及第2原子室容器370配置在支承部件400的自由端404侧。
这样,通过将支承部件400悬臂固定于外基部610,例如能够抑制支承部件400因支承部件400的热膨胀率与外基部610的热膨胀率之差所引起的应力而发生变形。假设当支承部件400被两端固定于外基部610时,存在支承部件400因两者的热膨胀率之差所引起的应力而发生变形的情况。
原子振荡器10包含配置于支承部件400的突起440。这里,图12是示意性地示出支承部件400、突起440、螺钉442以及外基部610的剖视图,是相当于图11的XII-XII线的剖视图。
如图2和图12所示,突起440配置在支承部件400的自由端404侧。突起440配置在支承部件400的与外基部610对置的面上,从该面向外基部610侧突出。在图12所示的例子中,突起440借助螺钉442被固定于支承部件400。突起440也可以是垫圈。
在支承部件400向外基部610侧挠曲而使自由端404接近外基部610的情况下,突起440比支承部件400先与外基部610接触。由此,例如,即使从外部施加Z轴方向的力,也能够通过突起440来抑制支承部件400的变形。因此,只要突起440的位置比固定端402靠自由端404侧,则通过适当设计突起440的高度,就能够抑制支承部件400的变形。另外,突起440的形状没有特别地限定,例如也可以是棒状。
在图示的例子中,在支承部件400的固定端402侧和自由端404侧中的固定端402侧配置有光源单元100,在支承部件400的固定端402侧和自由端404侧中的自由端404侧配置有原子室单元300。因此,能够借助突起440来抑制原子室310相对于光源120发生偏移。
在突起440与外基部610之间存在空隙2。突起440的至少与外基部610对置的对置部分444的材质是隔热材料。具体而言,突起440是隔热部件,突起440的材质例如与定位部件350、360相同。由于突起440的对置部分444的材质是隔热材料,所以即使突起440与外基部610抵接,也能够抑制加热器单元380的热量经由第2原子室容器370、支承部件400以及突起440传递到外基部610。当加热器单元380的热量经由突起440传递到外基部610时,存在加热器单元380的热量传递到光源120而导致光源120无法成为期望的温度的情况。另外,虽然未图示,但对置部分444的材质是隔热材料,突起440的对置部分444以外的部分的材质也可以是导热率较高的材料。并且,突起440的材质也可以不是隔热材料。
如图2所示,控制单元500具有电路基板502。电路基板502借助多个管脚504被固定于外基部610。电路基板502配置有未图示的IC(Integrated Circuit:集成电路)芯片,IC芯片作为温度控制部510、光源控制部520、磁场控制部530以及温度控制部540来发挥功能。IC芯片与光源单元100和原子室单元300电连接。电路基板502设置有供支承部件400贯穿插入的贯通孔503。
外容器600收纳有光源单元100、光学系统单元200、原子室单元300、支承部件400、突起440以及控制单元500。外容器600具有外基部610和与外基部610分体的外盖部620。外容器600的材质例如与第1原子室容器340相同。因此,外容器600能够屏蔽来自外部的磁,能够抑制原子室310内的碱金属原子受到来自外部的磁的影响。
外容器600具有第1外容器面612和与第1外容器面612不同的第2外容器面622。具体而言,外基部610具有第1外容器面612,外盖部620具有第2外容器面622。
在图示的例子中,第1外容器面612是外基部610的朝向+Z轴方向的面,第1外容器面612的垂线P方向是Z轴方向。第1外容器面612具有作为台座部611的上表面的第1区域612a、以及从Z轴方向观察时隔着第1区域612a配置的第2区域612b和第3区域612c。支承部件400配置在第1外容器面612。第2外容器面622是与第1外容器面612对置的面。在图示的例子中,第2外容器面622是外盖部620的朝向-Z轴方向的面。
光源单元100与第1外容器面612连接。在图示的例子中,光源单元100与第1外容器面612经由支承部件400和导热部件614而连接。这种“连接”包括A部件与B部件(或B面)直接连接的情况、以及A部件与B部件经由C部件而间接连接的情况。导热部件614设置在支承部件400与第1外容器面612之间。导热部件614例如是板状、片状。导热部件614的导热率比支承部件400的导热率和外基部610的导热率高。导热部件614的材质例如是铝、钛、铜或散热性较高的硅酮。
在光源单元100与第2外容器面622之间存在空隙4。即,光源单元100与第2外容器面622分开配置。换言之,光源单元100不与第2外容器面622连接。
原子室单元300与第2外容器面622连接。在图示的例子中,原子室单元300与第2外容器面622经由导热部件392而连接。原子室310与外盖部620连接。在图示的例子中,原子室310与外盖部620经由保持部件330、332、第1原子室容器340、间隔件369、帕尔贴元件390以及导热部件392而连接。
在原子室单元300与第1外容器面612之间存在空隙6。即,原子室单元300与第1外容器面612分开配置。
在图示的例子中,光源单元100与外容器600仅在第1外容器面612上连接,原子室单元300与外容器600仅在第2外容器面622上连接。另外,只要光源单元100与原子室单元300未连接在同一个面上,则光源单元100与外容器600可以不只在第1外容器面612上连接,原子室单元300与外容器600也可以不只在第2外容器面622上连接。例如,除了第1外容器面612之外,光源单元100与外容器600还可以在与第1外容器面612和第2外容器面622不同的面上连接。并且,除了第2外容器面622之外,原子室单元300与外容器600还可以在与第1外容器面612和第2外容器面622不同的面上连接。
如上述那样,光源单元100与第2外容器面622分开并与第1外容器面612连接,并且原子室单元300与第1外容器面612分开并与第2外容器面622连接,由此,能够将光源单元100的热量(具体来说是帕尔贴元件110的热量)从具有第1外容器面612的外基部610释放到外部,并且能够将原子室单元300的热量(具体来说是加热器单元380的热量)从具有第2外容器面622的外盖部620释放到外部。因此,例如能够抑制光源单元100的热量经由外基部610传递到原子室310,或者原子室单元300的热量经由外基部610传递到光源120。
光源单元100与原子室单元300之间的、经由支承部件400的路径的第1热阻比光源单元100与第1外容器面612之间的第2热阻以及原子室单元300与第2外容器面622之间的第3热阻高。第2热阻例如是光源单元100与第1外容器面612之间的、经由支承部件400的路径的热阻。第3热阻例如是原子室单元300与第2外容器面622之间的、经由导热部件392的路径的热阻。
热阻表示温度传递的难度。关于某部件的热阻R[K/W],通常,将部件的导热率设为λ[W/m·K]、部件的横截面积设为S[m2]、部件的长度设为L[m],在沿部件的长度方向产生温度差ΔT的情况下,以R[K/W]=L/(λ·S)的方式来进行计算。并且,在形状复杂的情况或部件个数较多的情况下,可以通过热模拟来粗略地计算复合热阻。例如,在使光源单元100、原子室单元300、支承部件400以及外容器面612、622模型化而得的模拟中,通过使光源单元100和原子室单元300发热并求出支承部件400和外容器面612、622的温度,可以了解第1热阻、第2热阻以及第3热阻的大小关系。
如上述那样,支承部件400设置有贯通孔412。原子室支承部410的、配置原子室单元300的部分与光源支承部420之间的部分因贯通孔412而变细,即,横截面积变小。由此,能够增大第1热阻。并且,从Z轴方向观察时,原子室单元300被配置成与贯通孔412重叠。也就是说,在原子室单元300与第1外容器面612之间存在比没有贯通孔412的情况大的空隙。由此,与没有贯通孔412的情况相比,能够抑制热量在原子室单元300与第1外容器面612之间移动。
这里,图13是用于对原子室310相对于支承部件400的定位进行说明的图。
原子室310被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上(参照图13的箭头F1)。在图示的例子中,原子室310被朝向-Y轴方向按压在第1原子室容器340的壁部345上。原子室310被第1保持部件330保持,第1保持部件330被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上。这样,在图示的例子中,通过按压保持原子室310的第1保持部件330来按压原子室310。
原子室310借助螺钉331被固定于第1原子室容器340。在图示的例子中,保持原子室310的第1保持部件330借助螺钉331被固定于第1原子室容器340。由此,原子室310被固定于第1原子室容器340。
通过利用螺钉331将原子室310固定于第1原子室容器340,原子室310被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上。在图示的例子中,通过利用螺钉331将第1保持部件330固定于第1原子室容器340,第1保持部件330被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上。
具体而言,通过将穿过第1原子室容器340的贯通孔的螺钉331拧入并紧固到第1保持部件330的螺纹孔中,从而产生将第1原子室容器340和第1保持部件330紧固在一起的力(紧固力),第1原子室容器340和第1保持部件330被紧固在一起。通过该紧固力使第1保持部件330即原子室310被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上。
加热元件381被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上(参照图13的箭头F2)。在图示的例子中,加热元件381被朝向+Y轴方向按压在第1原子室容器340的壁部345上。加热元件381被加热器容器382保持,加热器容器382被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上。这样,在图示的例子中,通过按压保持加热元件381的加热器容器382来按压加热元件381。
加热元件381借助螺钉389被固定在收纳第1原子室容器340的第2原子室容器370上。在图示的例子中,保持加热元件381的加热器容器382借助螺钉389被固定于第2原子室容器370。由此,加热元件381被固定于第2原子室容器370。
通过利用螺钉389将加热元件381固定于第2原子室容器370,加热元件381被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上。在图示的例子中,通过利用螺钉389将加热器容器382固定于第2原子室容器370,加热器容器382被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上。
具体而言,通过将穿过加热器容器382的贯通孔383a、384a的螺钉389拧入并紧固到第2原子室容器370的螺纹孔中,从而产生将加热器容器382和第2原子室容器370紧固在一起的力(紧固力),加热器容器382和第2原子室容器370被紧固在一起。通过该紧固力使加热器容器382即加热元件381被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上。
通过将加热元件381朝向原子室310按压在第1原子室容器340上而使第1原子室容器340压靠在第1定位部件350上。在图示的例子中,第1原子室容器340具有:外表面34f,其配置加热元件381;以及外表面34c,其相对于原子室310位于与外表面34f相反的一侧,外表面34c压靠在第1定位部件350的块壁部352c、354c上(参照图5和图7)。通过将第1原子室容器340压靠在第1定位部件350上,从而以块壁部352c、354c的被外表面34c压靠的面为基准面来定位第1保持部件330即原子室310。因此,能够将原子室310以高位置精度配置于支承部件400。
进而,如上述那样,原子室310被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上(参照图13的箭头F1),加热元件381被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上(参照图13的箭头F2)。因此,能够高效地对原子室310进行加热。
原子振荡器10例如具有以下特征。
在原子振荡器10中包含第1定位部件350,该第1定位部件350固定于支承部件400,对第1原子室容器340进行定位。因此,在原子振荡器10中,以固定于支承部件400的第1定位部件350与第1原子室容器340抵接的方式将第1原子室容器340配置于支承部件400,从而能够将第1原子室容器340定位于支承部件400。因此,在原子振荡器10中,例如,与将配置有定位部件的容器配置于支承部件的情况相比,能够容易地将第1原子室容器340以高位置精度配置于支承部件400。例如很难将小的定位部件以高位置精度配置在小的原子室容器中。
此外,在原子振荡器10中,由于第1定位部件350是隔热部件,所以能够抑制热量在收纳原子室310的第1原子室容器340与支承部件400之间移动。因此,在原子振荡器10中,能够抑制热量在支承部件400与原子室310之间移动。
在原子振荡器10中,支承部件400与第1定位部件350是分体的。因此,在原子振荡器10中,例如,可以由导热率较高的材料形成支承部件400,由隔热材料形成第1定位部件350。这样,在原子振荡器10中,能够提高支承部件400和第1定位部件350的材质、形状等的设计自由度。
在原子振荡器10中,第1定位部件350具有:第1块352,其与第1角部341抵接;第2块354,其与第2角部342抵接;以及连接部356,其将第1块352与第2块354连接起来。因此,在原子振荡器10中,与第1块和第2块是不连接的独立的定位部件的情况相比,能够减少定位部件的数量。例如,与将两个部件以高位置精度配置于基板的情况相比,更容易将1个部件以高位置精度配置于基板。
因此,在原子振荡器10中,能够容易地将第1定位部件350以高位置精度配置于支承部件400。
在原子振荡器10中,第1块352和第2块354中的至少一方与第1原子室容器340的3个面抵接。因此,第1定位部件350能够对第1原子室容器340进行彼此相交的3个轴方向(X轴方向、Y轴方向和Z轴方向)的定位。
在原子振荡器10中,第1固定构造部357与第2固定构造部358之间的距离L1比第1角部341与第2角部342之间的距离L2大。因此,在原子振荡器10中,即使假设第2固定构造部358的位置与期望的位置相比相对于第1固定构造部357发生偏移,与距离L1为距离L2以下的情况相比,也能够减小第1定位部件350的角度偏移。例如,即使第2固定构造部358的位置向Y轴方向偏移,也能够减小第1定位部件350的以与Z轴平行的轴为旋转轴的旋转角度。
在原子振荡器10中包含第2定位部件360,该第2定位部件360固定于支承部件400,对第1原子室容器340进行定位,在从配置有支承部件400的第1外容器面612的垂线P方向观察时,第1原子室容器340配置在第1定位部件350与第2定位部件360之间。因此,在原子振荡器10中,能够通过两个定位部件350、360对第1原子室容器340进行定位。
在原子振荡器10中包含:第2原子室容器370,其收纳第1原子室容器340;以及间隔件369,其配置在第1原子室容器340与第2原子室容器370之间。因此,在原子振荡器10中,能够通过间隔件369使第1原子室容器340与第2原子室容器370相离。由此,在原子振荡器10中,例如与第1原子室容器340和第2原子室容器370接触的情况相比,能够提高屏蔽来自外部的磁的功能。
2.原子振荡器的变形例
2.1.第1变形例
接着,参照附图对本实施方式的第1变形例的原子振荡器进行说明。图14是示意性地示出本实施方式的第1变形例的原子振荡器16的剖视图。另外,为了方便说明,在图14中,图示了原子室单元300的一部分。
以下,在本实施方式的第1变形例的原子振荡器16中,对与上述本实施方式的原子振荡器10的例子不同的点进行说明,对同样的点省略说明。这点在后述的本实施方式的第2变形例的原子振荡器中也同样。
在上述原子振荡器10中,如图4所示,借助螺钉389将加热器容器382固定于第2原子室容器370,借助螺钉331将第1保持部件330固定于第1原子室容器340。
与此相对,如图14所示,原子振荡器16包含螺钉389,该螺钉389将加热器容器382固定于第2原子室容器370,并且将第1保持部件330固定于第1原子室容器340。即,在原子振荡器16中,利用螺钉389将第1保持部件330、第1原子室容器340、加热器容器382、第2原子室容器370共同紧固。
通过利用螺钉389将加热器容器382固定于第2原子室容器370并且将第1保持部件330固定于第1原子室容器340,加热元件381被朝向原子室310按压在第1原子室容器340上,并且原子室310被朝向加热元件381按压在第1原子室容器340上。由此,与上述原子振荡器10同样,能够高效地对原子室310进行加热,并且能够以高位置精度配置原子室310。
在原子振荡器16中包含将加热器容器382固定于第2原子室容器370并且将第1保持部件330固定于第1原子室容器340的螺钉389,因此,例如与图4那样包含将加热器容器382固定于第2原子室容器370的螺钉389和将第1保持部件330固定于第1原子室容器340的螺钉331的情况相比,能够实现装置的小型化。
2.2.第2变形例
接着,参照附图对本实施方式的第2变形例的原子振荡器进行说明。图15是示意性地示出本实施方式的第2变形例的原子振荡器17的剖视图。另外,为了方便说明,在图15中,省略了除原子室310、受光元件320、导热部件346、第1原子室容器340、第1定位部件350以及加热器单元380以外的部件的图示。
在上述原子振荡器10中,如图13所示,通过将加热元件381朝向+Y轴方向按压在第1原子室容器340上(参照图13的箭头F2)而使第1原子室容器340压靠在第1定位部件350上。由此,在Y轴方向上对原子室310进行了定位。
与此相对,在原子振荡器17中,如图15所示,通过将加热元件381朝向与Y轴倾斜的方向即+X轴方向和+Y轴方向这两个方向(参照图15的箭头F3)按压在第1原子室容器340上而使第1原子室容器340压靠在第1定位部件350上。由此,能够在X轴方向和Y轴方向这两个方向上对原子室310进行定位。
在图示的例子中,第1原子室容器340具有外表面34g。外表面34g是将外表面34b和外表面34f连接起来的面,是垂线相对于X轴和Y轴倾斜的面。外表面34g例如是将由外表面34b和外表面34f构成的角部切除而形成的面。外表面34g的垂线相对于Y轴倾斜,在图示的例子中,外表面34g的垂线在X轴和Y轴之间穿过。
在原子振荡器17中,加热器容器382配置在第1原子室容器340的外表面34g上。因此,通过按压加热元件381(加热器容器382),不仅第1原子室容器340的朝向+Y轴方向的外表面34c被压靠在块壁部354c、352c上,第1原子室容器340的朝向+X轴方向的外表面34d也被压靠在块壁部354b上。因此,能够在X轴方向和Y轴方向上对原子室310进行定位。因此,在原子振荡器17中,能够将原子室310以更高位置精度配置于支承部件400。
3.频率信号生成系统
接着,参照附图对本实施方式的频率信号生成系统进行说明。以下的时钟传输系统(定时服务器)是频率信号生成系统的一例。图16是示出时钟传输系统90的概略结构图。
本发明的时钟传输系统包含本发明的原子振荡器。以下,作为一例,对包含原子振荡器10的时钟传输系统90进行说明。
时钟传输系统90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16所示,时钟传输系统90具有A站(上层(N系统))的时钟提供装置901和SDH(Synchronous Digital Hierarchy:同步数字系列)装置902、B站(上层(E系统))的时钟提供装置903和SDH装置904、C站(下层)的时钟提供装置905和SDH装置906、907。时钟提供装置901具有原子振荡器10,生成N系统的时钟信号。时钟提供装置901内的原子振荡器10与来自包含采用铯的原子振荡器的主时钟908、909的更高精度的时钟信号同步地生成时钟信号。
SDH装置902根据来自时钟提供装置901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905。时钟提供装置903具有原子振荡器10,生成E系统的时钟信号。时钟提供装置903内的原子振荡器10与来自包括采用铯的原子振荡器的主时钟908、909的更高精度的时钟信号同步地生成时钟信号。
SDH装置904根据来自时钟提供装置903的时钟信号进行主信号的发送/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905。时钟提供装置905接收来自时钟提供装置901、903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905与来自时钟提供装置901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905与来自时钟提供装置903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906根据来自时钟提供装置905的时钟信号进行主信号的发送/接收。同样,SDH装置907根据来自时钟提供装置905的时钟信号进行主信号的发送/接收。由此,能够使C站的装置与A站或B站的装置同步。
本实施方式的频率信号生成系统并不限于时钟传输系统。频率信号生成系统包含搭载有原子振荡器并且由利用原子振荡器的频率信号的各种装置以及多个装置构成的系统。
本实施方式的频率信号生成系统例如可以是智能手机、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(point of sales)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)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记载的特征和效果的范围内省略一部分结构,或者对各实施方式和变形例进行组合。
本发明包含与在实施方式中进行了说明的结构实际上相同的结构(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)。并且,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。并且,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目的的结构。并且,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 (8)

1.一种原子振荡器,该原子振荡器包含:
原子室,其收纳碱金属原子;
容器,其收纳所述原子室;
基板,其配置有所述容器;以及
隔热部件,其固定于所述基板,对所述容器进行定位。
2.根据权利要求1所述的原子振荡器,
所述基板与所述隔热部件是分体的。
3.根据权利要求1或2所述的原子振荡器,其中,
所述容器具有第1角部和第2角部,
所述隔热部件具有:
第1块,其与所述第1角部抵接;
第2块,其与所述第2角部抵接;以及
连接部,其将所述第1块与所述第2块连接起来。
4.根据权利要求3所述的原子振荡器,其中,
所述容器包含彼此相交的3个面,
所述第1块和所述第2块中的至少一方与所述3个面接触。
5.根据权利要求3所述的原子振荡器,其中,
所述第1块借助第1固定构造部被固定于所述基板,
所述第2块借助第2固定构造部被固定于所述基板,
所述第1固定构造部与所述第2固定构造部之间的距离比所述第1角部与所述第2角部之间的距离大。
6.根据权利要求1或2所述的原子振荡器,其中,
该原子振荡器包含其他隔热部件,该其他隔热部件固定于所述基板,对所述容器进行定位,
在从所述基板的配置有所述容器的面的垂线方向观察时,
所述容器配置在所述隔热部件与所述其他隔热部件之间。
7.根据权利要求1或2所述的原子振荡器,其中,
所述容器对磁进行屏蔽,
该原子振荡器包含:
其他容器,其收纳所述容器,对磁进行屏蔽;以及
间隔件,其配置在所述容器与所述其他容器之间。
8.一种频率信号生成系统,其包含原子振荡器,其中,
所述原子振荡器包含:
原子室,其收纳碱金属原子;
容器,其收纳所述原子室;
基板,其配置有所述容器;以及
隔热部件,其固定于所述基板,对所述容器进行定位。
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