JP2012191138A - ガスセルユニット、原子発振器および電子装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】周波数精度を向上させることができるガスセルユニット、原子発振器および電子装置を提供すること。
【解決手段】本発明のガスセルユニット２は、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセル２１と、ガスセル２１を加熱するヒーター２２を有し、ヒーター２２は、互いに平行となるように設けられた複数の帯状部２２２ａを含む発熱抵抗体２２２を備え、互いに隣り合う２つの帯状部２２２ａに流れる電流の方向を互いに反対方向とすることにより、複数の帯状部２２２ａへの通電に伴って生じる磁場を互いに相殺または緩和させる。
【選択図】図１
【解決手段】本発明のガスセルユニット２は、ガス状のアルカリ金属原子を封入したガスセル２１と、ガスセル２１を加熱するヒーター２２を有し、ヒーター２２は、互いに平行となるように設けられた複数の帯状部２２２ａを含む発熱抵抗体２２２を備え、互いに隣り合う２つの帯状部２２２ａに流れる電流の方向を互いに反対方向とすることにより、複数の帯状部２２２ａへの通電に伴って生じる磁場を互いに相殺または緩和させる。
【選択図】図１
Description
本発明は、ガスセルユニット、原子発振器および電子装置に関するものである。
ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器は、一般に、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用したもの（例えば、特許文献１参照）と、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用したもの（例えば、特許文献２参照）とに大別される。
いずれの原子発振器においても、一般に、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入し、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルを所定温度に加熱する必要がある。
いずれの原子発振器においても、一般に、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入し、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルを所定温度に加熱する必要がある。
例えば、特許文献３に記載の原子発振器では、ガス状の金属原子を封入したガスセルの外表面上にＩＴＯで構成された膜状の発熱体が設けられ、この発熱体を通電により発熱させる。これにより、ガスセルを加熱して、ガスセル内の金属原子をガス状に保つことができる。
このような原子発振器では、通常、ガスセル内の温度が一定となるように、発熱体へ供給される電流が調整される。そのため、例えば外気温変化に伴って、発熱体に流れる電流が変化してしまう。
このような原子発振器では、通常、ガスセル内の温度が一定となるように、発熱体へ供給される電流が調整される。そのため、例えば外気温変化に伴って、発熱体に流れる電流が変化してしまう。
このように発熱体に流れる電流が変化すると、発熱体から生じる磁場も変化してしまう。従来の原子発振機では、発熱体から生じる磁場がガスセル内に広範囲に及ぶため、発熱体から生じる磁場が変化すると、ガスセル中の金属原子の基底準位間のエネルギー差に相当する周波数が変動してしまう。このようなことから、従来の原子発振器では、出力周波数がずれてしまうという問題があった。
本発明の目的は、周波数精度を向上させることができるガスセルユニット、原子発振器および電子装置を提供することにある。
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明のガスセルユニットは、ガスセルと、
前記ガスセルを加熱する第１ヒーターとを有し、
前記第１ヒーターは、互いに平行となるように設けられた第１帯状部および第２帯状部と、前記第１帯状部と前記第２帯状部が接続された構成とを含み、
前記第１帯状部に流れる電流の方向と、前記第２帯状部に流れる電流の方向とを互いに反対方向としたことを特徴とする。
このように構成されたガスセルユニットによれば、ヒーター（具体的には発熱抵抗体）への通電量が変化しても、ガスセル内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器の周波数精度を向上させることができる。
［適用例１］
本発明のガスセルユニットは、ガスセルと、
前記ガスセルを加熱する第１ヒーターとを有し、
前記第１ヒーターは、互いに平行となるように設けられた第１帯状部および第２帯状部と、前記第１帯状部と前記第２帯状部が接続された構成とを含み、
前記第１帯状部に流れる電流の方向と、前記第２帯状部に流れる電流の方向とを互いに反対方向としたことを特徴とする。
このように構成されたガスセルユニットによれば、ヒーター（具体的には発熱抵抗体）への通電量が変化しても、ガスセル内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器の周波数精度を向上させることができる。
［適用例２］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１ヒーターと同一の構成を有する第２ヒーターを備え、
前記ガスセルが前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとに挟まれた構成を有することが好ましい。
本発明のガスセルユニットでは、前記第１ヒーターと同一の構成を有する第２ヒーターを備え、
前記ガスセルが前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとに挟まれた構成を有することが好ましい。
このように構成されたガスセルユニットによれば、第１ヒーターおよび第２ヒーター（具体的には発熱抵抗体）への通電量がそれぞれ変化しても、ガスセル内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、本発明のガスセルユニットは、周波数精度を向上させることができる。
［適用例３］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１ヒーターまたは前記第２ヒーターは、前記第１帯状部および前記第２帯状部を複数備え、前記第１帯状部と前記第２帯状部が交互に並んでいることが好ましい。
これにより、第１帯状部への通電に伴って生じる磁場と、第２帯状部への通電に伴って生じる磁場とを互いに効率的に相殺または緩和させることができる。
［適用例４］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部と前記第２帯状部とが接続された構成の形状が、蛇行した形状をなしていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体への通電のための配線を簡単化することができる。
本発明のガスセルユニットでは、前記第１ヒーターまたは前記第２ヒーターは、前記第１帯状部および前記第２帯状部を複数備え、前記第１帯状部と前記第２帯状部が交互に並んでいることが好ましい。
これにより、第１帯状部への通電に伴って生じる磁場と、第２帯状部への通電に伴って生じる磁場とを互いに効率的に相殺または緩和させることができる。
［適用例４］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部と前記第２帯状部とが接続された構成の形状が、蛇行した形状をなしていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体への通電のための配線を簡単化することができる。
［適用例５］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、膜状の発熱抵抗体であることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体を各種成膜法により簡単かつ高い寸法精度で形成することができる。
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、膜状の発熱抵抗体であることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体を各種成膜法により簡単かつ高い寸法精度で形成することができる。
［適用例６］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルとは別体として設けられた絶縁性の基板上に接合されていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体の各部同士の短絡を防止しつつ、発熱抵抗体の設置を容易なものとすることができる。
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルとは別体として設けられた絶縁性の基板上に接合されていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体の各部同士の短絡を防止しつつ、発熱抵抗体の設置を容易なものとすることができる。
［適用例７］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルの外表面に接合されていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体とガスセルの間の距離を小さくし、発熱抵抗体からの熱をガスセルに効率的に伝達することができる。また、発熱抵抗体とガスセルとの間に隙間が生じるのを防止することができる。そのため、ガスセルを均一かつ効率的に加熱することができる。
本発明のガスセルユニットでは、前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルの外表面に接合されていることが好ましい。
これにより、発熱抵抗体とガスセルの間の距離を小さくし、発熱抵抗体からの熱をガスセルに効率的に伝達することができる。また、発熱抵抗体とガスセルとの間に隙間が生じるのを防止することができる。そのため、ガスセルを均一かつ効率的に加熱することができる。
［適用例８］
本発明の原子発振器は、本発明のガスセルユニットと、
前記ガスセル中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部とを備えることを特徴とする。
これにより、優れた周波数精度を有する原子発振器を提供することができる。
［適用例９］
本発明の電子装置は、本発明の原子発振器を備えたことを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子装置を提供することができる。
本発明の原子発振器は、本発明のガスセルユニットと、
前記ガスセル中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部とを備えることを特徴とする。
これにより、優れた周波数精度を有する原子発振器を提供することができる。
［適用例９］
本発明の電子装置は、本発明の原子発振器を備えたことを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する電子装置を提供することができる。
以下、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略構成を示すブロック図、図２は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内のアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図３は、図１に示す原子発振器に備えられた光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部の検出強度との関係を示すグラフ、図４は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセルユニットの概略構成を示す斜視図、図５は、図４に示すガスセルユニットを示す断面図、図６は、図５に示すヒーターに備えられた発熱抵抗体を示す図、図７は、図５に示すヒーターに備えられた発熱抵抗体への通電に伴って生じる磁場を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図４、５、７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、説明の便宜上、図４〜７では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向（上下方向）を「Ｚ軸方向」と言う。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略構成を示すブロック図、図２は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内のアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図３は、図１に示す原子発振器に備えられた光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部の検出強度との関係を示すグラフ、図４は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセルユニットの概略構成を示す斜視図、図５は、図４に示すガスセルユニットを示す断面図、図６は、図５に示すヒーターに備えられた発熱抵抗体を示す図、図７は、図５に示すヒーターに備えられた発熱抵抗体への通電に伴って生じる磁場を説明するための図である。なお、以下では、説明の便宜上、図４、５、７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、説明の便宜上、図４〜７では、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向（上下方向）を「Ｚ軸方向」と言う。
（原子発振器）
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係る原子発振器の全体構成を簡単に説明する。
なお、以下では、量子干渉効果を利用した原子発振器に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、これに限定されるものでななく、二重共鳴効果を利用した原子発振器にも適用可能である。
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係る原子発振器の全体構成を簡単に説明する。
なお、以下では、量子干渉効果を利用した原子発振器に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、これに限定されるものでななく、二重共鳴効果を利用した原子発振器にも適用可能である。
図１に示す原子発振器１は、ガスセルユニット２と、光出射部３と、光検出部４と、制御部５とを有している。
また、ガスセルユニット２は、ガス状のアルカリ金属を封入したガスセル２１と、ガスセル２１を加熱するヒーター２２、２３と、ガスセル２１の温度を検出する温度センサー２４、２５と、ガスセル２１に作用する磁場を発生させるコイル２６とを有している。
ガスセル２１の内部には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。
また、ガスセルユニット２は、ガス状のアルカリ金属を封入したガスセル２１と、ガスセル２１を加熱するヒーター２２、２３と、ガスセル２１の温度を検出する温度センサー２４、２５と、ガスセル２１に作用する磁場を発生させるコイル２６とを有している。
ガスセル２１の内部には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。
アルカリ金属は、図２に示すように、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態（基底状態１、２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態１は、基底状態２よりも低いエネルギー状態である。
このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、２を照射すると、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。
このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、２を照射すると、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。
そして、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態１、２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、２は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。
光出射部３は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射するものである。
より具体的には、光出射部３は、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射するものである。
共鳴光１の周波数ω１は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態に励起し得るものである。
また、共鳴光２の周波数ω２は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態に励起し得るものである。
また、上記励起光（共鳴光１、２）は、コヒーレント性を有するのが好ましい。
このような光出射部３は、例えば、半導体レーザー等のレーザー光源で構成することができる。
より具体的には、光出射部３は、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射するものである。
共鳴光１の周波数ω１は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態に励起し得るものである。
また、共鳴光２の周波数ω２は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態に励起し得るものである。
また、上記励起光（共鳴光１、２）は、コヒーレント性を有するのが好ましい。
このような光出射部３は、例えば、半導体レーザー等のレーザー光源で構成することができる。
光検出部４は、ガスセル２１を透過した共鳴光１、２の強度を検出するものである。
例えば、前述した光出射部３が共鳴光１の周波数ω１を固定し、共鳴光２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、光検出部４の検出強度は、図３に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を用いることにより、発振器を構成することができる。
このような光検出部４は、例えば、受光した光の強度に応じた検出信号を出力する光検出器で構成することができる。
例えば、前述した光出射部３が共鳴光１の周波数ω１を固定し、共鳴光２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、光検出部４の検出強度は、図３に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を用いることにより、発振器を構成することができる。
このような光検出部４は、例えば、受光した光の強度に応じた検出信号を出力する光検出器で構成することができる。
制御部５は、ヒーター２２、２３および光出射部３を制御する機能を有する。
このような制御部５は、光出射部３の共鳴光１、２の周波数を制御する周波数制御回路５１と、ガスセル２１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御回路５２と、ガスセル２１に印加する磁場を制御する磁場制御回路５３とを有する。
このような制御部５は、光出射部３の共鳴光１、２の周波数を制御する周波数制御回路５１と、ガスセル２１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御回路５２と、ガスセル２１に印加する磁場を制御する磁場制御回路５３とを有する。
周波数制御回路５１は、前述した光検出部４の検出結果に基づいて、光出射部３から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。より具体的には、周波数制御回路５１は、前述した光検出部４によって検出された（ω１−ω２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω０となるように、光出射部３から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。
また、温度制御回路５２は、温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて、ヒーター２２、２３への通電を制御する。
また、磁場制御回路５３は、コイル２６が発生する磁場が一定となるように、コイル２６への通電を制御する。
また、温度制御回路５２は、温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて、ヒーター２２、２３への通電を制御する。
また、磁場制御回路５３は、コイル２６が発生する磁場が一定となるように、コイル２６への通電を制御する。
（ガスセルユニット）
次に、ガスセルユニット２について詳述する。
ガスセルユニット２は、図４に示すように、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２、２３とを有している。
次に、ガスセルユニット２について詳述する。
ガスセルユニット２は、図４に示すように、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２、２３とを有している。
［ガスセル］
ガスセル２１は、図５に示すように、１対の板状部２１１、２１２と、これらの間に設けられたスペーサー２１３とを有している。
板状部２１１、２１２は、それぞれ、前述した光出射部３からの励起光に対する透過性を有している。本実施形態では、板状部２１２は、ガスセル２１内へ入射する励起光が透過するものであり、板状部２１１は、ガスセル２１内から出射した励起光が透過するものである。
ガスセル２１は、図５に示すように、１対の板状部２１１、２１２と、これらの間に設けられたスペーサー２１３とを有している。
板状部２１１、２１２は、それぞれ、前述した光出射部３からの励起光に対する透過性を有している。本実施形態では、板状部２１２は、ガスセル２１内へ入射する励起光が透過するものであり、板状部２１１は、ガスセル２１内から出射した励起光が透過するものである。
本実施形態では、板状部２１１、２１２は、それぞれ、板状をなしている。また、板状部２１１、２１２は、平面視にて四角形をなしている。なお、板状部２１１、２１２の形状は、前述したものに限定されず、例えば、平面視にて円形をなしていてもよい。
このような板状部２１１、２１２を構成する材料は、前述したような励起光に対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、スペーサー２１３は、前述した１対の板状部２１１、２１２間に空間Ｓを形成するものである。この空間Ｓには、前述したようなアルカリ金属が封入されている。
このような板状部２１１、２１２を構成する材料は、前述したような励起光に対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、スペーサー２１３は、前述した１対の板状部２１１、２１２間に空間Ｓを形成するものである。この空間Ｓには、前述したようなアルカリ金属が封入されている。
本実施形態では、スペーサー２１３は、枠状または筒状をなし、平面視にて外周および内周がそれぞれ四角形をなしている。なお、スペーサー２１３の形状は、前述したものに限定されず、例えば、平面視にて外周および内周がそれぞれ円形をなしていてもよい。
また、スペーサー２１３は、各板状部２１１、２１２に対して気密的に接合されている。これにより、１対の板状部２１１、２１２間の空間Ｓを気密空間とすることができる。スペーサー２１３と各板状部２１１、２１２との接合方法としては、スペーサー２１３や各板状部２１１、２１２の構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
このようなスペーサー２１３を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、板状部２１１、２１２と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。
また、スペーサー２１３は、各板状部２１１、２１２に対して気密的に接合されている。これにより、１対の板状部２１１、２１２間の空間Ｓを気密空間とすることができる。スペーサー２１３と各板状部２１１、２１２との接合方法としては、スペーサー２１３や各板状部２１１、２１２の構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
このようなスペーサー２１３を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、板状部２１１、２１２と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。
［ヒーター］
ヒーター２２、２３は、それぞれ、前述したガスセル２１（より具体的にはガスセル２１中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属の蒸気圧が所定の圧力値以上となるように維持され、所望量のアルカリ金属をガス状に保つことができる。
ヒーター２２、２３は、それぞれ、前述したガスセル２１（より具体的にはガスセル２１中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属の蒸気圧が所定の圧力値以上となるように維持され、所望量のアルカリ金属をガス状に保つことができる。
本実施形態では、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を挟むように設けられている。また、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を介して上下対称となるように構成されている。なお、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を介して上下非対称となるように構成されていてもよい。また、例えば、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を中心としてＹ軸に平行な軸線回りに回転対称となるように構成されてもよい。
このヒーター２２は、基板２２１と、基板２２１の一方の面（図５にて上側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２とを有している。
同様に、ヒーター２３は、基板２３１と、基板２３１の一方の面（図５にて下側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２３２とを有している。
このヒーター２２は、基板２２１と、基板２２１の一方の面（図５にて上側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２とを有している。
同様に、ヒーター２３は、基板２３１と、基板２３１の一方の面（図５にて下側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２３２とを有している。
以下、ヒーター２２の各部を詳細に説明する。なお、ヒーター２３の構成については、ヒーター２２の構成と同様であるため、その説明を省略する。
本実施形態では、基板２２１は、平面視にて四角形（より具体的には長方形）をなしている。なお、基板２２１の平面視形状は、長方形に限定されず、正方形、菱形、台形等の他の四角形であってもよいし、三角形、五角形等の他の多角形であってもよいし、円形、楕円形、異形状等であってもよい。
本実施形態では、基板２２１は、平面視にて四角形（より具体的には長方形）をなしている。なお、基板２２１の平面視形状は、長方形に限定されず、正方形、菱形、台形等の他の四角形であってもよいし、三角形、五角形等の他の多角形であってもよいし、円形、楕円形、異形状等であってもよい。
基板２２１は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光に対する透過性を有する。これにより、励起光の光路上（具体的にはガスセル２１の外表面の励起光の出射部分上）にヒーター２２を設け、励起光の光路内のアルカリ金属をヒーター２２により効率的に加熱することができる。なお、本実施形態では、図４に示すように、励起光は、ヒーター２３を介してガスセル２１内に入射され、ガスセル２１内からヒーター２２を介して出射される。
また、基板２２１は、絶縁性を有する。これにより、発熱抵抗体２２２の各部同士の短絡を防止することができる。また、ガスセル２１とは別体として設けられた基板２２１上に発熱抵抗体２２２を形成することにより、発熱抵抗体２２２の設置を容易なものとすることができる。
このような基板２２１の構成材料としては、前述したような絶縁性および光透過性を有し、発熱抵抗体２２２の発熱に耐え得るものであれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等を用いることができる。
また、基板２２１の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．００１〜１０ｍｍ程度である。
このような基板２２１の構成材料としては、前述したような絶縁性および光透過性を有し、発熱抵抗体２２２の発熱に耐え得るものであれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等を用いることができる。
また、基板２２１の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．００１〜１０ｍｍ程度である。
このような基板２２１のガスセル２１側の面は、ガスセル２１に接触している。なお、基板２２１およびガスセル２１は、互いに接合されていてもよいし、互いに接合されていなくてもよい。また、基板２２１とガスセル２１との間に接合のための接合層や高熱伝導性の熱伝導層等の層が介在していてもよい。ただし、このような接合層や熱伝導層等の層は、励起光に対する透過性を有する必要がある。
また、基板２２１のガスセル２１とは反対側の面には、発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２が接合されている。
発熱抵抗体２２２は、通電により発熱するものである。本実施形態では、発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２が基板２２１のガスセル２１とは反対側の面に接合されているので、発熱抵抗体２２２からの熱が基板２２１を介してガスセル２１に伝達される。その際、発熱抵抗体２２２からの熱が基板２２１内で基板２２１の面方向に適度に拡散されるので、後述するような発熱抵抗体２２２のパターンが粗くても（より具体的には例えば帯状部２２２ａ同士間の距離が大きくても）、ガスセル２１を均一に加熱することができる。
発熱抵抗体２２２は、通電により発熱するものである。本実施形態では、発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２が基板２２１のガスセル２１とは反対側の面に接合されているので、発熱抵抗体２２２からの熱が基板２２１を介してガスセル２１に伝達される。その際、発熱抵抗体２２２からの熱が基板２２１内で基板２２１の面方向に適度に拡散されるので、後述するような発熱抵抗体２２２のパターンが粗くても（より具体的には例えば帯状部２２２ａ同士間の距離が大きくても）、ガスセル２１を均一に加熱することができる。
また、本実施形態では、発熱抵抗体２２２は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光に対する透過性を有する。これにより、ガスセル２１の外表面の励起光の出射部にヒーター２２を設け、励起光の光路内のアルカリ金属をヒーター２２により効率的に加熱することができる。
特に、発熱抵抗体２２２は、通電に伴って生じる磁場が外側へ漏れるのを防止または抑制するように構成されている。これにより、発熱抵抗体２２２への通電量が変化しても、ガスセル２１内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器１の周波数精度を向上させることができる。
特に、発熱抵抗体２２２は、通電に伴って生じる磁場が外側へ漏れるのを防止または抑制するように構成されている。これにより、発熱抵抗体２２２への通電量が変化しても、ガスセル２１内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器１の周波数精度を向上させることができる。
具体的に説明すると、図６に示すように、発熱抵抗体２２２は、蛇行形状をなしている。これにより、発熱抵抗体２２２の通電経路（電流の流れる経路）を、通電に伴って生じる磁場が外側へ漏れるのを防止または抑制し得るものとするとともに、発熱抵抗体２２２への通電のための配線を簡単化することができる。なお、発熱抵抗体２２２への通電のための配線は、特に限定されないが、例えば、ボンディングワイヤー、フレキシブルプリント基板等を用いることができる。また、発熱抵抗体２２２への通電の配線の一部が基板２２１の側面上やガスセル２１の側面上に形成されていてもよい。
このような発熱抵抗体２２２は、複数の帯状部２２２ａと、複数の連結部２２２ｂ、２２２ｃとで構成されている。
複数の帯状部２２２ａのそれぞれは短冊形状（長方形の形状）を有し、それぞれＸ軸方向に延在し、互いに間隔を隔てて平行となるように設けられている。
また、本実施形態では、複数の帯状部２２２ａの幅（Ｙ軸方向での長さ）は、互いに等しい。また、各帯状部２２２ａの幅は、帯状部２２２ａの厚さ、発熱量、通電量、構成材料、抵抗値等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。なお、複数の帯状部２２２ａの幅は、互いに異なっていてもよい。
複数の帯状部２２２ａのそれぞれは短冊形状（長方形の形状）を有し、それぞれＸ軸方向に延在し、互いに間隔を隔てて平行となるように設けられている。
また、本実施形態では、複数の帯状部２２２ａの幅（Ｙ軸方向での長さ）は、互いに等しい。また、各帯状部２２２ａの幅は、帯状部２２２ａの厚さ、発熱量、通電量、構成材料、抵抗値等に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、０．０１ｍｍ以上１０ｍｍ以下程度である。なお、複数の帯状部２２２ａの幅は、互いに異なっていてもよい。
また、本実施形態では、複数の帯状部２２２ａは、等ピッチで設けられている。また、複数の帯状部２２２ａのピッチＰは、特に限定されないが、帯状部２２２ａの幅よりも小さいのが好ましく、また、帯状部２２２ａ同士間の絶縁性を確保し得る限りできるだけ小さいのが好ましい。なお、複数の帯状部２２２ａは、不等ピッチで設けられていてもよい。
このような複数の帯状部２２２ａは、互いに隣接する２つの帯状部２２２ａの一端部同士と他端部同士とが交互に連結部２２２ｂ、２２２ｃを介して連結されている。これにより、発熱抵抗体２２２が蛇行形状をなす。
このような複数の帯状部２２２ａは、互いに隣接する２つの帯状部２２２ａの一端部同士と他端部同士とが交互に連結部２２２ｂ、２２２ｃを介して連結されている。これにより、発熱抵抗体２２２が蛇行形状をなす。
図６に示すように、このような発熱抵抗体２２２は、その一端部（図６中左側端部）から他端部（図６中右側端部）へ電流を流すと、複数の帯状部２２２ａに流れる電流の方向は、一端部側から他端部側に向けて順に、交互に反対方向となる。すなわち、発熱抵抗体２２２は、複数の帯状部２２２ａのうち、−Ｘ方向に電流が流れる複数の帯状部２２２ａ１と、＋Ｘ方向に電流が流れる複数の帯状部２２２ａ２とを含み、帯状部２２２ａ１と帯状部２２２ａ２とがＹ軸方向に交互に並んで設けられている。
このように、発熱抵抗体２２２は、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）に流れる電流の方向（図６の矢印ａ１で示す方向）と、帯状部２２２ａ２（第２帯状部）に流れる電流の方向（図６の矢印ａ２で示す方向）とを互いに反対方向とすることができる。これにより、図７に示すように、帯状部２２２ａ１への通電に伴って生じる磁場の向き（図７の矢印ｂ１で示す方向）と、帯状部２２２ａ２への通電に伴って生じる磁場の向き（図７の矢印ｂ２で示す方向）とを互いに反対方向とすることができる。その結果、帯状部２２２ａ１への通電に伴って生じる磁場と、帯状部２２２ａ２への通電に伴って生じる磁場とを互いに相殺または緩和させることができる。
そのため、ヒーター２２（具体的には発熱抵抗体２２２）への通電量が変化しても、ガスセル２１内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器１の周波数精度を向上させることができる。
また、本実施形態では、前述したように帯状部２２２ａ１（第１帯状部）および帯状部２２２ａ２（第２帯状部）が交互に並んで設けられているので、帯状部２２２ａ１への通電に伴って生じる磁場と、帯状部２２２ａ２への通電に伴って生じる磁場とを互いに効率的に相殺または緩和させることができる。
また、本実施形態では、前述したように帯状部２２２ａ１（第１帯状部）および帯状部２２２ａ２（第２帯状部）が交互に並んで設けられているので、帯状部２２２ａ１への通電に伴って生じる磁場と、帯状部２２２ａ２への通電に伴って生じる磁場とを互いに効率的に相殺または緩和させることができる。
なお、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）および帯状部２２２ａ２（第２帯状部）のうちいずれか一方の帯状部は、抵抗値がゼロに近い抵抗体（導体）であって、通電による発熱がほとんど生じないものであってもよい。例えば、抵抗値がゼロに近い抵抗体（導体）で帯状部２２２ａ２（第２帯状部）を構成した場合、帯状部２２２ａ２は、発熱する機能を実質的に有さないが、磁場を相殺または緩和する機能、および、各帯状部２２２ａ１への通電のための配線としての機能を有することとなる。また、図６、７に示す電流および磁場の向き（方向）は一例であり、これに限定されず、例えば、矢印ａ１、ａ２の方向（矢印ｂ１、ｂ２の方向についても同様）が図示のものとは逆方向であってもよい。
また、発熱抵抗体２２２は、薄膜状をなしている。これにより、発熱抵抗体２２２を各種成膜法により簡単かつ高い寸法精度で形成することができる。
このような発熱抵抗体２２２の構成材料としては、前述したように通電により発熱するとともに励起光に対する光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料を用いるのが好ましい。
このような発熱抵抗体２２２の構成材料としては、前述したように通電により発熱するとともに励起光に対する光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料を用いるのが好ましい。
このような透明電極材料は、好適な光透過性を有するとともに、通電により効率的に発熱することができる。
また、発熱抵抗体２２２が透明電極材料で構成されていると、励起光の光路上にヒーター２２を設けることができる。そのため、ガスセル２１の励起光の出射部をヒーター２２により効率的に加熱することができる。
また、発熱抵抗体２２２が透明電極材料で構成されていると、励起光の光路上にヒーター２２を設けることができる。そのため、ガスセル２１の励起光の出射部をヒーター２２により効率的に加熱することができる。
発熱抵抗体２２２、２２３の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１ｍｍ以下程度である。
なお、発熱抵抗体２２２の構成材料は、一様に同一材料で構成されていてもよいし、一部が他の部分とは異なっていてもよい。
また、発熱抵抗体２２２の形成は、特に限定されないが、例えば、ＰＶＤ法（物理気相成長法）、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。
このような発熱抵抗体２２２は、その一端部および他端部が温度制御回路５２に電気的に接続され、その一端部と他端部との間に電圧が印加される。これにより、複数の帯状部２２２ａが電源に対して直列に接続される。
なお、発熱抵抗体２２２の構成材料は、一様に同一材料で構成されていてもよいし、一部が他の部分とは異なっていてもよい。
また、発熱抵抗体２２２の形成は、特に限定されないが、例えば、ＰＶＤ法（物理気相成長法）、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。
このような発熱抵抗体２２２は、その一端部および他端部が温度制御回路５２に電気的に接続され、その一端部と他端部との間に電圧が印加される。これにより、複数の帯状部２２２ａが電源に対して直列に接続される。
［温度センサー］
また、ガスセルユニット２は、温度センサー２４、２３を有する。前述したようなヒーター２２、２３の発熱量は、この温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて制御される。これにより、ガスセル２１内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。
また、ガスセルユニット２は、温度センサー２４、２３を有する。前述したようなヒーター２２、２３の発熱量は、この温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて制御される。これにより、ガスセル２１内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。
温度センサー２４は、ヒーター２２またはガスセル２１の板状部２１１の温度を検出するものである。また、温度センサー２５は、ヒーター２３またはガスセル２１の板状部２１２の温度を検出するものである。
このような温度センサー２４、２５の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、温度センサー２４にあっては、ヒーター２２上またはガスセル２１の外表面の板状部２１１付近上、温度センサー２５にあっては、ヒーター２３上またはガスセル２１の外表面の板状部２１２付近上である。
温度センサー２４、２５としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
このような温度センサー２４、２５の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、温度センサー２４にあっては、ヒーター２２上またはガスセル２１の外表面の板状部２１１付近上、温度センサー２５にあっては、ヒーター２３上またはガスセル２１の外表面の板状部２１２付近上である。
温度センサー２４、２５としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
このような温度センサー２４、２５は、図示しない配線を介して、前述した温度制御回路５２に電気的に接続されている。
そして、温度制御回路５２は、温度センサー２４の検知結果に基づいて、前述したヒーター２２の通電量を制御する。また、温度制御回路５２は、温度センサー２５の検知結果に基づいて、前述したヒーター２３への通電量を制御する。
このように２つの温度センサー２４、２５を用いて、ヒーター２２、２３への通電量を制御することにより、より高精度な温度制御が可能となる。また、ガスセル２１内の温度のバラツキ（励起光の入射側と出射側との温度差）を防止することができる。
そして、温度制御回路５２は、温度センサー２４の検知結果に基づいて、前述したヒーター２２の通電量を制御する。また、温度制御回路５２は、温度センサー２５の検知結果に基づいて、前述したヒーター２３への通電量を制御する。
このように２つの温度センサー２４、２５を用いて、ヒーター２２、２３への通電量を制御することにより、より高精度な温度制御が可能となる。また、ガスセル２１内の温度のバラツキ（励起光の入射側と出射側との温度差）を防止することができる。
［コイル］
また、ガスセルユニット２は、コイル２６を有する（図１参照）。
このようなコイル２６は、通電により、磁場を発生させる。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー状態間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１の発振周波数の精度を高めることができる。
また、ガスセルユニット２は、コイル２６を有する（図１参照）。
このようなコイル２６は、通電により、磁場を発生させる。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー状態間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１の発振周波数の精度を高めることができる。
このコイル２６の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、ソレノイド型を構成するようにガスセル２１の外周に沿って巻回して設けられていてもよいし、ヘルムホルツ型を構成するように１対のコイルをガスセル２１を介して対向させてもよい。
このコイル２６は、図示しない配線を介して、前述した磁場制御回路５３に電気的に接続されている。これにより、コイル２６に通電を行うことができる。
このようなコイル２６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
このコイル２６は、図示しない配線を介して、前述した磁場制御回路５３に電気的に接続されている。これにより、コイル２６に通電を行うことができる。
このようなコイル２６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
以上説明したような本実施形態のガスセルユニット２によれば、帯状部２２２ａ１に流れる電流の方向と、帯状部２２２ａ２に流れる電流の方向とが互いに反対方向となっているので、帯状部２２２ａ１への通電に伴って生じる磁場と、帯状部２２２ａ２への通電に伴って生じる磁場とを互いに相殺または緩和させることができる。すなわち、発熱抵抗体２２２は、通電に伴って生じる磁場が外側（より具体的にはガスセル２１内）へ漏れるのを防止または抑制するように構成されている。同様に、発熱抵抗体２２３も、通電に伴って生じる磁場が外側へ漏れるのを防止または抑制するように構成されている。
そのため、ヒーター２２、２３への通電量が変化しても、ガスセル２１内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、原子発振器１の周波数精度を向上させることができる。
また、このようなガスセルユニット２を備える原子発振器１によれば、優れた周波数精度を有する。
また、このようなガスセルユニット２を備える原子発振器１によれば、優れた周波数精度を有する。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図８は、本発明の第２実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図８において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図８に示すガスセルユニット２Ａは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２２に代えて、ヒーター２２Ａが設けられている。なお、図示しないが、ガスセルユニット２Ａは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２３に代えて、ヒーター２２Ａと同様のヒーターが設けられていてもよい。
ヒーター２２Ａは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ａを備える。
ヒーター２２Ａは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ａを備える。
この発熱抵抗体２２２Ａは、互いに平行となるように設けられた複数の帯状部２２２ａで構成されている。すなわち、発熱抵抗体２２２Ａは、前述した第１実施形態のヒーター２２の発熱抵抗体２２２において、連結部２２２ｂ、２２２ｃを省略したものと同様に構成されている。
この発熱抵抗体２２２Ａは、第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）に流れる電流の方向と、帯状部２２２ａ２（第２帯状部）に流れる電流の方向とが互いに反対方向となっている。
この発熱抵抗体２２２Ａは、第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）に流れる電流の方向と、帯状部２２２ａ２（第２帯状部）に流れる電流の方向とが互いに反対方向となっている。
また、発熱抵抗体２２２Ａは、複数の帯状部２２２ａが電源に対して並列に接続され、各帯状部２２２ａの一端部と他端部との間に電圧が印加される。これにより、電源電圧を抑えることができる。
以上説明したような第２実施形態に係るガスセルユニット２Ａによっても、周波数精度を向上させることができる。
以上説明したような第２実施形態に係るガスセルユニット２Ａによっても、周波数精度を向上させることができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本発明の第３実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第３実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図９に示すガスセルユニット２Ｂは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２２に代えて、ヒーター２２Ｂが設けられている。なお、図示しないが、ガスセルユニット２Ｂは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２３に代えて、ヒーター２２Ｂと同様のヒーターが設けられていてもよい。
ヒーター２２Ｂは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ｂを備える。
ヒーター２２Ｂは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ｂを備える。
この発熱抵抗体２２２Ｂは、互いに平行となるように設けられた複数の帯状部２２２ａと、複数の連結部２２２ｂとで構成されている。すなわち、発熱抵抗体２２２Ｂは、前述した第１実施形態のヒーター２２の発熱抵抗体２２２において、連結部２２２ｃを省略したものと同様に構成されている。
この発熱抵抗体２２２Ｂは、第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）に流れる電流の方向と、帯状部２２２ａ２（第２帯状部）に流れる電流の方向とが互いに反対方向となっている。
この発熱抵抗体２２２Ｂは、第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様、帯状部２２２ａ１（第１帯状部）に流れる電流の方向と、帯状部２２２ａ２（第２帯状部）に流れる電流の方向とが互いに反対方向となっている。
このような発熱抵抗体２２２Ｂは、複数の帯状部２２２ａの一端部側(図９中上側）のみからの通電を行うことができる。そのため、発熱抵抗体２２２Ｂへの通電のための配線を、前述した第２実施形態の発熱抵抗体２２２Ａへの通電のための配線に比し簡単化することができる。また、連結部２２２ｂにより連結された対となる２つの帯状部２２２ａ１、２２２ａ２ごとに、複数の帯状部２２２ａを電源に対して並列に接続することができる。そのため、前述した第１実施形態に比し電源電圧を抑えることができる。
以上説明したような第３実施形態に係るガスセルユニット２Ｂによっても、周波数精度を向上させることができる。
以上説明したような第３実施形態に係るガスセルユニット２Ｂによっても、周波数精度を向上させることができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。また、本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体への通電の仕方（通電のための配線の構成）が異なる以外は、前述した第３実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第４実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第４実施形態に係るガスセルユニットに備えられたヒーターを示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体の構成（主に形状）が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。また、本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの発熱抵抗体への通電の仕方（通電のための配線の構成）が異なる以外は、前述した第３実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第４実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１０に示すガスセルユニット２Ｃは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２２に代えて、ヒーター２２Ｃが設けられている。なお、図示しないが、ガスセルユニット２Ｃは、前述した第１実施形態のガスセルユニット２において、ヒーター２３に代えて、ヒーター２２Ｃと同様のヒーターが設けられていてもよい。
ヒーター２２Ｃは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ｃを備える。
ヒーター２２Ｃは、通電により発熱する発熱抵抗体２２２Ｃを備える。
この発熱抵抗体２２２Ｃは、互いに平行となるように設けられた複数の帯状部２２２ａと、複数の連結部２２２ｂとで構成されている。すなわち、発熱抵抗体２２２Ｃは、前述した第３実施形態のヒーター２２Ｂの発熱抵抗体２２２Ｂと同様の形状をなしている。
この発熱抵抗体２２２Ｃは、連結部２２２ｂにより連結された対となる２つの帯状部２２２ａ（帯状部２２２ａ１および帯状部２２２ａ２）に流れる電流の方向は互いに反対方向となるが、２つの対間で互いに隣接する２つの帯状部２２２ａ同士（帯状部２２２ａ１同士、帯状部２２２ａ２同士）に流れる電流の方向は互いに同方向となっている。
以上説明したような第４実施形態に係るガスセルユニット２Ｃによっても、周波数精度を向上させることができる。
この発熱抵抗体２２２Ｃは、連結部２２２ｂにより連結された対となる２つの帯状部２２２ａ（帯状部２２２ａ１および帯状部２２２ａ２）に流れる電流の方向は互いに反対方向となるが、２つの対間で互いに隣接する２つの帯状部２２２ａ同士（帯状部２２２ａ１同士、帯状部２２２ａ２同士）に流れる電流の方向は互いに同方向となっている。
以上説明したような第４実施形態に係るガスセルユニット２Ｃによっても、周波数精度を向上させることができる。
＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図、図１２（ａ）は、図１１に示すヒーターの基板の一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）を示す図、図１２（ｂ）は、図１１に示すヒーターの基板の他方の面上に設けられた発熱抵抗体を示す図である。
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１１は、本発明の第５実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図、図１２（ａ）は、図１１に示すヒーターの基板の一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）を示す図、図１２（ｂ）は、図１１に示すヒーターの基板の他方の面上に設けられた発熱抵抗体を示す図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第５実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１、１２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
なお、以下の説明では、第５実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１、１２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１１に示すガスセルユニット２Ｄは、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ｄ、２３Ｄとを有している。
ヒーター２２Ｄは、基板２２１と、基板２２１に対してガスセル２１とは反対側に設けられた発熱抵抗体（第２発熱抵抗体）２２２と、基板２２１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２３とを有している。
発熱抵抗体２２３は、互いに間隔を隔てて並設された複数の帯状部２２３ａを有し、発熱抵抗体２２２と同様に構成されている。
ヒーター２２Ｄは、基板２２１と、基板２２１に対してガスセル２１とは反対側に設けられた発熱抵抗体（第２発熱抵抗体）２２２と、基板２２１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２３とを有している。
発熱抵抗体２２３は、互いに間隔を隔てて並設された複数の帯状部２２３ａを有し、発熱抵抗体２２２と同様に構成されている。
このような発熱抵抗体２２３は、基板２２１のガスセル２１側の面に接合されているので、発熱抵抗体２２３とガスセル２１の間の距離を小さくし、発熱抵抗体２２３からの熱をガスセル２１に効率的に伝達することができる。また、本実施形態では、基板２２１のガスセル２１とは反対側の面上にも発熱抵抗体２２２が設けられているので、ヒーター２２の発熱量を大きくすることができる。
同様に、ヒーター２３Ｄは、基板２３１と、基板２３１に対してガスセル２１とは反対側に設けられた発熱抵抗体（第２発熱抵抗体）２３２と、基板２３１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２３３とを有している。
以上説明したような第５実施形態に係るガスセルユニット２Ｄによっても、周波数精度を向上させることができる。
以上説明したような第５実施形態に係るガスセルユニット２Ｄによっても、周波数精度を向上させることができる。
＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。また、本実施形態にかかるガスセルユニットは、基板のガスセルとは反対側の面上に設けられた発熱抵抗体を省略した以外は、前述した第５実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第６実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第６実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。また、本実施形態にかかるガスセルユニットは、基板のガスセルとは反対側の面上に設けられた発熱抵抗体を省略した以外は、前述した第５実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第６実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１３に示すガスセルユニット２Ｅは、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ｅ、２３Ｅとを有している。
ヒーター２２Ｅは、基板２２１と、基板２２１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体２２３とを有している。言い換えると、ヒーター２２Ｅは、前述した第１実施形態のヒーター２２を表裏反転させたものと同様に構成されている。
同様に、ヒーター２３Ｅは、基板２３１と、基板２３１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体２３３とを有している。
以上説明したような第６実施形態に係るガスセルユニット２Ｅによっても、周波数精度を向上させることができる。
ヒーター２２Ｅは、基板２２１と、基板２２１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体２２３とを有している。言い換えると、ヒーター２２Ｅは、前述した第１実施形態のヒーター２２を表裏反転させたものと同様に構成されている。
同様に、ヒーター２３Ｅは、基板２３１と、基板２３１に対してガスセル２１側に設けられた発熱抵抗体２３３とを有している。
以上説明したような第６実施形態に係るガスセルユニット２Ｅによっても、周波数精度を向上させることができる。
＜第７実施形態＞
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第７実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第７実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第７実施形態に係るガスセルユニットを示す断面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第７実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１４に示すガスセルユニット２Ｆは、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ｆ、２３Ｆとを有している。
ヒーター２２Ｆは、ガスセル２１の上面に接合された発熱抵抗体２２４を有している。
この発熱抵抗体２２４は、前述した第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様にパターンニングされている。
ヒーター２２Ｆは、ガスセル２１の上面に接合された発熱抵抗体２２４を有している。
この発熱抵抗体２２４は、前述した第１実施形態の発熱抵抗体２２２と同様にパターンニングされている。
このような発熱抵抗体２２４は、ガスセル２１の外表面に接合されているので、発熱抵抗体２２４とガスセル２１の間の距離を小さくし、発熱抵抗体２２４からの熱をガスセル２１に効率的に伝達することができる。また、発熱抵抗体２２４とガスセル２１との間に隙間が生じるのを防止することができる。そのため、ガスセル２１を均一かつ効率的に加熱することができる。
同様に、ヒーター２３Ｆは、ガスセル２１の下面に接合された発熱抵抗体２３４を有している。
同様に、ヒーター２３Ｆは、ガスセル２１の下面に接合された発熱抵抗体２３４を有している。
図１５は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合のシステム構成概要図である。
図１５に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
図１５に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
基地局装置３００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ３０１を介してＧＰＳ衛星２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置３０２と、この受信装置３０２で受信した測位情報をアンテナ３０３を介して送信する送信装置３０４とを備える。
ここで、受信装置３０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器１を備える電子装置である。このような受信装置３０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置３０４により送信される。
ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報をアンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報をアンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４とを備える。
ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報をアンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報をアンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４とを備える。
以上、本発明のガスセルユニット、原子発振器および電子装置について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
例えば、前述した実施形態では、ガスセルユニットに備えられた２つのヒーター（第１ヒーター、第２ヒーター）は互いに同じ構成である場合を説明したが、ガスセルユニットが２つのヒーターを有する場合、一方のヒーターと他方のヒーターとが異なる構成であってもよい。
例えば、前述した実施形態では、ガスセルユニットに備えられた２つのヒーター（第１ヒーター、第２ヒーター）は互いに同じ構成である場合を説明したが、ガスセルユニットが２つのヒーターを有する場合、一方のヒーターと他方のヒーターとが異なる構成であってもよい。
また、ガスセル２１の大きさ、用いるアルカリ金属の種類、ヒーターの発熱量等によっては、ヒーター２２、２３のいずれか一方を省略してもよい。また、ガスセルユニットが備えるヒーターの数は、３つあるいは５つ以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、２つの温度センサーを設けた場合を説明したが、温度センサーの数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、２つの温度センサーを設けた場合を説明したが、温度センサーの数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。
１‥‥原子発振器 ２‥‥ガスセルユニット ２Ａ‥‥ガスセルユニット ２Ｂ‥‥ガスセルユニット ２Ｃ‥‥ガスセルユニット ２Ｄ‥‥ガスセルユニット ２Ｅ‥‥ガスセルユニット ２Ｆ‥‥ガスセルユニット ３‥‥光出射部 ４‥‥光検出部 ５‥‥制御部 ２１‥‥ガスセル ２２‥‥ヒーター ２２Ａ‥‥ヒーター ２２Ｂ‥‥ヒーター ２２Ｃ‥‥ヒーター ２２Ｄ‥‥ヒーター ２２Ｅ‥‥ヒーター ２２Ｆ‥‥ヒーター ２３‥‥ヒーター ２３Ｄ‥‥ヒーター ２３Ｅ‥‥ヒーター ２３Ｆ‥‥ヒーター ２４‥‥温度センサー ２５‥‥温度センサー ２６‥‥コイル ５１‥‥周波数制御回路 ５２‥‥温度制御回路 ５３‥‥磁場制御回路 ２１１‥‥板状部 ２１２‥‥板状部 ２１３‥‥スペーサー ２２１‥‥基板 ２２２‥‥発熱抵抗体 ２２２Ａ‥‥発熱抵抗体 ２２２Ｂ‥‥発熱抵抗体 ２２２Ｃ‥‥発熱抵抗体 ２２２ａ‥‥帯状部 ２２２ａ１‥‥帯状部 ２２２ａ２‥‥帯状部 ２２２ｂ‥‥連結部 ２２２ｃ‥‥連結部 ２２３‥‥発熱抵抗体 ２２３ａ‥‥帯状部 ２２４‥‥発熱抵抗体 ２３１‥‥基板 ２３２‥‥発熱抵抗体 ２３３‥‥発熱抵抗体 ２３４‥‥発熱抵抗体 １００‥‥測位システム ２００‥‥ＧＰＳ衛星 ３００‥‥基地局装置 ３０１‥‥アンテナ ３０２‥‥受信装置 ３０３‥‥アンテナ ３０４‥‥送信装置 ４００‥‥ＧＰＳ受信装置 ４０１‥‥アンテナ ４０２‥‥衛星受信部 ４０３‥‥アンテナ ４０４‥‥基地局受信部 ａ１‥‥矢印 ａ２‥‥矢印 ｂ１‥‥矢印 ｂ２‥‥矢印 Ｐ‥‥ピッチ Ｓ‥‥空間 ω０‥‥周波数 ω１‥‥周波数 ω２‥‥周波数
Claims (9)
- ガスセルと、
前記ガスセルを加熱する第１ヒーターとを有し、
前記第１ヒーターは、互いに平行となるように設けられた第１帯状部および第２帯状部と、前記第１帯状部と前記第２帯状部が接続された構成とを含み、
前記第１帯状部に流れる電流の方向と、前記第２帯状部に流れる電流の方向とを互いに反対方向としたことを特徴とするガスセルユニット。 - 前記第１ヒーターと同一の構成を有する第２ヒーターを備え、
前記ガスセルが前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとに挟まれた構成を有することを特徴とする請求項１に記載のガスセルユニット。 - 前記第１ヒーターまたは前記第２ヒーターは、前記第１帯状部および前記第２帯状部を複数備え、前記第１帯状部と前記第２帯状部が交互に並んでいることを特徴とする請求項１または２に記載のガスセルユニット。
- 前記第１帯状部と前記第２帯状部とが接続された構成の形状が、蛇行した形状をなしている請求項３に記載のガスセルユニット。
- 前記第１帯状部および前記第２帯状部は、膜状の発熱抵抗体であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のガスセルユニット。
- 前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルとは別体として設けられた絶縁性の基板上に接合されている請求項５に記載のガスセルユニット。
- 前記第１帯状部および前記第２帯状部は、前記ガスセルの外表面に接合されている請求項５に記載のガスセルユニット。
- 請求項１ないし７のいずれかに記載のガスセルユニットと、
前記ガスセル中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部とを備えることを特徴とする原子発振器。 - 請求項８に記載の原子発振器を備えたことを特徴とする電子装置。
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