JP2015002447A - Atomic oscillator, electronic apparatus and mobile body - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an atomic oscillator that has a smaller size and a lower height, and maintains a stable oscillation characteristic by suppressing, among others, oscillation characteristic instability resulting from an effect of external magnetism and an optical axis deviation due to temperature interference.SOLUTION: An atomic oscillator 10 includes: a gas cell 21 filled with metal atoms; a light source 22 arranged in line with the gas cell 21 to emit excitation light to the metal atoms; a gas cell side magnetic shield part 3 arranged between the gas cell 21 and the light source 22; and an outer magnetic shield part 5 arranged relative to the gas cell 21 with the gas cell side magnetic shield part 3 in between.

Description

本発明は、原子発振器、それを用いた電子機器、および移動体に関する。   The present invention relates to an atomic oscillator, an electronic device using the atomic oscillator, and a moving object.

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が知られている。一般に、原子発振器の動作原理は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した方式と、波長の異なる2種類の光による量子干渉効果(CPT:Coherent Population Trapping)を利用した方式とに大別される。   2. Description of the Related Art Atomic oscillators that oscillate based on energy transitions of alkali metal atoms such as rubidium and cesium are known. In general, the operating principles of atomic oscillators are broadly divided into methods that use the double resonance phenomenon of light and microwaves, and methods that use the quantum interference effect (CPT: Coherent Population Trapping) of two types of light with different wavelengths. Is done.

いずれの方式の原子発振器においても、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入されており、このガスセルに入射した光が、アルカリ金属にどれだけ吸収されたかを反対側に設けられた検出器で検出することによって原子共鳴を検知し、検知された原子共鳴を制御系によって基準信号として出力する。このような原子発振器として、基板上にガスセルを設け、ガスセルを挟んだ両側に光(励起光)の光源と、検出部とが配置されている構成が開示されている(例えば、特許文献1参照)。   In any type of atomic oscillator, an alkali metal is sealed in a gas cell together with a buffer gas, and how much light incident on the gas cell is absorbed by the alkali metal is detected by a detector provided on the opposite side. Thus, the atomic resonance is detected, and the detected atomic resonance is output as a reference signal by the control system. As such an atomic oscillator, a configuration is disclosed in which a gas cell is provided on a substrate, and a light (excitation light) light source and a detector are disposed on both sides of the gas cell (see, for example, Patent Document 1). ).

また、CPTを利用した原子発振器は、二重共鳴現象を利用した原子発振器に比し小型であることから、様々な電子機器へ原子発振器を組み込むことが期待されており、さらなる小型化、低背化が望まれている。   In addition, since an atomic oscillator using CPT is smaller than an atomic oscillator using a double resonance phenomenon, it is expected that the atomic oscillator will be incorporated into various electronic devices. Is desired.

特開2009−231688号公報JP 2009-231688 A

しかしながら、小型化、低背化を図ることにより、温度干渉による光軸のずれや、ガスセル内の金属原子が外部の磁気の影響を受け易いため発振特性が不安定になってしまうなどの不具合を生じる虞が大きくなってしまう。
本発明の目的は、小型化、低背化を図ることともに、外部磁場の変動などによる磁気の影響や温度干渉による光軸のずれによる発振特性の不安定化を抑制し、安定した発振特性を持続可能な原子発振器を提供することにある。
However, downsizing and low profile have caused problems such as optical axis shift due to temperature interference and unstable oscillation characteristics because metal atoms in the gas cell are easily affected by external magnetism. The risk of occurrence increases.
The purpose of the present invention is to reduce the size and height of the device, and to suppress the influence of magnetism due to fluctuations in the external magnetic field and the destabilization of the oscillation characteristics due to the optical axis shift due to temperature interference. To provide a sustainable atomic oscillator.

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。   SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.

[適用例1]本適用例に係る原子発振器は、金属原子が封入されているガスセルと、前記ガスセルと並んで配置され、前記金属原子に励起光を射出する光源と、前記ガスセルの外側に配置されているガスセル側磁気遮蔽部と、前記ガスセルと、前記ガスセル側磁気遮蔽部を挟んで配置されている外側磁気遮蔽部と、を備えていることを特徴とする。   Application Example 1 An atomic oscillator according to this application example includes a gas cell in which metal atoms are sealed, a light source that is arranged alongside the gas cell, and that emits excitation light to the metal atom, and is disposed outside the gas cell. The gas cell-side magnetic shielding portion, the gas cell, and an outer magnetic shielding portion arranged with the gas cell-side magnetic shielding portion interposed therebetween are provided.

本適用例の原子発振器によれば、並んで配置されたガスセルと光源との間に、ガスセル側磁気遮蔽部および外側磁気遮蔽部の二重の磁気遮蔽部が設けられていることから、磁気によるガスセル内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。このような構成とすることで、小型化を図りつつ、ガスセルへの磁気の影響を抑制することができる原子発振器を提供することが可能となる。   According to the atomic oscillator of this application example, the double magnetic shielding portion of the gas cell side magnetic shielding portion and the outer magnetic shielding portion is provided between the gas cell and the light source arranged side by side. It is possible to suppress the influence on the metal atoms in the gas cell and stabilize the oscillation characteristics. With this configuration, it is possible to provide an atomic oscillator that can suppress the influence of magnetism on the gas cell while reducing the size.

[適用例2]上記適用例に記載の原子発振器において、前記ガスセルと前記光源とが載置されている基板を備え、前記外側磁気遮蔽部は、底部と、蓋部と、を含み、前記蓋部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部を内包し、前記底部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部との間に前記基板を挟んでいることを特徴とする。   Application Example 2 In the atomic oscillator according to the application example, the atomic oscillator includes a substrate on which the gas cell and the light source are placed, and the outer magnetic shielding portion includes a bottom portion and a lid portion. The part includes the gas cell-side magnetic shielding part, and the bottom part sandwiches the substrate between the gas cell-side magnetic shielding part and the gas cell-side magnetic shielding part.

本適用例によれば、外側磁気遮蔽部は、蓋部と底部を備えており、ガスセルを覆うガスセル側磁気遮蔽部を蓋部が内包し、底部が基板を挟んで配置されている。このような構成とすることで、ガスセルを覆うガスセル側磁気遮蔽部を、基板を挟んで外側磁気遮蔽部が設けられている二重の磁気遮蔽部を有する構成を容易に実現することができる。さらに、上述の構成によれば、ガスセル側磁気遮蔽部を間に挟んで基板に配置されているガスセルと光源との光軸合わせを行い、光軸が合ったところで、基板を挟んで外側磁気遮蔽部を配置することができる。このように、ガスセル、および光源が基板に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部と外側磁気遮蔽部との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセルと光源との光軸合わせを容易に行うことが可能な原子発振器を提供することができる。   According to this application example, the outer magnetic shielding portion includes the lid portion and the bottom portion, the gas cell side magnetic shielding portion covering the gas cell is included in the lid portion, and the bottom portion is disposed with the substrate interposed therebetween. By setting it as such a structure, the structure which has the double magnetic shielding part by which the outer side magnetic shielding part is provided in the gas cell side magnetic shielding part which covers a gas cell on both sides of a board | substrate can be implement | achieved easily. Furthermore, according to the above-described configuration, the optical axis alignment between the gas cell and the light source arranged on the substrate with the gas cell side magnetic shielding portion interposed therebetween is performed, and the outer magnetic shield is interposed with the substrate when the optical axis is aligned. Parts can be arranged. As described above, the gas cell and the light source are arranged side by side with the substrate, so that the gas cell side magnetic shielding portion and the outer magnetic shielding portion have a double magnetic shielding portion even in a so-called horizontal placement. It is possible to provide an atomic oscillator capable of easily aligning the optical axis between the gas cell and the light source.

[適用例3]上記適用例に記載の原子発振器において、前記底部は、平面視で、前記励起光の光軸方向の長さが、前記光軸方向に直交する方向の長さより長いことを特徴とする。   Application Example 3 In the atomic oscillator according to the application example described above, the bottom portion has a length in the optical axis direction of the excitation light longer than a length in a direction orthogonal to the optical axis direction in plan view. And

本適用例によれば、平面視で、励起光の光軸方向の底部の長さが、光軸方向に直交する方向の長さより長いことから、励起光の光軸方向の基板に当接する底部の長さが長くなる。このような底部を設けることにより、励起光の光軸方向の基板の強度を高めることができ、基板の変形を抑制することができる。これにより、基板の変形によって生じる、励起光とセルの光軸のズレを防止することが可能となる。   According to this application example, the length of the bottom portion of the excitation light in the optical axis direction is longer than the length in the direction orthogonal to the optical axis direction in plan view. The length of becomes longer. By providing such a bottom, the strength of the substrate in the optical axis direction of the excitation light can be increased, and deformation of the substrate can be suppressed. As a result, it is possible to prevent a deviation between the excitation light and the optical axis of the cell caused by deformation of the substrate.

[適用例4]上記適用例に記載の原子発振器において、前記光源から射出される波長の異なる2つの光による量子干渉効果方式を用いていることを特徴とする。   Application Example 4 In the atomic oscillator described in the above application example, a quantum interference effect method using two lights emitted from the light source having different wavelengths is used.

本適用例によれば、ガスセル側磁気遮蔽部と外側磁気遮蔽部との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセルと光源との光軸合わせを容易に行うことができる量子干渉効果方式を用いた原子発振器を提供することができる。   According to this application example, the quantum interference effect method that allows easy alignment of the optical axis of the gas cell and the light source while having a double magnetic shield part of the gas cell side magnetic shield part and the outer magnetic shield part. An atomic oscillator using the above can be provided.

[適用例5]本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする。   Application Example 5 An electronic apparatus according to this application example includes the atomic oscillator described in any one of the application examples described above.

本適用例によれば、磁気遮蔽効果の高い二重の磁気遮蔽部を備え、磁気による特性変動が抑えられた原子発振器を備えているので、安定した特性を継続することが可能な電子機器を提供することができる。   According to this application example, the electronic device is provided with the double magnetic shielding portion having a high magnetic shielding effect and the atomic oscillator in which the characteristic variation due to magnetism is suppressed. Can be provided.

[適用例6]本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする。   Application Example 6 A moving object according to this application example includes the atomic oscillator described in any one of the above application examples.

本適用例によれば、磁気遮蔽効果の高い二重の磁気遮蔽部を備え、磁気による特性変動が抑えられた原子発振器を備えているので、安定した特性を継続することが可能な移動体を提供することができる。   According to this application example, since the dual magnetic shielding unit having a high magnetic shielding effect is provided and the atomic oscillator in which the characteristic variation due to magnetism is suppressed is provided, the movable body capable of continuing stable characteristics is provided. Can be provided.

本発明の第1実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のA−A断面の平面図。The outline of the atomic oscillator concerning a 1st embodiment of the present invention is shown, (a) is a front sectional view and (b) is a top view of an AA section of (a). 図1に示す原子発振器の概略構成図。The schematic block diagram of the atomic oscillator shown in FIG. 図1に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図。The figure for demonstrating the energy state of the alkali metal in the gas cell of the atomic oscillator shown in FIG. 図1に示す原子発振器の光射出部(光源)および光検出部について、光射出部(光源)からの2つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the frequency difference of the two lights from a light emission part (light source), and the detection intensity in a light detection part about the light emission part (light source) and light detection part of the atomic oscillator shown in FIG. 本発明の第2実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のB−B断面の平面図。An outline of an atomic oscillator concerning a 2nd embodiment of the present invention is shown, (a) is a front sectional view and (b) is a top view of a BB section of (a). 本発明の第3実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のC−C断面の平面図。An outline of an atomic oscillator concerning a 3rd embodiment of the present invention is shown, (a) is a front sectional view and (b) is a top view of a CC section of (a). 本発明の第3実施形態に係る原子発振器の概略を示す正断面図。The front sectional view showing the outline of the atomic oscillator concerning a 3rd embodiment of the present invention. 本発明の変形例に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のD視側面図。The outline of the atomic oscillator which concerns on the modification of this invention is shown, (a) is a front sectional view, (b) is the D view side view of (a). GPS衛星を利用した測位システムに本発明に係る実施形態の電子機器を用いた場合の概略構成を示す図。The figure which shows schematic structure at the time of using the electronic device of embodiment which concerns on this invention for the positioning system using a GPS satellite. 本発明に係る実施形態の原子発振器を用いた電子機器としてのクロック伝送システムの一例を示す概略構成図。The schematic block diagram which shows an example of the clock transmission system as an electronic device using the atomic oscillator of embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施形態の原子発振器を備える移動体(自動車)の構成を示す斜視図。The perspective view which shows the structure of a mobile body (automobile) provided with the atomic oscillator of embodiment which concerns on this invention.

以下、本発明に係る原子発振器、その原子発振器を用いた電子機器および移動体の実施形態について、添付図面を用いて詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of an atomic oscillator, an electronic apparatus using the atomic oscillator, and a moving body according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

(1)原子発振器
<第1実施形態>
先ず、第1実施形態に係る原子発振器について図1から図4を用いて説明する。図1は、本発明の第1実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のA−A断面の平面図であり、図2は、図1に示す原子発振器の概略構成図である。また、図3は、図1に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図4は、図1に示す原子発振器の光射出部(光源)および光検出部について、光射出部(光源)からの2つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。
(1) Atomic Oscillator <First Embodiment>
First, the atomic oscillator according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1A and 1B schematically show an atomic oscillator according to a first embodiment of the present invention, in which FIG. 1A is a front sectional view, FIG. 1B is a plan view of an AA section of FIG. It is a schematic block diagram of the atomic oscillator shown in FIG. 3 is a diagram for explaining the energy state of the alkali metal in the gas cell of the atomic oscillator shown in FIG. 1, and FIG. 4 shows the light emitting part (light source) and the light detecting part of the atomic oscillator shown in FIG. 4 is a graph showing a relationship between a frequency difference between two lights from a light emitting part (light source) and a detection intensity in a light detection part.

図1に示す原子発振器10は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。この原子発振器10は、量子干渉効果を生じさせる主要部を構成するユニット部8と、ユニット部8を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を内包する蓋部51および基板31を挟んで設けられている底部52を含む外側磁気遮蔽部5と、光源22を含む光射出部6とを備えている。ここで、ユニット部8は、ガスセル21と、光学部品231,232と、光検出部24と、接続部材29とを含み、これらがユニット化されている。また、原子発振器10は、上記のほか、図1では図示しないが、ヒーター75、温度センサー76、コイル77および制御部7を有している(図2参照)。   An atomic oscillator 10 shown in FIG. 1 is an atomic oscillator using a quantum interference effect. The atomic oscillator 10 includes a unit portion 8 that constitutes a main portion that causes a quantum interference effect, a gas cell side magnetic shielding portion 3 that houses the unit portion 8 and shields magnetism from the outside, and a gas cell side magnetic shielding portion 3. The outer magnetic shielding part 5 including the bottom part 52 provided with the lid part 51 and the substrate 31 interposed therebetween, and the light emitting part 6 including the light source 22 are provided. Here, the unit part 8 includes a gas cell 21, optical components 231, 232, a light detection part 24, and a connection member 29, which are unitized. In addition to the above, the atomic oscillator 10 includes a heater 75, a temperature sensor 76, a coil 77, and a control unit 7, which are not shown in FIG. 1 (see FIG. 2).

先ず、原子発振器10の原理を簡単に説明する。原子発振器10では、ガスセル21内に、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(金属原子)が封入されている。アルカリ金属は、図3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。   First, the principle of the atomic oscillator 10 will be briefly described. In the atomic oscillator 10, gaseous alkali metal (metal atom) such as rubidium, cesium, or sodium is sealed in the gas cell 21. As shown in FIG. 3, the alkali metal has a three-level energy level, and has three ground states, two ground states (ground states 1 and 2) having different energy levels, and an excited state. Can take. Here, the ground state 1 is a lower energy state than the ground state 2.

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、および共鳴光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、および共鳴光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、および基底状態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、および共鳴光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(Coherent Population Trapping)現象、または電磁誘起透明化現象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)と呼ぶ。   When two types of resonant light 1 and resonant light 2 having different frequencies are irradiated onto such a gaseous alkali metal, the difference (ω1-ω2) between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2 Accordingly, the light absorptance (light transmittance) of the resonance light 1 and the resonance light 2 in the alkali metal changes. When the difference (ω1−ω2) between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2 matches the frequency corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the ground state 1 and The excitation from the ground state 2 to the excited state stops. At this time, both the resonance light 1 and the resonance light 2 are transmitted without being absorbed by the alkali metal. Such a phenomenon is called a CPT (Coherent Population Trapping) phenomenon or an electromagnetically induced transparency (EIT) phenomenon.

光源22は、ガスセル21に向けて、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)を射出する。例えば、光源22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24の検出強度は、図4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。   The light source 22 emits two types of light (resonant light 1 and resonant light 2) having different frequencies as described above toward the gas cell 21. For example, when the light source 22 fixes the frequency ω1 of the resonant light 1 and changes the frequency ω2 of the resonant light 2, the difference (ω1-ω2) between the frequency ω1 of the resonant light 1 and the frequency ω2 of the resonant light 2 is obtained. When the frequency coincides with the frequency ω 0 corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the detection intensity of the light detection unit 24 increases sharply as shown in FIG. Such a steep signal is detected as an EIT signal. This EIT signal has an eigenvalue determined by the type of alkali metal. Therefore, an oscillator can be configured by using such an EIT signal.

以下、原子発振器10の各部を順次詳細に説明する。
[ガスセル]
ガスセル21内には、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。ガスセル21は、柱状の貫通孔を有する本体部211と、その貫通孔の両開口を封鎖する1対の窓部212,213とを有する。これにより、前述したようなアルカリ金属が封入される内部空間Sが形成される。
Hereinafter, each part of the atomic oscillator 10 will be sequentially described in detail.
[Gas cell]
The gas cell 21 is filled with gaseous alkali metals such as rubidium, cesium and sodium. The gas cell 21 has a main body portion 211 having a columnar through hole and a pair of windows 212 and 213 that block both openings of the through hole. Thereby, the internal space S in which the alkali metal as described above is enclosed is formed.

ここで、ガスセル21の各窓部212,213は、前述した光源22からの励起光に対する透過性を有している。そして、一方の窓部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、他方の窓部213は、ガスセル21内から射出した励起光が透過するものである。   Here, each window part 212,213 of the gas cell 21 has the permeability | transmittance with respect to the excitation light from the light source 22 mentioned above. One window portion 212 transmits excitation light incident into the gas cell 21, and the other window portion 213 transmits excitation light emitted from the gas cell 21.

この窓部212,213を構成する材料としては、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、ガスセル21の本体部211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、窓部212,213と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。そして、各窓部212,213は、本体部211に対して気密的に接合されている。これにより、ガスセル21の内部空間Sを気密空間とすることができる。ガスセル21の本体部211と窓部212,213との接合方法としては、これら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。   The material constituting the windows 212 and 213 is not particularly limited as long as it has transparency to the excitation light as described above, and examples thereof include glass materials and quartz. Moreover, the material which comprises the main-body part 211 of the gas cell 21 is not specifically limited, A metal material, a resin material, etc. may be sufficient and a glass material, a crystal | crystallization, etc. may be sufficient like the window parts 212 and 213. The window portions 212 and 213 are airtightly joined to the main body portion 211. Thereby, the internal space S of the gas cell 21 can be made into an airtight space. The method for joining the main body 211 and the windows 212 and 213 of the gas cell 21 is determined according to these constituent materials, and is not particularly limited. For example, a joining method using an adhesive, a direct joining method, an anode A bonding method or the like can be used.

また、ガスセル21の窓部212の表面には、伝熱層214が設けられている。同様に、ガスセル21の窓部213の表面には、伝熱層215が設けられている。伝熱層214,215は、それぞれ、窓部212,213を構成する材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されている。これにより、接続部材29からの熱を伝熱層214,215による熱伝導により効率的に拡散させることができる。その結果、各窓部212,213の温度分布を均一化することができる。   A heat transfer layer 214 is provided on the surface of the window 212 of the gas cell 21. Similarly, a heat transfer layer 215 is provided on the surface of the window portion 213 of the gas cell 21. The heat transfer layers 214 and 215 are made of a material having a thermal conductivity larger than that of the material constituting the window portions 212 and 213, respectively. Thereby, the heat from the connection member 29 can be efficiently diffused by heat conduction by the heat transfer layers 214 and 215. As a result, the temperature distribution in each of the window portions 212 and 213 can be made uniform.

本実施形態では、伝熱層214,215は、ガスセル21の外表面側に設けられている。そのため、接続部材29を各伝熱層214,215に接触させることができる。これにより、接続部材29から各伝熱層214,215への熱の伝達を効率歴に行うことができる。なお、各窓部212,213の内側の表面にも、伝熱層214,215と同様の伝熱層が設けられていてもよい。この場合、各窓部212,213の温度分布をより効率的に均一化することができる。また、伝熱層214,215は、励起光に対する透過性を有する。これにより、ガスセル21の外部から励起光を伝熱層214および窓部212を介してガスセル21内に入射させることができる。また、ガスセル21内から励起光を窓部213および伝熱層215を介してガスセル21の外部へ射出させることができる。このような伝熱層214,215の構成材料としては、窓部212,213の構成材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、かつ、伝熱層214,215が励起光を透過し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、ダイヤモンド、DLC(diamond‐like carbon)等を用いることができる。   In the present embodiment, the heat transfer layers 214 and 215 are provided on the outer surface side of the gas cell 21. Therefore, the connection member 29 can be brought into contact with the heat transfer layers 214 and 215. Thereby, the transfer of heat from the connection member 29 to the heat transfer layers 214 and 215 can be performed in an efficient history. A heat transfer layer similar to the heat transfer layers 214 and 215 may also be provided on the inner surfaces of the window portions 212 and 213. In this case, the temperature distribution of each window part 212,213 can be equalized more efficiently. Further, the heat transfer layers 214 and 215 have transparency to excitation light. As a result, excitation light can enter the gas cell 21 from the outside of the gas cell 21 via the heat transfer layer 214 and the window 212. Further, excitation light can be emitted from the gas cell 21 to the outside of the gas cell 21 through the window 213 and the heat transfer layer 215. As a constituent material of such heat transfer layers 214 and 215, the heat transfer layers 214 and 215 have a thermal conductivity higher than that of the constituent materials of the windows 212 and 213, and the heat transfer layers 214 and 215 transmit excitation light. For example, diamond, DLC (diamond-like carbon), or the like can be used as long as it can be used.

[光射出部]
光射出部6は、柱状の貫通孔を有する本体部36,37と、その貫通孔の両開口を封鎖する1対の蓋部33,34と、光源22とを有する。光源22は、本体部36,37と、1対の蓋部33,34とにより形成された内部空間に固定されている。光源22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射出する機能を有する。ガスセル21側に位置する本体部37には、貫通孔35が設けられており、この貫通孔35を通って光源22からガスセル21に向かって励起光が射出される。
[Light emission part]
The light emitting portion 6 includes main body portions 36 and 37 having columnar through holes, a pair of lid portions 33 and 34 that block both openings of the through holes, and the light source 22. The light source 22 is fixed in an internal space formed by the main body portions 36 and 37 and the pair of lid portions 33 and 34. The light source 22 has a function of emitting excitation light that excites alkali metal atoms in the gas cell 21. A through hole 35 is provided in the main body portion 37 located on the gas cell 21 side, and excitation light is emitted from the light source 22 toward the gas cell 21 through the through hole 35.

より具体的には、光射出部6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)を射出するものである。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。   More specifically, the light emitting unit 6 emits two types of light (resonant light 1 and resonant light 2) having different frequencies as described above. The frequency ω1 of the resonant light 1 can excite the alkali metal in the gas cell 21 from the ground state 1 to the excited state. Further, the frequency ω2 of the resonant light 2 can excite the alkali metal in the gas cell 21 from the ground state 2 to the excited state.

この光源22としては、前述したような励起光を射出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー(VCSEL)等の半導体レーザー等を用いることができる。   The light source 22 is not particularly limited as long as it can emit the excitation light as described above. For example, a semiconductor laser such as a vertical cavity surface emitting laser (VCSEL) can be used.

[光学部品]
図2に示すように、複数の光学部品231,232は、それぞれ、前述した光射出部6(光源22)とガスセル21との間における励起光LLの光路上の接続部材29に形成された開口部27に設けられている。本実施形態では、光源22側からガスセル21側へ、光学部品231、光学部品232がこの順に配置されている。
[Optical parts]
As shown in FIG. 2, the plurality of optical components 231 and 232 are openings formed in the connection member 29 on the optical path of the excitation light LL between the light emitting unit 6 (light source 22) and the gas cell 21, respectively. The unit 27 is provided. In the present embodiment, the optical component 231 and the optical component 232 are arranged in this order from the light source 22 side to the gas cell 21 side.

光学部品231は、λ/4波長板である。これにより、光源22からの励起光LLを直線偏光から円偏光(右円偏光または左円偏光)に変換することができる。   The optical component 231 is a λ / 4 wavelength plate. Thereby, the excitation light LL from the light source 22 can be converted from linearly polarized light into circularly polarized light (right circularly polarized light or left circularly polarized light).

後述するようにコイル77の磁場によりガスセル21内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、仮に直線偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位に均等に分散して存在することとなる。その結果、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数が他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に少なくなるため、所望のEIT現象を発現する原子数が減少し、所望のEIT信号の強度が小さくなり、その結果、原子発振器10の発振特性の低下をもたらす。   As will be described later, in the state where the alkali metal atoms in the gas cell 21 are Zeeman split by the magnetic field of the coil 77, if the alkali metal atoms are irradiated with linearly polarized excitation light, the interaction between the excitation light and the alkali metal atoms causes an alkali. This means that metal atoms are evenly distributed in a plurality of levels where Zeeman splits. As a result, the number of alkali metal atoms at a desired energy level is relatively small with respect to the number of alkali metal atoms at other energy levels, so that the number of atoms that develop a desired EIT phenomenon is reduced and desired. As a result, the oscillation characteristic of the atomic oscillator 10 is deteriorated.

これに対し、後述するようにコイル77の磁場によりガスセル21内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のEIT現象を発現する原子数が増大し、所望のEIT信号の強度が大きくなり、その結果、原子発振器10の発振特性を向上させることができる。   On the other hand, when the alkali metal atom is irradiated with circularly polarized excitation light in a state where the alkali metal atom in the gas cell 21 is Zeeman split by the magnetic field of the coil 77 as described later, the interaction between the excitation light and the alkali metal atom. Thus, the number of alkali metal atoms having a desired energy level among the plurality of levels in which the alkali metal atom is Zeeman split can be relatively increased with respect to the number of alkali metal atoms having other energy levels. . Therefore, the number of atoms that express the desired EIT phenomenon increases, and the intensity of the desired EIT signal increases, and as a result, the oscillation characteristics of the atomic oscillator 10 can be improved.

光学部品232は、減光フィルター(NDフィルター)である。これにより、ガスセル21に入射する励起光LLの強度を調整(減少)させることができる。そのため、光源22の出力が大きい場合でも、ガスセル21に入射する励起光を所望の光量とすることができる。本実施形態では、前述した光学部品231を通過した所定方向の偏光を有する励起光LLの強度を光学部品232により調整する。   The optical component 232 is a neutral density filter (ND filter). As a result, the intensity of the excitation light LL incident on the gas cell 21 can be adjusted (decreased). Therefore, even when the output of the light source 22 is large, the excitation light incident on the gas cell 21 can be set to a desired light amount. In the present embodiment, the optical component 232 adjusts the intensity of the excitation light LL having polarized light in a predetermined direction that has passed through the optical component 231 described above.

なお、光源22とガスセル21との間には、波長板および減光フィルターの他に、レンズ、偏光板等の他の光学部品が配置されていてもよい。また、光源22からの励起光の強度によっては、光学部品232を省略することができる。   In addition to the wave plate and the neutral density filter, other optical components such as a lens and a polarizing plate may be disposed between the light source 22 and the gas cell 21. Further, depending on the intensity of the excitation light from the light source 22, the optical component 232 can be omitted.

[光検出部]
光検出部24は、ガスセル21内を透過した励起光LL(共鳴光1、共鳴光2)の強度を検出する機能を有する。本実施形態では、光検出部24は、接着剤30を介して接続部材29に接合されている。ここで、接着剤30としては、公知の接着剤を用いることができる。この光検出部24としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器(受光素子)を用いることができる。
[Photodetection section]
The light detection unit 24 has a function of detecting the intensity of the excitation light LL (resonance light 1 and resonance light 2) transmitted through the gas cell 21. In the present embodiment, the light detection unit 24 is bonded to the connection member 29 via the adhesive 30. Here, as the adhesive 30, a known adhesive can be used. The light detector 24 is not particularly limited as long as it can detect the excitation light as described above. For example, a photodetector (light receiving element) such as a solar cell or a photodiode can be used.

[ヒーター]
図2に示すヒーター75(図1では不図示)は、通電により発熱する発熱抵抗体(発熱部)である。ヒーター75からの熱は、接続部材29を介してガスセル21に伝達される。これにより、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)が加熱され、ガスセル21中のアルカリ金属をガス状に維持することができる。なお、ヒーター75に代えて、または、ヒーター75と併用して、ペルチェ素子を用いてもよい。この場合、ペルチェ素子の発熱側の部分が発熱部を構成する。
[heater]
A heater 75 (not shown in FIG. 1) shown in FIG. 2 is a heating resistor (heat generating portion) that generates heat when energized. Heat from the heater 75 is transmitted to the gas cell 21 through the connection member 29. Thereby, the gas cell 21 (more specifically, the alkali metal in the gas cell 21) is heated, and the alkali metal in the gas cell 21 can be maintained in a gaseous state. A Peltier element may be used instead of the heater 75 or in combination with the heater 75. In this case, the portion on the heat generating side of the Peltier element constitutes a heat generating portion.

[温度センサー]
図2に示す温度センサー76(図1では不図示)は、ヒーター75またはガスセル21の温度を検出するものである。そして、この温度センサー76の検出結果に基づいて、前述したヒーター75の発熱量が制御される。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。なお、温度センサー76は、接続部材29上であってもよいし、ヒーター75上であってもよいし、ガスセル21の外表面上であってもよい。温度センサー76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。
[Temperature sensor]
A temperature sensor 76 (not shown in FIG. 1) shown in FIG. 2 detects the temperature of the heater 75 or the gas cell 21. Based on the detection result of the temperature sensor 76, the amount of heat generated by the heater 75 is controlled. Thereby, the alkali metal atom in the gas cell 21 can be maintained at a desired temperature. The temperature sensor 76 may be on the connection member 29, the heater 75, or the outer surface of the gas cell 21. The temperature sensor 76 is not particularly limited, and various known temperature sensors such as a thermistor and a thermocouple can be used.

[コイル]
図2に示すコイル77(図1では不図示)は、通電により、磁場を発生させる機能を有する。これにより、ガスセル21中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、ゼーマン分裂により、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー準位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10の発振周波数の精度を高めることができる。
[coil]
A coil 77 (not shown in FIG. 1) shown in FIG. 2 has a function of generating a magnetic field when energized. Thereby, by applying a magnetic field to the alkali metal in the gas cell 21, the gap between different energy levels in which the alkali metal is degenerated can be expanded by Zeeman splitting, and the resolution can be improved. As a result, the accuracy of the oscillation frequency of the atomic oscillator 10 can be increased.

なお、コイル77が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。また、このコイル77は、ガスセル21を囲むように設けられたソレノイドコイルであってもよいし、ガスセル21を挟むように設けられたヘルムホルツコイルであってもよい。コイル77の設置位置は、図示しないが、ガスセル21と接続部材29との間であってもよいし、接続部材29とガスセル側磁気遮蔽部3との間であってもよい。   The magnetic field generated by the coil 77 may be either a DC magnetic field or an AC magnetic field, or may be a magnetic field in which a DC magnetic field and an AC magnetic field are superimposed. The coil 77 may be a solenoid coil provided so as to surround the gas cell 21 or a Helmholtz coil provided so as to sandwich the gas cell 21. Although not shown, the coil 77 may be installed between the gas cell 21 and the connection member 29, or between the connection member 29 and the gas cell-side magnetic shield 3.

[接続部材]
接続部材29は、ガスセル21の各窓部212,213と熱的に接続されている。これにより、図示しないヒーター25からの熱を接続部材29による熱伝導により各窓部212,213に伝達し、各窓部212,213を加熱することができる。接続部材29は、ガスセル21を覆うように設けられ、伝熱層214,215に接触している。また、接続部材29には、励起光LLの通過領域を避けるように、開口部27,28が形成されている。開口部27は、光射出部6側に配置され、前述した光学部品231,232が設けられている。また、開口部28は、光検出部24側に配置されている。これらにより、ガスセル21へ励起光を入射させるとともに、ガスセル21から励起光を出射させることができる。そして、接続部材29は、ガスセル側磁気遮蔽部3に接続されている。接続部材29の構成材料としては、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることができる。
[Connecting member]
The connection member 29 is thermally connected to the window portions 212 and 213 of the gas cell 21. As a result, heat from the heater 25 (not shown) can be transmitted to the window portions 212 and 213 by heat conduction through the connecting member 29, and the window portions 212 and 213 can be heated. The connection member 29 is provided so as to cover the gas cell 21 and is in contact with the heat transfer layers 214 and 215. In addition, openings 27 and 28 are formed in the connection member 29 so as to avoid the passage region of the excitation light LL. The opening 27 is disposed on the light emitting unit 6 side and is provided with the optical components 231 and 232 described above. Further, the opening 28 is disposed on the light detection unit 24 side. As a result, the excitation light can be incident on the gas cell 21 and the excitation light can be emitted from the gas cell 21. The connection member 29 is connected to the gas cell side magnetic shield 3. As a constituent material of the connection member 29, a material excellent in thermal conductivity, for example, a metal material can be used.

[ガスセル側磁気遮蔽部]
ガスセル側磁気遮蔽部3は、ユニット部8を収納し、ユニット部8に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。ガスセル側磁気遮蔽部3は、板状の基部3bと、有底筒状の蓋体3aとを備え、蓋体3aの開口が基部3bにより封鎖されている。これにより、ユニット部8などを収納する空間が形成されている。ガスセル側磁気遮蔽部3は、基部3bの内面に、ユニット部8を構成する接続部材29が接続され、基部3bの外面が基板31に接続されている。
[Gas cell side magnetic shielding part]
The gas cell-side magnetic shielding part 3 houses the unit part 8 and has a function of shielding magnetism from the outside with respect to the unit part 8. The gas cell-side magnetic shield 3 includes a plate-like base 3b and a bottomed cylindrical lid 3a, and the opening of the lid 3a is sealed by the base 3b. Thereby, a space for storing the unit portion 8 and the like is formed. In the gas cell-side magnetic shielding part 3, the connection member 29 constituting the unit part 8 is connected to the inner surface of the base part 3 b, and the outer surface of the base part 3 b is connected to the substrate 31.

蓋体3aの接続部材29に形成された開口部27に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔38が設けられている。なお、貫通孔38には、励起光を透過し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが気密接合されていてもよい。このように、貫通孔38が気密接合されていることで、ガスセル側磁気遮蔽部3内を気密空間とすることが可能となる。   A through hole 38 is provided at a position facing the opening 27 formed in the connecting member 29 of the lid 3a, that is, at a position where excitation light passes. The through hole 38 is not particularly limited as long as it is a material that can transmit excitation light. For example, transparent glass, transparent quartz glass, transparent crystal, or the like may be airtightly joined. Thus, the through-hole 38 is airtightly joined, so that the gas cell side magnetic shield 3 can be made an airtight space.

なお、図1では、図示を省略しているが、ガスセル側磁気遮蔽部3には、図2に示すコイル77なども収納されている。また、ガスセル側磁気遮蔽部3には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。また、図示しないが、基部3bには、ガスセル側磁気遮蔽部3の外部からユニット部8への通電のための複数の配線などが設けられている。   In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 1, the coil 77 etc. which are shown in FIG. In addition, the gas cell-side magnetic shield 3 may contain components other than the components described above. Although not shown, the base portion 3b is provided with a plurality of wirings for energizing the unit portion 8 from the outside of the gas cell side magnetic shielding portion 3 and the like.

蓋体3aおよび基部3bの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄(Fe)、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト)、銅(Cu)、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を蓋体3aおよび基部3bに用いることにより、外部からの磁気(磁場の変化)をガスセル側磁気遮蔽部3によって遮蔽することができる。これにより、外部からの磁気(磁場の変化)によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、原子発振器10としての発振特性の安定化を図ることが可能となる。   As a constituent material of the lid 3a and the base 3b, it is only necessary to have a magnetic shielding effect. For example, iron (Fe), various Fe alloys (silicon iron, permalloy, supermalloy, amorphous, sendust), copper (Cu ), And soft magnetic materials such as copper alloys are preferred. By using such a material for the lid 3a and the base 3b, the magnetism from the outside (change in the magnetic field) can be shielded by the gas cell-side magnetic shield 3. Thereby, the influence on the metal atoms in the gas cell 21 due to external magnetism (change in magnetic field) can be suppressed, and the oscillation characteristics of the atomic oscillator 10 can be stabilized.

基部3bには、蓋体3aが接合され、蓋体3aの開口が基部3bにより封鎖される。基部3bと蓋体3aとの接合方法としては、特に限定されないが、例えば、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接(レーザー溶接、電子線溶接等)等を用いることができる。なお、基部3bと蓋体3aとの間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。   The lid 3a is joined to the base 3b, and the opening of the lid 3a is sealed by the base 3b. A method for joining the base 3b and the lid 3a is not particularly limited, and for example, brazing, seam welding, energy beam welding (laser welding, electron beam welding, etc.), and the like can be used. A joining member for joining these may be interposed between the base 3b and the lid 3a.

また、基部3bと蓋体3aとは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、ガスセル側磁気遮蔽部3内が気密空間であることが好ましい。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部3内を減圧状態または不活性ガス封入状態とすることができ、その結果、原子発振器10の特性を向上させることができる。特に、ガスセル側磁気遮蔽部3内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部3内の空間を介した熱の伝達を抑制することができる。そのため、接続部材29とガスセル側磁気遮蔽部3の外部との間や、ガスセル側磁気遮蔽部3内の空間を介したヒーター75とガスセル21との間の熱干渉を抑制することができる。そのため、ヒーター75の熱が接続部材29を介して効率的に各窓部212,213へ伝達し、2つの窓部212,213間の温度差を抑制することができる。また、ユニット部8とガスセル側磁気遮蔽部3の外部との間の熱の伝達をより効果的に抑制することができる。   Moreover, it is preferable that the base 3b and the cover 3a are airtightly joined. That is, it is preferable that the inside of the gas cell side magnetic shielding part 3 is an airtight space. Thereby, the inside of the gas cell side magnetic shielding part 3 can be made into a pressure-reduced state or an inert gas enclosure state, and as a result, the characteristic of the atomic oscillator 10 can be improved. In particular, the inside of the gas cell side magnetic shield 3 is preferably in a reduced pressure state. Thereby, the heat transfer through the space in the gas cell side magnetic shield 3 can be suppressed. Therefore, thermal interference between the connection member 29 and the outside of the gas cell side magnetic shield 3 or between the heater 75 and the gas cell 21 through the space in the gas cell side magnetic shield 3 can be suppressed. Therefore, the heat of the heater 75 can be efficiently transmitted to the window portions 212 and 213 via the connection member 29, and the temperature difference between the two window portions 212 and 213 can be suppressed. Moreover, the heat transfer between the unit portion 8 and the outside of the gas cell side magnetic shielding portion 3 can be more effectively suppressed.

[外側磁気遮蔽部]
外側磁気遮蔽部5は、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部3とともにユニット部8に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部5は、底部52と、蓋部51とを備え、蓋部51の開口が基板31により封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納する空間が形成されている。
[Outside magnetic shield]
The outer magnetic shielding unit 5 houses the gas cell side magnetic shielding unit 3 and has a function of shielding the magnetism from the outside to the unit unit 8 together with the gas cell side magnetic shielding unit 3. The outer magnetic shield 5 includes a bottom 52 and a lid 51, and the opening of the lid 51 is sealed by the substrate 31. Thereby, the space which accommodates the gas cell side magnetic shielding part 3 is formed.

蓋部51において、ガスセル側磁気遮蔽部3に設けられた貫通孔38に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔53が設けられている。なお、貫通孔53は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。蓋部51は、基板31に接合され、蓋部51の開口が封鎖される。基板31と蓋部51との接合方法としては、例えば、樹脂系接着剤、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接(レーザー溶接、電子線溶接等)等を用いることができる。なお、基板31と蓋部51との間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。   In the lid portion 51, a through hole 53 is provided at a position facing the through hole 38 provided in the gas cell side magnetic shielding portion 3, that is, at a position where excitation light passes. The through hole 53 may be a through hole, or a material that can transmit excitation light, such as transparent glass, transparent quartz glass, or transparent crystal, may be joined. The lid 51 is bonded to the substrate 31 and the opening of the lid 51 is sealed. As a method for joining the substrate 31 and the lid 51, for example, a resin adhesive, brazing, seam welding, energy beam welding (laser welding, electron beam welding, etc.) or the like can be used. In addition, between the board | substrate 31 and the cover part 51, the joining member for joining these may intervene.

底部52は、蓋部51の接続されている面と反対側の基板31の裏面に接続されている。つまり、底部52は、基板31を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向し、さらに後述する光射出部6に対向する位置まで延在して配置されている。底部52は、図1(b)に示すように、矩形状をなしており、幅方向の寸法L1より長手方向(光軸R方向)の寸法L2が長くなるように設けられている。底部52は、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板31の補強板としての機能も有している。前述のように、長手方向(光軸R方向)の寸法L2を長くすることにより、ガスセル21と光射出部6とが接続されている方向の基板31の強度を高めることができ、基板31の変形によるガスセル21と光源22との光軸Rのずれを抑制することが可能となる。   The bottom portion 52 is connected to the back surface of the substrate 31 opposite to the surface to which the lid portion 51 is connected. That is, the bottom portion 52 is disposed so as to face the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3 with the substrate 31 interposed therebetween, and further to a position facing a light emitting portion 6 described later. As shown in FIG. 1B, the bottom 52 has a rectangular shape and is provided such that a dimension L2 in the longitudinal direction (optical axis R direction) is longer than a dimension L1 in the width direction. The bottom 52 has a function as a reinforcing plate for the substrate 31 in addition to a function as a magnetic shielding plate. As described above, by increasing the length L2 in the longitudinal direction (optical axis R direction), the strength of the substrate 31 in the direction in which the gas cell 21 and the light emitting portion 6 are connected can be increased. The shift of the optical axis R between the gas cell 21 and the light source 22 due to deformation can be suppressed.

また、基板31を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向して底部52が接続されている構成の外側磁気遮蔽部5であることから以下の利点を有する。本構成では、ガスセル側磁気遮蔽部3を間に挟んで基板31に配置されているガスセル21と光源22との光軸合わせを行い、光軸が合った後に、基板31を挟んで底部52を接続することができる。このように、ガスセル21、および光源22が基板31の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部3と外側磁気遮蔽部5との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル21と光源22との光軸合わせを容易に行うことが可能となる。   Further, since the outer magnetic shielding part 5 is configured such that the bottom part 52 is connected so as to face the base 3b of the gas cell side magnetic shielding part 3 with the substrate 31 interposed therebetween, the following advantages are obtained. In this configuration, the optical axis alignment of the gas cell 21 and the light source 22 arranged on the substrate 31 with the gas cell side magnetic shield 3 interposed therebetween is performed, and after the optical axis is aligned, the bottom 52 is sandwiched with the substrate 31 interposed therebetween. Can be connected. As described above, even in the so-called horizontal arrangement in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on the one surface of the substrate 31, the gas cell side magnetic shielding portion 3 and the outer magnetic shielding portion 5 are doubled. It becomes possible to easily align the optical axes of the gas cell 21 and the light source 22 while having the magnetic shielding part.

蓋部51および底部52の構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄(Fe)、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト)、銅(Cu)、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部51および底部52に用いることにより、外部からの磁気(磁場の変化)を外側磁気遮蔽部5によって遮蔽することができる。加えて、外側磁気遮蔽部5と空気層や基板31の比透磁率の低い層を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3が設けられている二重の磁気遮蔽部となることから、外部からの磁気(磁場の変化)によるガスセル21内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。   The constituent material of the lid portion 51 and the bottom portion 52 may have a magnetic shielding effect. For example, iron (Fe), various Fe alloys (silicon iron, permalloy, supermalloy, amorphous, sendust), copper (Cu ), And soft magnetic materials such as copper alloys are preferred. By using such a material for the lid portion 51 and the bottom portion 52, it is possible to shield the external magnetism (change in the magnetic field) by the outer magnetic shielding portion 5. In addition, since the outer magnetic shielding part 5 is a double magnetic shielding part provided with the gas cell side magnetic shielding part 3 across the air layer and the layer having a low relative permeability of the substrate 31, the magnetic field from the outside is provided. The influence on the metal atoms in the gas cell 21 due to (change in magnetic field) can be further suppressed.

[基板]
基板31の一面には、前述したような、ユニット部8(ガスセル21)を収納したガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を覆う外側磁気遮蔽部5の蓋部51と、励起光を射出する光源22を有する光射出部6とが接続されている。換言すれば、ガスセル21と、ガスセル21と並んで配置された光源22を有する光射出部6との間に、ガスセル側磁気遮蔽部3と、外側磁気遮蔽部5の蓋部51との二つの磁気遮蔽部が設けられている。即ち、ガスセル21と、ガスセル側磁気遮蔽部3と、外側磁気遮蔽部5の蓋部51と、光射出部6とが励起光の光軸Rに沿って並んで配置されている。また、基板31の一面の裏面には、外側磁気遮蔽部5を構成する底部52が接続されている。
[substrate]
On one surface of the substrate 31, as described above, the gas cell side magnetic shield 3 containing the unit portion 8 (gas cell 21), the lid 51 of the outer magnetic shield 5 covering the gas cell side magnetic shield 3, and the excitation The light emission part 6 which has the light source 22 which inject | emits light is connected. In other words, between the gas cell 21 and the light emitting part 6 having the light source 22 arranged side by side with the gas cell 21, two of the gas cell side magnetic shielding part 3 and the lid part 51 of the outer magnetic shielding part 5 are provided. A magnetic shield is provided. That is, the gas cell 21, the gas cell side magnetic shielding part 3, the lid part 51 of the outer magnetic shielding part 5, and the light emitting part 6 are arranged along the optical axis R of the excitation light. Further, a bottom portion 52 constituting the outer magnetic shielding portion 5 is connected to the back surface of one surface of the substrate 31.

このように、基板31の一面に並んで配置されたガスセル21と光源22との間に、ガスセル側磁気遮蔽部3および外側磁気遮蔽部5の二重の磁気遮蔽部が設けられていることで、磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。   As described above, the double magnetic shielding portion of the gas cell side magnetic shielding portion 3 and the outer magnetic shielding portion 5 is provided between the gas cell 21 arranged side by side on the one surface of the substrate 31 and the light source 22. It is possible to suppress the influence of the magnetism on the metal atoms in the gas cell 21 and stabilize the oscillation characteristics.

基板31の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等を用いることができる。また、図示しないが、基板31には、外部からユニット部8(ガスセル21)、あるいは光射出部6への通電のための複数の配線および複数の端子が設けられている。   Although it does not specifically limit as a constituent material of the board | substrate 31, For example, a resin material, a ceramic material, etc. can be used. Although not shown, the substrate 31 is provided with a plurality of wirings and a plurality of terminals for energizing the unit portion 8 (gas cell 21) or the light emitting portion 6 from the outside.

[制御部]
図2に示す制御部7は、ヒーター75、コイル77および光源22をそれぞれ制御する機能を有する。このような制御部7は、光源22の共鳴光1,2の周波数を制御する励起光制御部71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部72と、ガスセル21に印加する磁場を制御する磁場制御部73とを有する。
[Control unit]
2 has a function of controlling the heater 75, the coil 77, and the light source 22, respectively. Such a control unit 7 applies the excitation light control unit 71 that controls the frequencies of the resonance lights 1 and 2 of the light source 22, the temperature control unit 72 that controls the temperature of the alkali metal in the gas cell 21, and the gas cell 21. A magnetic field control unit 73 for controlling the magnetic field.

励起光制御部71は、前述した光検出部24の検出結果に基づいて、光源22から射出される共鳴光1、共鳴光2の周波数を制御する。より具体的には、励起光制御部71は、前述した光検出部24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、光源22から射出される共鳴光1、共鳴光2の周波数を制御する。また、励起光制御部71は、光源22から射出される共鳴光1、共鳴光2の中心周波数を制御する。これにより、前述したようなEIT信号を検出することができる。そして、制御部7は、図示しない水晶発振器の信号をEIT信号に同期して出力させる。   The excitation light control unit 71 controls the frequencies of the resonance light 1 and the resonance light 2 emitted from the light source 22 based on the detection result of the light detection unit 24 described above. More specifically, the excitation light control unit 71 uses the resonance light emitted from the light source 22 so that (ω1−ω2) detected by the light detection unit 24 described above becomes the frequency ω0 specific to the alkali metal described above. 1. Control the frequency of the resonant light 2. Further, the excitation light control unit 71 controls the center frequencies of the resonance light 1 and the resonance light 2 emitted from the light source 22. Thereby, the EIT signal as described above can be detected. The control unit 7 outputs a crystal oscillator signal (not shown) in synchronization with the EIT signal.

また、温度制御部72は、温度センサー76の検出結果に基づいて、ヒーター75への通電を制御する。これにより、ガスセル21を所望の温度範囲内に維持することができる。また、磁場制御部73は、コイル77が発生する磁場が一定となるように、コイル77への通電を制御する。   The temperature control unit 72 controls energization of the heater 75 based on the detection result of the temperature sensor 76. Thereby, the gas cell 21 can be maintained within a desired temperature range. The magnetic field control unit 73 controls energization of the coil 77 so that the magnetic field generated by the coil 77 is constant.

このような制御部7は、例えば、原子発振器10が実装される実装基板上に実装された電子回路装置(例えば、半導体装置)に設けられている。なお、制御部7が外側磁気遮蔽部5、あるいはガスセル側磁気遮蔽部3の内に設けられていてもよい。   Such a control unit 7 is provided, for example, in an electronic circuit device (for example, a semiconductor device) mounted on a mounting substrate on which the atomic oscillator 10 is mounted. The control unit 7 may be provided in the outer magnetic shielding unit 5 or the gas cell side magnetic shielding unit 3.

以上説明したような本実施形態の原子発振器10によれば、基板31の一面に並んで配置されたガスセル21と光源22との間に、ガスセル側磁気遮蔽部3および外側磁気遮蔽部5の二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。さらに、底部52が、基板31を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向して接続されている。この構成により、ガスセル側磁気遮蔽部3を間に挟んで基板31に配置されているガスセル21と光源22との光軸合わせを行い、光軸が合った後に、基板31を挟んで底部52を接続することができる。このように、ガスセル21、および光源22が基板31の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部3と外側磁気遮蔽部5との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル21と光源22との光軸合わせを容易に行うことが可能となる。即ち、小型化を図りつつ、ガスセルへの磁気の影響を抑制することができる原子発振器10を提供することが可能となる。   According to the atomic oscillator 10 of the present embodiment as described above, the gas cell side magnetic shielding unit 3 and the outer magnetic shielding unit 5 are disposed between the gas cell 21 and the light source 22 arranged side by side on the one surface of the substrate 31. By providing the heavy magnetic shielding portion, it is possible to suppress the influence of the magnetism on the metal atoms in the gas cell 21 and stabilize the oscillation characteristics. Further, the bottom 52 is connected to face the base 3 b of the gas cell side magnetic shield 3 with the substrate 31 in between. With this configuration, the optical axis of the gas cell 21 and the light source 22 arranged on the substrate 31 with the gas cell-side magnetic shield 3 interposed therebetween is aligned, and after the optical axis is aligned, the bottom 52 is sandwiched with the substrate 31 in between. Can be connected. As described above, even in the so-called horizontal arrangement in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on the one surface of the substrate 31, the gas cell side magnetic shielding portion 3 and the outer magnetic shielding portion 5 are doubled. It becomes possible to easily align the optical axes of the gas cell 21 and the light source 22 while having the magnetic shielding part. That is, it is possible to provide the atomic oscillator 10 that can suppress the influence of magnetism on the gas cell while reducing the size.

<第2実施形態>
次に、第2実施形態に係る原子発振器について図5を用いて説明する。図5は、本発明の第2実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のB−B断面の平面図である。
Second Embodiment
Next, an atomic oscillator according to a second embodiment will be described with reference to FIG. 5A and 5B schematically show an atomic oscillator according to the second embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a front sectional view and FIG. 5B is a plan view of a BB section of FIG.

第2実施形態に係る原子発振器10aは、外側磁気遮蔽部5の配置が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる原子発振器10と同様である。なお、以下の説明では、第2実施形態の原子発振器10a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同符号を付して、その説明を省略する。   The atomic oscillator 10a according to the second embodiment is the same as the atomic oscillator 10 according to the first embodiment described above, except that the arrangement of the outer magnetic shield 5 is different. In the following description, the atomic oscillator 10a of the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and the same reference numerals will be given to the same matters, and the description thereof will be omitted.

図5に示す原子発振器10aは、量子干渉効果を生じさせる主要部を構成するユニット部8と、ユニット部8を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を内包する蓋部51、および底部52を含む外側磁気遮蔽部5aと、光源22を含む光射出部6とを備えている。ここで、ユニット部8は、ガスセル21と、光学部品231,232と、光検出部24と、接続部材29とを含み、これらがユニット化されている。また、原子発振器10aは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。   An atomic oscillator 10a shown in FIG. 5 includes a unit portion 8 that constitutes a main portion that causes a quantum interference effect, a gas cell side magnetic shielding portion 3 that houses the unit portion 8 and shields magnetism from the outside, and a gas cell side magnetism. An outer magnetic shielding part 5 a including a cover part 51 including the shielding part 3 and a bottom part 52, and a light emitting part 6 including a light source 22 are provided. Here, the unit part 8 includes a gas cell 21, optical components 231, 232, a light detection part 24, and a connection member 29, which are unitized. In addition to the above, the atomic oscillator 10a includes a heater, a temperature sensor, a coil, and a control unit (not shown), but a description thereof is omitted.

以下、第1実施形態と異なる外側磁気遮蔽部5aについて説明する。外側磁気遮蔽部5aは、第1実施形態と同様に、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部3とともにユニット部8に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部5aは、底部52aと、蓋部51とを備え、蓋部51の開口が底部52aにより封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納する空間が形成されている。蓋部51および底部52aの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄(Fe)、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト)、銅(Cu)、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部51および底部52aに用いることにより、外部からの磁気(磁場の変化)を外側磁気遮蔽部5によって遮蔽することができる。   Hereinafter, the outer magnetic shielding part 5a different from the first embodiment will be described. Similar to the first embodiment, the outer magnetic shield 5a houses the gas cell-side magnetic shield 3 and has a function of shielding magnetism from the outside with respect to the unit 8 together with the gas cell-side magnetic shield 3. The outer magnetic shield 5a includes a bottom 52a and a lid 51, and the opening of the lid 51 is sealed by the bottom 52a. Thereby, the space which accommodates the gas cell side magnetic shielding part 3 is formed. The constituent material of the lid portion 51 and the bottom portion 52a may have a magnetic shielding effect. For example, iron (Fe), various Fe alloys (silicon iron, permalloy, supermalloy, amorphous, sendust), copper (Cu ), And soft magnetic materials such as copper alloys are preferred. By using such a material for the lid portion 51 and the bottom portion 52a, it is possible to shield the external magnetism (change of the magnetic field) by the outer magnetic shielding portion 5.

蓋部51において、ガスセル側磁気遮蔽部3に設けられた貫通孔38に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔53が設けられている。なお、貫通孔53は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。蓋部51は、底部52aに接合され、蓋部51の開口が封鎖される。底部52aと蓋部51との接合方法としては、例えば、樹脂系接着剤、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接(レーザー溶接、電子線溶接等)等を用いることができる。なお、底部52aと蓋部51との間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。   In the lid portion 51, a through hole 53 is provided at a position facing the through hole 38 provided in the gas cell side magnetic shielding portion 3, that is, at a position where excitation light passes. The through hole 53 may be a through hole, or a material that can transmit excitation light, such as transparent glass, transparent quartz glass, or transparent crystal, may be joined. The lid 51 is joined to the bottom 52a, and the opening of the lid 51 is sealed. As a method for joining the bottom portion 52a and the lid portion 51, for example, resin adhesive, brazing, seam welding, energy beam welding (laser welding, electron beam welding, etc.) or the like can be used. In addition, between the bottom part 52a and the cover part 51, the joining member for joining these may intervene.

底部52aは、ガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向し、さらに光射出部6に対向する位置まで延在して配置されている。基板31の一面に接続されている。底部52aは、図5(b)に示すように、矩形状をなしており、幅方向の寸法L1より長手方向(光軸R方向)の寸法L2が長くなるように設けられている。底部52aは、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板31の補強板としての機能も有している。前述のように、長手方向(光軸R方向)の寸法L2を長くすることにより、ガスセル21と光射出部6とが接続されている方向(光軸R方向)の基板31の強度を高めることができ、基板31の変形によるガスセル21と光源22との光軸Rのずれを抑制することが可能となる。   The bottom portion 52a is disposed so as to face the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3 and further to a position facing the light emitting portion 6. It is connected to one surface of the substrate 31. As shown in FIG. 5B, the bottom portion 52a has a rectangular shape, and is provided such that the dimension L2 in the longitudinal direction (optical axis R direction) is longer than the dimension L1 in the width direction. The bottom 52a has a function as a reinforcing plate for the substrate 31 in addition to a function as a magnetic shielding plate. As described above, by increasing the length L2 in the longitudinal direction (optical axis R direction), the strength of the substrate 31 in the direction (optical axis R direction) in which the gas cell 21 and the light emitting portion 6 are connected is increased. Thus, it is possible to suppress the deviation of the optical axis R between the gas cell 21 and the light source 22 due to the deformation of the substrate 31.

そして、基板31に接続されている面と反対側の面である底部52aの上面には、光射出部6、およびガスセル側磁気遮蔽部3が接続されている。ガスセル側磁気遮蔽部3(基部3b)は、底部52aとの間に空間を形成するように接続部材55を介して底部52aの上面に接続されている。このように、外側磁気遮蔽部5の底部52aが、基板31の比透磁率の低い空気層(空間)を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対峙する構成の二重の磁気遮蔽部となることから、外部からの磁気(磁場の変化)によるガスセル21内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。   And the light emission part 6 and the gas cell side magnetic shielding part 3 are connected to the upper surface of the bottom part 52a which is a surface on the opposite side to the surface connected to the board | substrate 31. FIG. The gas cell side magnetic shielding part 3 (base part 3b) is connected to the upper surface of the bottom part 52a through the connection member 55 so as to form a space between the gas cell side magnetic shielding part 3 (base part 3b) and the bottom part 52a. As described above, the double magnetic shielding portion having a configuration in which the bottom portion 52a of the outer magnetic shielding portion 5 is opposed to the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3 with the air layer (space) having a low relative permeability of the substrate 31 interposed therebetween. Therefore, the influence on the metal atoms in the gas cell 21 due to external magnetism (change in magnetic field) can be further suppressed.

以上説明したような第2実施形態の原子発振器10aによれば、基板31の一面に接続された外側磁気遮蔽部5aを構成する底部52aの上面に並んで配置されたガスセル21と光源22との間に、ガスセル側磁気遮蔽部3および外側磁気遮蔽部5aの二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。このように、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル21、および光源22が底部31a(基板31)の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器10aを提供することが可能となる。   According to the atomic oscillator 10a of the second embodiment as described above, the gas cell 21 and the light source 22 arranged side by side on the upper surface of the bottom 52a constituting the outer magnetic shield 5a connected to one surface of the substrate 31. Since the double magnetic shielding part of the gas cell side magnetic shielding part 3 and the outer magnetic shielding part 5a is provided between them, the influence of the magnetism on the metal atoms in the gas cell 21 is suppressed, and the oscillation characteristics are stabilized. Can be achieved. Thus, providing a small atomic oscillator 10a in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on one surface of the bottom 31a (substrate 31) while suppressing variation in characteristics due to fluctuations in the magnetic field from the outside. Is possible.

<第3実施形態>
次に、第3実施形態に係る原子発振器について図6を用いて説明する。図6は、本発明の第3実施形態に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)のC−C断面の平面図である。
<Third Embodiment>
Next, an atomic oscillator according to a third embodiment will be described with reference to FIG. 6A and 6B schematically illustrate an atomic oscillator according to a third embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a front sectional view and FIG. 6B is a plan view of a CC section of FIG.

第3実施形態に係る原子発振器10bは、外側磁気遮蔽部5の構成が異なる以外は、前述した第1実施形態にかかる原子発振器10と同様である。なお、以下の説明では、第3実施形態の原子発振器10b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同符号を付して、その説明を省略する。   The atomic oscillator 10b according to the third embodiment is the same as the atomic oscillator 10 according to the first embodiment described above except that the configuration of the outer magnetic shield 5 is different. In the following description, the atomic oscillator 10b of the third embodiment will be described focusing on the differences from the first embodiment, and the same reference numerals will be given to the same matters, and the description thereof will be omitted.

図6に示す原子発振器10bは、量子干渉効果を生じさせる主要部を構成するユニット部8と、ユニット部8を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部3と、光源22を含む光射出部6と、ガスセル側磁気遮蔽部3と光射出部6との間に設けられている遮蔽板51aおよび底部52を含む外側磁気遮蔽部5bとを備えている。ガスセル側磁気遮蔽部3と、光射出部6と、外側磁気遮蔽部5bとは、基板31に接続されている。ここで、ユニット部8は、ガスセル21と、光学部品231,232と、光検出部24と、接続部材29とを含み、これらがユニット化されている。また、原子発振器10bは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。   An atomic oscillator 10b shown in FIG. 6 includes a unit part 8 constituting a main part that causes a quantum interference effect, a gas cell side magnetic shielding part 3 that houses the unit part 8 and shields magnetism from the outside, and a light source 22. And a light shielding part 51a provided between the gas cell side magnetic shielding part 3 and the light emitting part 6 and an outer magnetic shielding part 5b including a bottom part 52. The gas cell side magnetic shielding part 3, the light emitting part 6, and the outer magnetic shielding part 5 b are connected to the substrate 31. Here, the unit part 8 includes a gas cell 21, optical components 231, 232, a light detection part 24, and a connection member 29, which are unitized. In addition to the above, the atomic oscillator 10b includes a heater, a temperature sensor, a coil, and a control unit (not shown), but a description thereof is omitted.

以下、第1実施形態と異なる外側磁気遮蔽部5bについて説明する。外側磁気遮蔽部5bは、特に光射出部6側からの磁気と、ガスセル側磁気遮蔽部3を構成する基部3b側からの磁気の2方向からの磁気の影響を低減する機能を有している。外側磁気遮蔽部5bは、底部52と、遮蔽板51aとを備えている。   Hereinafter, the outer magnetic shielding part 5b different from the first embodiment will be described. The outer magnetic shielding part 5b has a function of reducing the influence of magnetism from two directions, in particular, magnetism from the light emitting part 6 side and magnetism from the base part 3b side constituting the gas cell side magnetic shielding part 3. . The outer magnetic shield 5b includes a bottom 52 and a shield plate 51a.

底部52は、ガスセル側磁気遮蔽部3と光射出部6などが接続されている面と反対側の基板31の裏面に接続されている。つまり、底部52は、基板31を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向し、さらに後述する光射出部6に対向する位置まで延在して配置されている。底部52は、図6(b)に示すように、矩形状をなしており、第1実施形態と同様に磁気遮蔽板としての機能に加え、基板31の補強板としての機能も有している。これにより、ガスセル21と光射出部6とが接続されている方向の基板31の強度を高められ、基板31の変形によるガスセル21と光源22との光軸Rのずれを抑制することが可能となる。   The bottom portion 52 is connected to the back surface of the substrate 31 on the opposite side to the surface to which the gas cell side magnetic shield portion 3 and the light emitting portion 6 are connected. That is, the bottom portion 52 is disposed so as to face the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3 with the substrate 31 interposed therebetween, and further to a position facing a light emitting portion 6 described later. As shown in FIG. 6B, the bottom 52 has a rectangular shape, and has a function as a reinforcing plate for the substrate 31 in addition to a function as a magnetic shielding plate as in the first embodiment. . Thereby, the intensity | strength of the board | substrate 31 of the direction where the gas cell 21 and the light emission part 6 are connected can be raised, and it becomes possible to suppress the shift | offset | difference of the optical axis R of the gas cell 21 and the light source 22 by the deformation | transformation of the board | substrate 31. Become.

遮蔽板51aは、光源22を含む光射出部6と、ガスセル側磁気遮蔽部3と光射出部6との間に配置され、基板31の上面に立設されている。遮蔽板51aの、ガスセル側磁気遮蔽部3に設けられた貫通孔38に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔53が設けられている。なお、貫通孔53は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。   The shielding plate 51 a is disposed between the light emitting unit 6 including the light source 22, the gas cell side magnetic shielding unit 3, and the light emitting unit 6, and is erected on the upper surface of the substrate 31. A through hole 53 is provided at a position of the shielding plate 51 a that faces the through hole 38 provided in the gas cell side magnetic shielding unit 3, that is, at a position where excitation light passes. The through hole 53 may be a through hole, or a material that can transmit excitation light, such as transparent glass, transparent quartz glass, or transparent crystal, may be joined.

遮蔽板51aおよび底部52の構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄(Fe)、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト)、銅(Cu)、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、遮蔽板51aおよび底部52に用いることにより、外部からの磁気(磁場の変化)を遮蔽板51aおよび底部52を含む外側磁気遮蔽部5によって遮蔽することができる。   As a constituent material of the shielding plate 51a and the bottom 52, it is only necessary to have a magnetic shielding effect. For example, iron (Fe), various Fe alloys (silicon iron, permalloy, supermalloy, amorphous, sendust), copper (Cu ), And soft magnetic materials such as copper alloys are preferred. By using such a material for the shielding plate 51 a and the bottom portion 52, magnetism from the outside (change in the magnetic field) can be shielded by the outer magnetic shielding portion 5 including the shielding plate 51 a and the bottom portion 52.

以上説明したような第3実施形態の原子発振器10bによれば、基板31の上面に並んで配置されたガスセル21と光源22との間に、ガスセル側磁気遮蔽部3および外側磁気遮蔽部5bを構成する遮蔽板51aの二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、光源22側からの磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。さらに、外側磁気遮蔽部5bを構成する底部52が、基板31を挟んでガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向して接続されている。この構成により、ガスセル側磁気遮蔽部3を間に挟んで基板31に配置されているガスセル21と光源22との光軸合わせと基板31と底部52との接続を、別々に接続することができる。このように、ガスセル21、および光源22が基板31の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、基板31側において、ガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bおよび外側磁気遮蔽部5bの底部52の二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル21と光源22との光軸合わせを容易に行うことが可能、かつ基板31側からの磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。したがって、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル21、および光源22が基板31の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器10bを提供することが可能となる。   According to the atomic oscillator 10b of the third embodiment as described above, the gas cell side magnetic shielding unit 3 and the outer magnetic shielding unit 5b are provided between the gas cell 21 and the light source 22 arranged side by side on the upper surface of the substrate 31. By providing the double magnetic shielding portion of the shielding plate 51a to be configured, it is possible to suppress the influence of the magnetism from the light source 22 side on the metal atoms in the gas cell 21 and stabilize the oscillation characteristics. It becomes. Further, the bottom 52 constituting the outer magnetic shield 5b is connected to face the base 3b of the gas cell side magnetic shield 3 with the substrate 31 in between. With this configuration, the optical axis alignment of the gas cell 21 and the light source 22 disposed on the substrate 31 with the gas cell side magnetic shield 3 interposed therebetween and the connection between the substrate 31 and the bottom 52 can be connected separately. . Thus, even in the so-called horizontal arrangement in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on the one surface of the substrate 31, the base 3 b and the outer magnetic field of the gas cell side magnetic shielding unit 3 are formed on the substrate 31 side. While having the double magnetic shielding part of the bottom part 52 of the shielding part 5b, the optical axis alignment of the gas cell 21 and the light source 22 can be easily performed, and the metal atoms in the gas cell 21 by magnetism from the substrate 31 side. It is possible to suppress the influence on the oscillation and stabilize the oscillation characteristics. Therefore, it is possible to provide a small atomic oscillator 10 b in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on one surface of the substrate 31 while suppressing variation in characteristics due to fluctuations in the magnetic field from the outside.

<第4実施形態>
次に、第4実施形態に係る原子発振器について図7を用いて説明する。図7は、本発明の第4実施形態に係る原子発振器の概略を示す正断面図である。
<Fourth embodiment>
Next, an atomic oscillator according to a fourth embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a front sectional view schematically showing an atomic oscillator according to the fourth embodiment of the invention.

第4実施形態に係る原子発振器10cは、ガスセル側磁気遮蔽部3の配置が異なる以外は、前述した第2実施形態にかかる原子発振器10aと同様である。なお、以下の説明では、第4実施形態の原子発振器10cに関し、第2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同符号を付して、その説明を省略する。   The atomic oscillator 10c according to the fourth embodiment is the same as the atomic oscillator 10a according to the second embodiment described above except that the arrangement of the gas cell-side magnetic shield 3 is different. In the following description, the atomic oscillator 10c of the fourth embodiment will be described focusing on the differences from the second embodiment, and the same reference numerals will be given to the same matters, and the description thereof will be omitted.

図7に示す原子発振器10cは、量子干渉効果を生じさせる主要部を構成するユニット部8と、ユニット部8を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を内包する蓋部51、および底部52aを含む外側磁気遮蔽部5cと、光源22を含む光射出部6とを備えている。ここで、ユニット部8は、ガスセル21と、光学部品231,232と、光検出部24と、接続部材29とを含み、これらがユニット化されている。また、原子発振器10cは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。   An atomic oscillator 10c shown in FIG. 7 includes a unit portion 8 that constitutes a main portion that generates a quantum interference effect, a gas cell side magnetic shielding portion 3 that houses the unit portion 8 and shields magnetism from the outside, and a gas cell side magnetism. A lid 51 containing the shielding part 3, an outer magnetic shielding part 5 c including a bottom part 52 a, and a light emitting part 6 including a light source 22 are provided. Here, the unit part 8 includes a gas cell 21, optical components 231, 232, a light detection part 24, and a connection member 29, which are unitized. In addition to the above, the atomic oscillator 10c includes a heater, a temperature sensor, a coil, and a control unit (not shown), but a description thereof is omitted.

外側磁気遮蔽部5cは、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部3とともにユニット部8に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部5cは、底部52aと、蓋部51とを備え、蓋部51の開口が底部52aにより封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部3を収納する空間が形成されている。蓋部51および底部52aの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄(Fe)、各種Fe合金(ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト)、銅(Cu)、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部51および底部52aに用いることにより、外部からの磁気(磁場の変化)を外側磁気遮蔽部5cによって遮蔽することができる。なお、蓋部51の構成は、第2実施形態と同様であるので説明を省略する。   The outer magnetic shield 5c accommodates the gas cell-side magnetic shield 3 and has a function of shielding magnetism from the outside with respect to the unit 8 together with the gas cell-side magnetic shield 3. The outer magnetic shield 5c includes a bottom 52a and a lid 51, and the opening of the lid 51 is sealed by the bottom 52a. Thereby, the space which accommodates the gas cell side magnetic shielding part 3 is formed. The constituent material of the lid portion 51 and the bottom portion 52a may have a magnetic shielding effect. For example, iron (Fe), various Fe alloys (silicon iron, permalloy, supermalloy, amorphous, sendust), copper (Cu ), And soft magnetic materials such as copper alloys are preferred. By using such a material for the lid portion 51 and the bottom portion 52a, it is possible to shield the external magnetism (change of the magnetic field) by the outer magnetic shielding portion 5c. In addition, since the structure of the cover part 51 is the same as that of 2nd Embodiment, description is abbreviate | omitted.

底部52aは、第2実施形態と同様に、ガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bと対向し、さらに光射出部6に対向する位置まで延在して配置されている。底部52aは、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板31の補強板としての機能も有している。底部52aを設けることで、ガスセル21と光射出部6とが接続されている方向(光軸R方向)の基板31の強度を高めることができ、基板31の変形によるガスセル21と光源22との光軸Rのずれを抑制することが可能となる。   Similarly to the second embodiment, the bottom portion 52a faces the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3, and further extends to a position facing the light emitting portion 6. The bottom 52a has a function as a reinforcing plate for the substrate 31 in addition to a function as a magnetic shielding plate. By providing the bottom 52a, the strength of the substrate 31 in the direction in which the gas cell 21 and the light emitting unit 6 are connected (in the optical axis R direction) can be increased, and the gas cell 21 and the light source 22 are deformed by the deformation of the substrate 31. The shift of the optical axis R can be suppressed.

そして、基板31に接続されている面と反対側の面である底部52aの上面には、光射出部6、およびガスセル側磁気遮蔽部3が接続されている。第2実施形態と異なり、ガスセル側磁気遮蔽部3(基部3b)は、底部52aの上面に基部3bが当接して接続されている。このような構成においても、基部3b以外、即ちガスセル側磁気遮蔽部3の蓋体3aは、外側磁気遮蔽部5cの蓋部51と比透磁率の低い空気層(空間)を挟んで対峙する構成の、所謂二重構造の磁気遮蔽部となっている。   And the light emission part 6 and the gas cell side magnetic shielding part 3 are connected to the upper surface of the bottom part 52a which is a surface on the opposite side to the surface connected to the board | substrate 31. FIG. Unlike the second embodiment, the gas cell side magnetic shielding part 3 (base part 3b) is connected with the base part 3b in contact with the upper surface of the bottom part 52a. Also in such a configuration, the configuration other than the base portion 3b, that is, the lid 3a of the gas cell side magnetic shielding portion 3 faces the lid portion 51 of the outer magnetic shielding portion 5c with an air layer (space) having a low relative permeability interposed therebetween. This is a so-called double-structured magnetic shielding part.

以上説明したような第4実施形態の原子発振器10cによれば、ガスセル側磁気遮蔽部3の蓋体3aは、外側磁気遮蔽部5cの蓋部51と比透磁率の低い空気層(空間)を挟んで対峙する構成の、所謂二重構造の磁気遮蔽部となっていることから、光射出部6の設けられている側を含む蓋部51を囲む方向からの磁気(磁場の変化)によるガスセル21内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。このように、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル21、および光源22が底部52a(基板31)の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器10cを提供することが可能となる。   According to the atomic oscillator 10c of the fourth embodiment as described above, the lid 3a of the gas cell side magnetic shield 3 has an air layer (space) having a low relative permeability with the lid 51 of the outer magnetic shield 5c. Since it is a so-called double-structured magnetic shielding portion that is sandwiched and opposed, a gas cell by magnetism (change in magnetic field) from the direction surrounding the lid portion 51 including the side where the light emitting portion 6 is provided. The influence on the metal atoms in 21 can be further suppressed. As described above, there is provided a small atomic oscillator 10c in which the gas cell 21 and the light source 22 are arranged side by side on one surface of the bottom portion 52a (substrate 31) while suppressing characteristic variations due to fluctuations in the magnetic field from the outside. Is possible.

(変形例)
次に、上述した実施形態における基板31の変形を抑制するための変形例について、図8を参照して説明する。図8は、本発明の変形例に係る原子発振器の概略を示し、(a)は正断面図、(b)は(a)の矢印Dの方向から視た側面図である。なお、本変形例は、前述の実施形態と基板31の構成が異なること以外は同様な構成である。以下の説明では、前述した第2実施形態の構成を用い、同様な構成については同符号を付して説明を省略する。
(Modification)
Next, a modification for suppressing the deformation of the substrate 31 in the above-described embodiment will be described with reference to FIG. 8A and 8B schematically show an atomic oscillator according to a modification of the present invention. FIG. 8A is a front sectional view, and FIG. 8B is a side view seen from the direction of arrow D in FIG. Note that this modification has the same configuration as that of the above-described embodiment except that the configuration of the substrate 31 is different. In the following description, the configuration of the second embodiment described above is used, and the same reference numerals are given to the same configuration, and the description is omitted.

図8に示すように、変形例の原子発振器10dは、ユニット部8と、ユニット部8を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を内包する蓋部51、および底部52aを含む外側磁気遮蔽部5aと、光源22を含む光射出部6とを備えている。ここで、ユニット部8は、ガスセル21と、光学部品231,232と、光検出部24と、接続部材29とを含み、これらがユニット化されている。   As shown in FIG. 8, the modified atomic oscillator 10d includes a unit portion 8, a gas cell side magnetic shielding portion 3 that houses the unit portion 8 and shields magnetism from the outside, and a gas cell side magnetic shielding portion 3. The outer magnetic shielding part 5a including the lid part 51 and the bottom part 52a, and the light emitting part 6 including the light source 22 are provided. Here, the unit part 8 includes a gas cell 21, optical components 231, 232, a light detection part 24, and a connection member 29, which are unitized.

ガスセル側磁気遮蔽部3と、ガスセル側磁気遮蔽部3を内包する蓋部51、および底部52aを含む外側磁気遮蔽部5aと、光源22を含む光射出部6とは、基板31に接続されている。基板31には、励起光の光軸R方向、即ち光射出部6と、ガスセル21とが並ぶ方向に沿って配置された2つの補強部41,42が設けられている。補強部41,42の構成材料としては、基板31の変形を抑制するための剛性を備えていればよく、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属鉄材料、プラスチックなどの樹脂材料を用いることが好ましい。なお、本例では、2つの補強部41,42が、基板31の幅方向のそれぞれの端近傍に設けられている構成を示しているが、補強部の数、配置位置についてはこれに限定されるものではない。   The gas cell-side magnetic shield 3, the lid 51 containing the gas cell-side magnetic shield 3, the outer magnetic shield 5 a including the bottom 52 a, and the light emitting unit 6 including the light source 22 are connected to the substrate 31. Yes. The substrate 31 is provided with two reinforcing portions 41 and 42 arranged along the optical axis R direction of the excitation light, that is, the direction in which the light emitting portion 6 and the gas cell 21 are arranged. As a constituent material of the reinforcing portions 41 and 42, it is only necessary to have rigidity for suppressing the deformation of the substrate 31. For example, a metal iron material such as iron, iron alloy, or copper, or a resin material such as plastic is used. Is preferred. In the present example, the two reinforcing portions 41 and 42 are provided in the vicinity of the respective ends in the width direction of the substrate 31. However, the number and arrangement positions of the reinforcing portions are limited to this. It is not something.

このような補強部41,42が基板31に設けられている原子発振器10dによれば、基板31の変形を抑制することができることから、ガスセル21、および光源22が基板31の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、基板31の変形による光軸Rのずれを防止することが可能となり、発振特性の安定化を図ることが可能となる。加えて、前述の実施形態と同様に、基板31側において、ガスセル側磁気遮蔽部3の基部3bおよび外側磁気遮蔽部5aの底部52aの二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル21と光源22との光軸合わせを容易に行うことが可能、かつ基板31側からの磁気によるガスセル21内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることができる。   According to the atomic oscillator 10 d in which the reinforcing portions 41 and 42 are provided on the substrate 31, the deformation of the substrate 31 can be suppressed, so that the gas cell 21 and the light source 22 are arranged on one surface of the substrate 31. Even in the so-called horizontal arrangement, it is possible to prevent the deviation of the optical axis R due to deformation of the substrate 31, and to stabilize the oscillation characteristics. In addition, in the same manner as in the above-described embodiment, the gas cell 21 and the light source are provided on the substrate 31 side while having a double magnetic shielding portion of the base portion 3b of the gas cell side magnetic shielding portion 3 and the bottom portion 52a of the outer magnetic shielding portion 5a. 22 can be easily aligned, and the influence of magnetism from the substrate 31 side on the metal atoms in the gas cell 21 can be suppressed to stabilize the oscillation characteristics.

(2)電子機器
以上説明したような本発明の原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような本発明の原子発振器を備える電子機器は、優れた信頼性を有する。以下、本発明の原子発振器を備える電子機器の一例について説明する。なお、以下の説明では、第1実施形態の原子発振器10を用いた例で説明する。
(2) Electronic Device The atomic oscillator of the present invention as described above can be incorporated into various electronic devices. Such an electronic device including the atomic oscillator of the present invention has excellent reliability. Hereinafter, an example of an electronic apparatus including the atomic oscillator of the present invention will be described. In the following description, an example using the atomic oscillator 10 of the first embodiment will be described.

先ず、図9を用いて、本発明に係る原子発振器を用いているGPS衛星を利用した測位システムについて説明する。図9は、GPS衛星を利用した測位システムに本発明に係る原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。   First, a positioning system using a GPS satellite using the atomic oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a diagram showing a schematic configuration when the atomic oscillator according to the present invention is used in a positioning system using a GPS satellite.

図9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。   The positioning system 100 shown in FIG. 9 includes a GPS satellite 200, a base station device 300, and a GPS receiving device 400. The GPS satellite 200 transmits positioning information (GPS signal). The base station device 300 receives the positioning information from the GPS satellite 200 with high accuracy via, for example, an antenna 301 installed at an electronic reference point (GPS continuous observation station), and the reception device 302 receives the positioning information. And a transmission device 304 that transmits positioning information via the antenna 303.

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に係る第1実施形態の原子発振器10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。   Here, the receiving device 302 is an electronic device including the atomic oscillator 10 according to the first embodiment of the present invention described above as the reference frequency oscillation source. Such a receiving apparatus 302 has excellent reliability. In addition, the positioning information received by the receiving device 302 is transmitted by the transmitting device 304 in real time. The GPS receiver 400 includes a satellite receiver 402 that receives positioning information from the GPS satellite 200 via the antenna 401, and a base station receiver 404 that receives positioning information from the base station device 300 via the antenna 403. Prepare.

次に、図10を用いて、本発明に係る原子発振器を用いたクロック伝送システムについて説明する。図10は、本発明に係る原子発振器を用いたクロック伝送システムの一例を示す概略構成図である。   Next, a clock transmission system using the atomic oscillator according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a schematic configuration diagram showing an example of a clock transmission system using the atomic oscillator according to the present invention.

図10に示すクロック伝送システム500は、時分割多重方式のネットワーク内の各装置のクロックを一致させるものであって、N(Normal)系およびE(Emergency)系の冗長構成を有するシステムである。   A clock transmission system 500 shown in FIG. 10 is a system that matches clocks of respective devices in a time division multiplexing network and has a redundant configuration of N (Normal) and E (Emergency) systems.

このクロック伝送システム500は、A局(上位(N系))のクロック供給装置(CSM:Clock Supply Module)501およびSDH(Synchronous Digital Hierarchy)装置502と、B局(上位(E系))のクロック供給装置503およびSDH装置504と、C局(下位)のクロック供給装置505およびSDH装置506,507とを備える。クロック供給装置501は、原子発振器10を有し、N系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置501内の原子発振器10は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック508,509からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。   The clock transmission system 500 includes a clock supply device (CSM: Clock Supply Module) 501 and an SDH (Synchronous Digital Hierarchy) device 502 of station A (upper (N system)), and a clock of station B (upper (E system)). A supply device 503 and an SDH device 504, and a clock supply device 505 and SDH devices 506 and 507 of a station C (lower level) are provided. The clock supply device 501 includes the atomic oscillator 10 and generates an N-system clock signal. The atomic oscillator 10 in the clock supply device 501 generates a clock signal in synchronism with a more accurate clock signal from master clocks 508 and 509 including an atomic oscillator using cesium.

SDH装置502は、クロック供給装置501からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、N系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置505に伝送する。クロック供給装置503は、原子発振器10を有し、E系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置503内の原子発振器10は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック508,509からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。   The SDH device 502 transmits and receives the main signal based on the clock signal from the clock supply device 501, superimposes the N-system clock signal on the main signal, and transmits it to the lower clock supply device 505. The clock supply device 503 includes the atomic oscillator 10 and generates an E-system clock signal. The atomic oscillator 10 in the clock supply device 503 generates a clock signal in synchronism with a more accurate clock signal from master clocks 508 and 509 including an atomic oscillator using cesium.

SDH装置504は、クロック供給装置503からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、E系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置505に伝送する。クロック供給装置505は、クロック供給装置501,503からのクロック信号を受信し、その受信したクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。   The SDH device 504 transmits and receives the main signal based on the clock signal from the clock supply device 503, superimposes the E-system clock signal on the main signal, and transmits it to the lower clock supply device 505. The clock supply device 505 receives the clock signal from the clock supply devices 501 and 503 and generates a clock signal in synchronization with the received clock signal.

ここで、クロック供給装置505は、通常、クロック供給装置501からのN系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。そして、N系に異常が発生した場合、クロック供給装置505は、クロック供給装置503からのE系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。このようにN系からE系に切り換えることにより、安定したクロック供給を担保し、クロックパス網の信頼性を高めることができる。SDH装置506は、クロック供給装置505からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。同様に、SDH装置507は、クロック供給装置505からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。これにより、C局の装置をA局またはB局の装置と同期させることができる。   Here, the clock supply device 505 normally generates a clock signal in synchronization with the N-system clock signal from the clock supply device 501. When an abnormality occurs in the N system, the clock supply device 505 generates a clock signal in synchronization with the E system clock signal from the clock supply device 503. By switching from the N system to the E system in this way, stable clock supply can be ensured and the reliability of the clock path network can be improved. The SDH device 506 transmits and receives the main signal based on the clock signal from the clock supply device 505. Similarly, the SDH device 507 transmits and receives the main signal based on the clock signal from the clock supply device 505. As a result, the C station apparatus can be synchronized with the A station or B station apparatus.

(3)移動体
また、前述したような本発明に係る原子発振器は、各種移動体に組み込むことができる。このような本発明の原子発振器を備える移動体は、優れた信頼性を有する。なお、以下の説明では、第1実施形態の原子発振器10を用いた例で説明する。
(3) Mobile Object The atomic oscillator according to the present invention as described above can be incorporated into various mobile objects. Such a moving body including the atomic oscillator of the present invention has excellent reliability. In the following description, an example using the atomic oscillator 10 of the first embodiment will be described.

以下、本発明に係る移動体の一例について、図11を用いて説明する。図11は、本発明に係る原子発振器を備える移動体(自動車)の構成を示す斜視図である。   Hereinafter, an example of the moving body according to the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a perspective view showing a configuration of a moving object (automobile) including the atomic oscillator according to the present invention.

図11に示す移動体1500は、車体1501と、4つの車輪1502とを有しており、車体1501に設けられた図示しない動力源によって車輪1502を回転させるように構成されている。このような移動体1500には、原子発振器10が内蔵されている。そして、原子発振器10からの発振信号に基づいて、例えば、図示しない制御部が動力源の駆動を制御する。   A moving body 1500 shown in FIG. 11 has a vehicle body 1501 and four wheels 1502, and is configured to rotate the wheels 1502 by a power source (not shown) provided in the vehicle body 1501. In such a moving body 1500, the atomic oscillator 10 is built. Based on the oscillation signal from the atomic oscillator 10, for example, a control unit (not shown) controls driving of the power source.

なお、本発明の原子発振器を組み込む電子機器または移動体は、前述したものに限定されず、例えば、携帯電話機、デジタルスチールカメラ、インクジェット式吐出装置(例えばインクジェットプリンター)、パーソナルコンピューター(モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型パーソナルコンピューター)、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳(通信機能付も含む)、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、POS端末、医療機器(例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡)、魚群探知機、各種測定機器、計器類(例えば、車両、航空機、船舶の計器類)、フライトシミュレーター等に適用することができる。   Note that the electronic device or the moving body in which the atomic oscillator of the present invention is incorporated is not limited to the above-described one, and for example, a mobile phone, a digital still camera, an ink jet type ejection device (for example, an ink jet printer), a personal computer (a mobile personal computer) , Laptop personal computer), TV, video camera, video tape recorder, car navigation device, pager, electronic organizer (including communication function), electronic dictionary, calculator, electronic game device, word processor, workstation, video phone, TV monitor for crime prevention, electronic binoculars, POS terminal, medical equipment (for example, electronic thermometer, blood pressure monitor, blood glucose meter, electrocardiogram measuring device, ultrasonic diagnostic device, electronic endoscope), fish detector, various measuring devices, instruments ( For example, Two, aircraft, gauges of a ship), can be applied to a flight simulator or the like.

以上、本発明の量子干渉装置、原子発振器および移動体について、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く、例えば、前述した実施形態の各部の構成は、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。   As described above, the quantum interference device, the atomic oscillator, and the moving body of the present invention have been described based on the illustrated embodiments. However, the present invention is not limited to these, for example, the configuration of each part of the above-described embodiments. Can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added. Moreover, you may make it this invention combine arbitrary structures of each embodiment mentioned above.

3…ガスセル側磁気遮蔽部、3a…蓋体、3b…基部、5,5a,5b,5c…外側磁気遮蔽部、6…光射出部、8…ユニット部、10,10a,10b,10c,10d…原子発振器、21…ガスセル、22…光源、24…光検出部、27,28…開口部、29…接続部材、30…接着剤、31…基板、33,34…一対の蓋部、35…貫通孔、36,37…本体部、38…貫通孔、51…蓋部、51a…遮蔽板、52,52a…底部、53…貫通孔、71…励起光制御部、72…温度制御部、73…磁場制御部、75…ヒーター、76…温度センサー、77…コイル、100…測位システム、200…GPS衛星、211…本体部、212…窓部、213…窓部、214…伝熱層、215…伝熱層、231…光学部品、232…光学部品、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、500…クロック伝送システム、501…クロック供給装置、502…SDH装置、503…クロック供給装置、504…SDH装置、505…クロック供給装置、506…SDH装置、507…SDH装置、508,509…マスタークロック、1500…移動体、1501…車体、1502…車輪、LL…励起光、S…内部空間、R…光軸。   3 ... Gas cell side magnetic shielding part, 3a ... Lid, 3b ... Base part, 5, 5a, 5b, 5c ... Outer magnetic shielding part, 6 ... Light emission part, 8 ... Unit part 10, 10a, 10b, 10c, 10d DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Atomic oscillator, 21 ... Gas cell, 22 ... Light source, 24 ... Light detection part, 27, 28 ... Opening part, 29 ... Connection member, 30 ... Adhesive, 31 ... Board | substrate, 33, 34 ... A pair of cover part, 35 ... Through hole, 36, 37 ... main body, 38 ... through hole, 51 ... lid, 51a ... shielding plate, 52, 52a ... bottom, 53 ... through hole, 71 ... excitation light controller, 72 ... temperature controller, 73 ... Magnetic field control unit, 75 ... Heater, 76 ... Temperature sensor, 77 ... Coil, 100 ... Positioning system, 200 ... GPS satellite, 211 ... Main body part, 212 ... Window part, 213 ... Window part, 214 ... Heat transfer layer, 215 ... Heat transfer layer, 231 ... Optical component, 232 ... Optical component DESCRIPTION OF SYMBOLS 300 ... Base station apparatus, 301 ... Antenna, 302 ... Receiver, 303 ... Antenna, 304 ... Transmitter, 400 ... GPS receiver, 401 ... Antenna, 402 ... Satellite receiver, 403 ... Antenna, 404 ... Base station receiver , 500 ... Clock transmission system, 501 ... Clock supply device, 502 ... SDH device, 503 ... Clock supply device, 504 ... SDH device, 505 ... Clock supply device, 506 ... SDH device, 507 ... SDH device, 508, 509 ... Master Clock 1500, moving body 1501, vehicle body, 1502 wheels, LL excitation light, S internal space, R optical axis.

Claims (6)

金属原子が封入されているガスセルと、
前記ガスセルと並んで配置され、前記金属原子に励起光を射出する光源と、
前記ガスセルの外側に配置されているガスセル側磁気遮蔽部と、
前記ガスセルと、前記ガスセル側磁気遮蔽部を挟んで配置されている外側磁気遮蔽部と、を備えていることを特徴とする原子発振器。
A gas cell in which metal atoms are enclosed;
A light source arranged side by side with the gas cell and emitting excitation light to the metal atoms;
A gas cell-side magnetic shield disposed outside the gas cell;
An atomic oscillator comprising: the gas cell; and an outer magnetic shielding portion disposed with the gas cell-side magnetic shielding portion interposed therebetween.
請求項1に記載の原子発振器において、
前記ガスセルと前記光源とが載置されている基板を備え、
前記外側磁気遮蔽部は、底部と、蓋部と、を含み、
前記蓋部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部を内包し、
前記底部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部との間に前記基板を挟んでいることを特徴とする原子発振器。
The atomic oscillator according to claim 1,
A substrate on which the gas cell and the light source are mounted;
The outer magnetic shielding part includes a bottom part and a lid part,
The lid part includes the gas cell side magnetic shielding part,
The atomic oscillator, wherein the bottom portion sandwiches the substrate between the gas cell side magnetic shielding portion.
請求項2に記載の原子発振器において、
前記底部は、平面視で、前記励起光の光軸方向の長さが、前記光軸方向に直交する方向の長さより長いことを特徴とする原子発振器。
The atomic oscillator according to claim 2, wherein
In the atomic oscillator, the bottom portion has a length in the optical axis direction of the excitation light longer than a length in a direction orthogonal to the optical axis direction in plan view.
請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の原子発振器において、
前記光源から射出される波長の異なる2つの光による量子干渉効果方式を用いていることを特徴とする原子発振器。
The atomic oscillator according to any one of claims 1 to 3,
An atomic oscillator using a quantum interference effect system using two lights having different wavelengths emitted from the light source.
請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the atomic oscillator according to any one of claims 1 to 4. 請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする移動体。   A moving body comprising the atomic oscillator according to any one of claims 1 to 4.
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