JP2017050666A - 量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる量子干渉装置を提供すること、また、かかる量子干渉装置を備える原子発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】本発明の原子発振器１は、アルカリ金属が封入されている内部空間Ｓを有している原子セル２と、互いに同方向に円偏光していてアルカリ金属を共鳴させる共鳴光対ＬＬ１を原子セル２に向けて出射する第１光源部３１と、内部空間Ｓにおいて共鳴光対ＬＬ１の伝播方向に平行な方向の偏光成分を有していてアルカリ金属を共鳴させる調整光ＬＬ２を共鳴光対ＬＬ１と交差する方向で原子セル２に対して出射する第２光源部３２と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体に関するものである。

長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、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。量子干渉効果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よりも小型化できることから、近年、様々な機器への搭載が期待されている（例えば、特許文献１参照）。

量子干渉効果を利用した原子発振器は、例えば、特許文献１に開示されているように、気体状のアルカリ金属を封入したガスセルと、ガスセル中のアルカリ金属を共鳴させる共鳴光対を出射する光源と、ガスセルを透過した共鳴光対を検出する光検出器（受光部）と、を備えている。そして、このような原子発振器では、２種類の共鳴光の周波数差が特定の値のときに２種類の共鳴光の双方がガスセル内のアルカリ金属に吸収されずに透過する電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象を生じるが、そのＥＩＴ現象に伴って発生する急峻な信号であるＥＩＴ信号を光検出器で検出し、そのＥＩＴ信号を基準信号として用いる。

特開２０１４−１７８２４号公報

ここで、短期周波数安定度を高める観点から、ＥＩＴ信号は、線幅（半値幅）が小さく、かつ、強度が高いことが好ましい。そのため、例えば、特許文献１に係る原子発振器では、ＥＩＴ信号の強度を向上させる目的で、円偏光している共鳴光対を用いている。

しかし、特許文献１に係る原子発振器では、互いに同方向に円偏光している共鳴光対のみをガスセル中のアルカリ金属に照射するため、当該アルカリ金属の磁気量子数の分布に偏りが生じてしまう。そのため、ＥＩＴに寄与する所望の磁気量子数の金属原子の数が減少してしまい、その結果、ＥＩＴ信号の強度を十分に向上させることができない。

本発明の目的は、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる量子干渉装置を提供すること、また、かかる量子干渉装置を備える原子発振器、電子機器および移動体を提供することにある。

上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の量子干渉装置は、金属が封入されている内部空間を有している原子セルと、
互いに同方向に円偏光していて前記金属を共鳴させる共鳴光対を前記原子セルに向けて出射する第１光源部と、
前記内部空間において前記共鳴光対の伝播方向に平行な方向の偏光成分を有していて前記金属を共鳴させる調整光を前記共鳴光対と交差する方向で前記原子セルに対して出射する第２光源部と、を備えることを特徴とする。

このような量子干渉装置によれば、互いに同方向に円偏光している共鳴光対に加えて、原子セル内において共鳴光対の伝搬方向に平行な方向の偏光成分を有している調整光を原子セル内の金属に対して共鳴光対と交差する方向で照射することにより、共鳴光対による磁気量子数の分布の偏りを調整光により相殺または緩和させ、金属の磁気量子数の分布の偏りを低減することができる。そのため、ＥＩＴに寄与する所望の磁気量子数の金属原子の数を増加させ、その結果、円偏光している共鳴光対を用いることによってＥＩＴ信号の強度を向上させる効果を顕著に発現させることができる。よって、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

また、調整光が共鳴光対と交差する方向で原子セルに入射するため、調整光が原子セルを透過しても、原子セルを透過した共鳴光対を検出する受光部に調整光が入射することを防止または低減することができる。そのため、ＥＩＴ信号のＳ／Ｎ比を高めることができる。

本発明の量子干渉装置では、前記内部空間において前記共鳴光対の伝播方向に沿った方向の磁場を発生させる磁場発生部を備えることが好ましい。
これにより、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

本発明の量子干渉装置では、前記磁場発生部は、ヘルムホルツコイルを含むことが好ましい。

これにより、磁場発生部を原子セルに近づけた状態で、調整光を原子セルに入射させることができる。

本発明の量子干渉装置では、前記調整光は、円偏光または楕円偏光であることが好ましい。

これにより、原子セル内において共鳴光対の伝搬方向に沿った方向の偏光成分を有する調整光を実現することができる。

本発明の量子干渉装置では、前記第２光源部は、発光素子と、前記発光素子と前記原子セルとの間に配置されている１／４波長板と、を有することが好ましい。

これにより、円偏光または楕円偏光の調整光を生成することができる。また、発光素子からの光の軸まわりに１／４波長板を回転させることで、調整光が有する所望の偏光成分の大きさを調整することもできる。

本発明の量子干渉装置では、前記調整光は、直線偏光であることが好ましい。
これにより、原子セル内において共鳴光対の伝搬方向に沿った方向の偏光成分を有する調整光を実現することができる。また、調整光が有する所望の偏光成分の大きさを効率的に大きくすることができる。

本発明の量子干渉装置では、前記第２光源部は、発光素子と、前記発光素子と前記原子セルとの間に配置されている偏光子と、を有することが好ましい。

これにより、直線偏光の調整光を生成することができる。また、発光素子からの光の軸まわりに偏光子を回転させることで、調整光が有する所望の偏光成分の大きさを調整することもできる。

本発明の量子干渉装置では、前記原子セルは、前記共鳴光対を入射させる入射側窓部と、前記共鳴光対を出射させる出射側窓部と、前記入射側窓部と前記出射側窓部との間に配置されていて前記入射側窓部および前記出射側窓部とともに前記内部空間を形成している胴体部と、を有し、
前記調整光は、前記胴体部を透過して前記内部空間に入射することが好ましい。
これにより、調整光を共鳴光対と交差する方向で原子セルに入射させることができる。

本発明の量子干渉装置では、前記共鳴光対はＤ１線であり、
前記調整光はＤ２線であることが好ましい。
これにより、ＥＩＴ信号の強度を効率的に向上させることができる。

本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる量子干渉装置を備える原子発振器を提供することができる。

本発明の電子機器は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる量子干渉装置を備える電子機器を提供することができる。

本発明の移動体は、本発明の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる量子干渉装置を備える移動体を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す概略図である。 アルカリ金属原子のエネルギー状態を簡略的に説明するための図である。 光源部から出射される２つの光の周波数差と、受光部で検出される光の強度との関係を示すグラフである。 図１に示す原子発振器が備える光源部、原子セルおよび磁場発生部を説明するための概略図である。 図４に示す原子セルの横断面図である。 セシウム原子のエネルギー状態と共鳴光対（第１共鳴光、第２共鳴光）および調整光（第３共鳴光）との関係の一例を示す図である。 ナトリウム原子の磁気量子数の分布を示す図であって、（ａ）は、σ_＋円偏光の共鳴光を照射した場合の分布を示す図、（ｂ）は、σ₋円偏光の共鳴光を照射した場合の分布を示す図である。 図４に示す構成における調整光（リポンプ光）のパワー密度とセシウム原子の磁気副準位の分布数との関係を示すグラフである。 本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備える光源部、原子セルおよび磁場発生部を説明するための概略図である。 図９に示す構成における調整光（リポンプ光）のパワー密度とセシウム原子の磁気副準位の分布数との関係を示すグラフである。 本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備える原子セルの横断面図である。 ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。 本発明の移動体の一例を示す図である。

以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

１．原子発振器（量子干渉装置）
まず、本発明の原子発振器（本発明の量子干渉装置を備える原子発振器）について説明する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、例えば、磁気センサー、量子メモリー等のデバイスにも適用可能である。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す概略図である。図２は、アルカリ金属原子のエネルギー状態を簡略的に説明するための図である。図３は、光源部から出射される２つの光の周波数差と、受光部で検出される光の強度との関係を示すグラフである。

図１に示す原子発振器１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１は、図１に示すように、原子セル２（ガスセル）と、光源部３と、受光部４と、ヒーター５（温度調節部）と、温度センサー６と、磁場発生部７と、制御部８と、を備えている。

まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
アルカリ金属は、図２に示すように、２つの基底準位（第１基底準位および第２基底準位）と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。ここで、第１基底準位は、第２基底準位よりも低いエネルギー状態である。

周波数の異なる２種の共鳴光である第１共鳴光および第２共鳴光をアルカリ金属に照射したとき、第１共鳴光の周波数ω_１と第２共鳴光の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。

そして、第１共鳴光の周波数ω_１と第２共鳴光の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）が第１基底準位と第２基底準位とのエネルギー差ΔＥに相当する周波数に一致したとき、第１基底準位および第２基底準位から励起準位への励起がそれぞれ停止する。このとき、第１共鳴光および第２共鳴光は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。

例えば、第１共鳴光の周波数ω_１を固定し、第２共鳴光の周波数ω_２を変化させていくと、第１共鳴光の周波数ω_１と第２共鳴光の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）が第１基底準位と第２基底準位とのエネルギー差ΔＥに相当する周波数ω_０に一致したとき、アルカリ金属を透過した第１共鳴光および第２共鳴光の強度は、図３に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を基準として用いることにより、高精度な発振器を構成することができる。

以下、原子発振器１の各部を簡単に説明する。
［ガスセル］
原子セル２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。また、原子セル２内には、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてアルカリ金属ガスとともに封入されていてもよい。

後に詳述するが、原子セル２は、貫通孔を有する胴体部と、この胴体部の貫通孔の開口を塞ぐ１対の窓部とを有し、これにより、気体状のアルカリ金属が封入される内部空間が形成されている。

［光出射部］
光源部３は、原子セル２内のアルカリ金属原子を共鳴させる共鳴光対を構成する前述した第１共鳴光および第２共鳴光を含む光ＬＬを出射する機能を有する。

また、光源部３が出射する光ＬＬは、第１共鳴光および第２共鳴光に加えて、第３共鳴光を含んでいる。

第１共鳴光は、原子セル２内のアルカリ金属原子を前述した第１基底準位から励起準位へ励起する光（probe光）である。一方、第２共鳴光は、原子セル２内のアルカリ金属原子を前述した第２基底準位から励起準位へ励起する光（coupling光）である。ここで、第１共鳴光および第２共鳴光は、互いに同方向に円偏光している。また、第３共鳴光は、原子セル２内のアルカリ金属の磁気量子数を調整する「調整光」（repump光）である。なお、光源部３については、後に詳述する。なお、「円偏光」とは、光波の電場成分または磁場成分の、どちらか一方の振動に着目するとき、その振動方向が光の進行方向に対して垂直な面内で光波の周波数で回転し、振幅がその向きによらず一定である光であり、言い換えれば電場（または磁場）の振動が伝播に伴って円を描く光である。

［受光部］
受光部４は、原子セル２内を透過した光ＬＬ（特に、第１共鳴光および第２共鳴光で構成された共鳴光対）の強度を検出する機能を有する。

この受光部４としては、上述したような光ＬＬの強度を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、受光した光の強度に応じた信号を出力する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。

［ヒーター］
ヒーター５（温度調節部）は、前述した原子セル２（より具体的には原子セル２中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、原子セル２中のアルカリ金属を適切な濃度のガス状に維持することができる。

このヒーター５は、例えば、通電により発熱する発熱抵抗体を含んで構成されている。この発熱抵抗体は、原子セル２に対して接触して設けられていてもよいし、原子セル２に対して非接触で設けられていてもよい。

なお、ヒーター５は、原子セル２を加熱することができるものであれば、前述した形態に限定されず、各種ヒーターを用いることができる。また、ヒーター５に代えて、または、ヒーター５と併用して、ペルチェ素子を用いて、原子セル２を温度調節してもよい。

［温度センサー］
温度センサー６は、ヒーター５または原子セル２の温度を検出する機能を有する。
この温度センサー６は、例えば、ヒーター５または原子セル２に接触して配置される。

温度センサー６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。

［磁場発生部］
磁場発生部７は、原子セル２内のアルカリ金属に磁場を印加する機能を有する。これにより、ゼーマン分裂により、原子セル２内のアルカリ金属原子の縮退している異なる複数の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１の発振周波数の精度を高めることができる。

ここで、磁場発生部７からの磁場は、原子セル２内において、第１共鳴光および第２共鳴光の進行方向に沿っている（平行またはほぼ平行である）。なお、原子セル２内のアルカリ金属に対して第１共鳴光および第２共鳴光を効率的に作用させる観点から、原子セル２内において、磁場発生部７からの磁場の方向は、第１共鳴光および第２共鳴光の進行方向に対して、０°以上３０°以下であることが好ましく、０°以上２０°以下であることがより好ましく、０°以上１０°以下であることがさらに好ましい。

この磁場発生部７は、ヘルムホルツ型を構成するように原子セル２を介して対向して設けられた１対のコイルを有して構成されている。なお、磁場発生部７は、ソレノイド型を構成するように原子セル２の外周に沿って巻回して設けられたコイルを有して構成されていてもよい。

また、磁場発生部７が発生する磁場は、定磁場（直流磁場）であるが、交流磁場が重畳されていてもよい。

［制御部］
制御部８は、光源部３、ヒーター５および磁場発生部７をそれぞれ制御する機能を有する。

この制御部８は、光源部３を制御する光源制御部８２と、原子セル２中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部８１と、磁場発生部７からの磁場を制御する磁場制御部８３とを有する。

光源制御部８２は、前述した受光部４の検出結果に基づいて、光源部３から出射される第１共鳴光および第２共鳴光の周波数を制御する機能を有する。より具体的には、光源制御部８２は、前述した周波数差（ω_１−ω_２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω_０となるように、光源部３から出射される第１共鳴光および第２共鳴光の周波数を制御する。

より具体的に説明すると、光源制御部８２は、図示しないが、例えば、周波数制御部と、電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ：Voltage Controlled Crystal Oscillators）と、位相同期回路（ＰＬＬ：phase locked loop）と、を有している。

周波数制御部は、受光部４の受光強度に基づいて原子セル２内のＥＩＴ状態を検出し、その検出結果に応じた制御電圧を出力する。これにより、周波数制御部は、受光部４でＥＩＴ信号が検出されるように電圧制御型水晶発振器を制御する。

電圧制御型水晶発振器は、周波数制御部により所望の発振周波数となるように制御され、例えば、数ＭＨｚ〜数１０ＭＨｚ程度の周波数で発振する。また、電圧制御型水晶発振器の出力信号は、位相同期回路に入力されるとともに、原子発振器１の出力信号として出力される。

位相同期回路は、電圧制御型水晶発振器からの出力信号を周波数逓倍する。これにより、位相同期回路は、前述したアルカリ金属原子の２つの異なる基底準位のエネルギー差ΔＥに相当する周波数の１／２の周波数で発振する。このように逓倍された信号（高周波信号）は、直流バイアス電流が重畳された上で駆動信号として後述する第１光源部３１の第１光源３１１に入力される。これにより、第１光源３１１に含まれる半導体レーザー等の発光素子を変調して、周波数差（ω_１−ω_２）がω_０となる２つの光である第１共鳴光および第２共鳴光を出射させることができる。ここで、直流バイアス電流の電流値は、図示しないバイアス制御部により所定値に制御される。これにより、第１共鳴光および第２共鳴光の中心波長を所望に制御することができる。

また、温度制御部８１は、温度センサー６の検出結果に基づいて、ヒーター５への通電を制御する。これにより、原子セル２を所望の温度範囲内に維持することができる。例えば、原子セル２は、ヒーター５により、例えば、７０℃程度に温度調節される。

また、磁場制御部８３は、磁場発生部７が発生する磁場が一定となるように、磁場発生部７への通電を制御する。

以上説明したような制御部８は、例えば、基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。
以上、原子発振器１の構成を簡単に説明した。

（光源部、原子セルおよび磁場発生部の詳細な説明）
図４は、図１に示す原子発振器が備える光源部、原子セルおよび磁場発生部を説明するための概略図である。

図４に示すように、光源部３は、第１共鳴光および第２共鳴光を含む共鳴光対ＬＬ１を第１光として出射する第１光源部３１と、第３共鳴光を含む調整光ＬＬ２を第２光として出射する第２光源部３２と、を備えている。

第１光源部３１は、第１光源３１１（第１発光素子）と、１／４波長板３１２と、を有している。なお、第１光源部３１は、第１光源３１１と１／４波長板３１２との間にλ／２波長板が配置されていてもよい。この場合、第１光源３１１を光軸まわりに９０°回転させた姿勢で設置すればよい。また、第１光源部３１は、第１光源３１１と原子セル２との間に、レンズが配置されていてもよい。これにより、原子セル２内の共鳴光対ＬＬ１を平行光とすることができる。

第１光源３１１は、直線偏光されている共鳴光対ＬＬ１ａを出射する機能を有する。この第１光源３１１は、共鳴光対ＬＬ１ａを含む光を出射し得るものであれば特に限定されないが、例えば、端面発光レーザー、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザーである。なお、「直線偏光」とは、電磁波（光）の振動面が一平面内にある光であり、言い換えれば、電場（または磁場）の振動方向が一定な光である。

１／４波長板３１２は、直交する偏光成分間に位相差π／２（９０°）を生じさせる複屈折素子である。この１／４波長板３１２は、第１光源３１１からの共鳴光対ＬＬ１ａを直線偏光から円偏光（楕円偏光も含む）の共鳴光対ＬＬ１に変換する機能を有する。これにより、前述した第１共鳴光および第２共鳴光で構成された共鳴光対ＬＬ１を生成することができる。

以上のように、第１光源部３１は、第１光源３１１からの光を用いて共鳴光対ＬＬ１を出射する。

一方、第２光源部３２は、第２光源３２１（第２発光素子）と、偏光子３２２と、１／４波長板３２３と、を有している。なお、第２光源部３２は、第２光源３２１と原子セル２との間に、レンズが配置されていてもよい。これにより、原子セル２内の調整光ＬＬ２を平行光とすることができる。

第２光源３２１は、直線偏光されている共鳴光を含む光ＬＬ２ａを出射する機能を有する。特に、光ＬＬ２ａは、前述した第１光源３１１からの共鳴光対ＬＬ１ａよりも線幅が大きい。これにより、後述するように、共鳴光対ＬＬ１よりも線幅の大きい調整光ＬＬ２を生成することができる。この第２光源３２１は、共鳴光対ＬＬ１ａよりも線幅の大きい光ＬＬ２ａを出射し得るものであれば特に限定されないが、例えば、端面発光レーザー、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ）素子等の発光素子である。

中でも、第２光源３２１は、非偏光の光を出射するもの、例えば、発光ダイオードであることが好ましい。すなわち、第２光源部３２が、第２光源３２１を構成する発光ダイオードからの光を用いて調整光ＬＬ２を生成することが好ましい。これにより、比較的簡単な構成で、線幅の広い調整光ＬＬ２を生成させることができる。

偏光子３２２は、第２光源３２１からの光ＬＬ２ａが入射し、その光ＬＬ２ａに含まれる特定方向の直線偏光成分のみからなる共鳴光ＬＬ２ｂを通過させて取り出す。共鳴光ＬＬ２ｂは、原子セル２内における共鳴光対ＬＬ１の伝播方向（言い換えると、後述する磁場発生部７の磁場の方向Ｃ）に平行な方向に直線偏光している。なお、第２光源３２１として、偏光した光を出射する端面発光レーザー、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザーを用いる場合、偏光子３２２を省略してもよい。この場合、第２光源３２１からの光ＬＬ２ａが共鳴光ＬＬ２ｂとなるように、第２光源３２１を設置すればよい。

１／４波長板３２３は、偏光子３２２で生成した共鳴光ＬＬ２ｂを直線偏光から円偏光（楕円偏光も含む）の調整光ＬＬ２に変換する機能を有する。これにより、前述した第３共鳴光となる調整光ＬＬ２を生成することができる。ここで、調整光ＬＬ２は、原子セル２内における共鳴光対ＬＬ１の伝播方向（言い換えると、後述する磁場発生部７の磁場の方向Ｃ）に平行な方向な偏光成分を有する。本実施形態では、直線偏光されている共鳴光ＬＬ２ｂの偏光方向（図４に示すｂ２方向）は、直線偏光されている共鳴光対ＬＬ１ａの偏光方向（図４に示すｂ１方向）と異なる方向（直交する方向）である。したがって、１／４波長板３１２で生成した共鳴光対ＬＬ１が右円偏光である場合、１／４波長板３２３で生成した調整光ＬＬ２は左円偏光であり、一方、共鳴光対ＬＬ１が左円偏光である場合、調整光ＬＬ２は右円偏光である。

以上のように、第２光源部３２は、第２光源３２１からの光を用いて調整光ＬＬ２を出射する。

以上説明したように構成された第１光源部３１および第２光源部３２からの共鳴光対ＬＬ１および調整光ＬＬ２は、原子セル２に照射される。

図４に示すように、原子セル２は、胴体部２１と、胴体部２１を挟んで設けられた１対の窓部２２、２３とを有している。この原子セル２では、胴体部２１が１対の窓部２２、２３の間に配置されていて、気体状のアルカリ金属が封入されている内部空間Ｓを胴体部２１および１対の窓部２２、２３が区画形成（構成）している。

より具体的に説明すると、胴体部２１は、板状をなしており、この胴体部２１には、胴体部２１の厚さ方向に貫通している貫通孔２１１が形成されている。本実施形態では、貫通孔２１１の横断面は、図５に示すように、矩形をなしている。また、胴体部２１の横断面の外形も、貫通孔２１１の形状に対応した矩形をなしている。また、胴体部２１は、調整光ＬＬ２に対する透過性を有する。そして、胴体部２１の図５中左側の部分は、原子セル２の内部空間Ｓ内へ調整光ＬＬ２が入射する入射側窓部（第３光透過部）であり、胴体部２１の図５中右側の部分は、原子セル２の内部空間Ｓ内から調整光ＬＬ２が出射する出射側窓部（第４光透過部）である。

この胴体部２１の構成材料としては、胴体部２１が調整光ＬＬ２に対する透過性を有すれば、特に限定されないが、原子セル２の製造が容易であるという観点から、ガラス材料を用いることが好ましい。

このような胴体部２１の一方の面には、窓部２２が接合され、一方、胴体部２１の他方の面には、窓部２３が接合されている。これにより、貫通孔２１１の一端開口が窓部２２により封鎖されるとともに、貫通孔２１１の他端開口が窓部２３により封鎖されている。

胴体部２１と窓部２２、２３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、気密的に接合できるものであれば、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、表面活性化接合法等を用いることができる。

このような胴体部２１に接合されている各窓部２２、２３は、それぞれ、板状をなし、前述した共鳴光対ＬＬ１に対する透過性を有している。そして、一方の窓部２２は、原子セル２の内部空間Ｓ内へ共鳴光対ＬＬ１が入射する入射側窓部（第１光透過部）であり、他方の窓部２３は、原子セル２の内部空間Ｓ内から共鳴光対ＬＬ１が出射する出射側窓部（第２光透過部）である。

窓部２２、２３の構成材料としては、それぞれ、前述したような光ＬＬに対する透過性を有していれば、特に限定されないが、原子セル２の製造が容易であるという観点から、ガラス材料を用いることが好ましい。

このような窓部２２、２３により封鎖された貫通孔２１１内の空間である内部空間Ｓには、主に、気体状のアルカリ金属が収納されている。

以上説明したように構成された原子セル２の内部空間Ｓにおいて、共鳴光対ＬＬ１の光軸ａ１が、原子セル２の窓部２２と窓部２３とが並ぶ方向に沿った軸線ａと平行であり、一方、調整光ＬＬ２の光軸ａ２が、軸線ａおよび光軸ａ１と交点Ｐにて交差している。なお、図４では、光軸ａ１が軸線ａと一致しているが、光軸ａ１が軸線ａに対して１０°以下の範囲で傾斜していてもよい。

そして、原子セル２の内部空間Ｓに対して、共鳴光対ＬＬ１が窓部２２を介して入射するとともに、調整光ＬＬ２が胴体部２１を介して入射する。図５に示すように、原子セル２内において、調整光ＬＬ２の幅Ｗ２は、共鳴光対ＬＬ１の幅Ｗ１よりも大きい。また、調整光ＬＬ２の幅Ｗ２は、原子セル２内の幅Ｗよりも小さい。

内部空間Ｓに入射した共鳴光対ＬＬ１は、窓部２３を介して出射する。また、内部空間Ｓに入射した調整光ＬＬ２は、胴体部２１を介して出射する。ここで、原子セル２の共鳴光対ＬＬ１が出射する側において、光軸ａ１またはその延長線上には、前述した受光部４が配置されており、原子セル２を通過した共鳴光対ＬＬ１が受光部４で受光される。

また、原子セル２の外周には、磁場発生部７が備えるヘルムホルツコイルであるコイル７１が配置されている。このコイル７１から生じる磁場は、内部空間Ｓにおいて、軸線ａおよび光軸ａ１に沿った方向（軸線ａおよび光軸ａ１と平行またはほぼ平行）である。

（共鳴光対および調整光の作用）
以下、共鳴光対ＬＬ１および調整光ＬＬ２の作用について詳述する。

図６は、セシウム原子のエネルギー状態と共鳴光対（第１共鳴光、第２共鳴光）および調整光（第３共鳴光）との関係の一例を示す図である。図７は、ナトリウム原子の磁気量子数の分布を示す図であって、図７（ａ）は、σ_＋円偏光の共鳴光を照射した場合の分布を示す図、図７（ｂ）は、σ₋円偏光の共鳴光を照射した場合の分布を示す図である。

例えば、原子セル２内に封入されたセシウム原子に対して共鳴光対および調整光を照射する場合、図６に示すように、第１共鳴光および第２共鳴光（共鳴光対）としてσ_＋偏光（左円偏光）しているＤ１線を用い、第３共鳴光（調整光）としてσ₋偏光（右円偏光）しているＤ２線を用いる。なお、第１共鳴光および第２共鳴光がσ₋偏光、第３共鳴光がσ_＋偏光であってもよいし、また、第１共鳴光および第２共鳴光がＤ２線、第３共鳴光がＤ１線であってもよい。

アルカリ金属原子の一種であるセシウム原子は、６Ｓ_１／２の基底準位と、６Ｐ_１／２および６Ｐ_３／２の２つの励起準位と、を有する。また、６Ｓ_１／２、６Ｐ_１／２、６Ｐ_３／２の各準位は、複数のエネルギー準位に分裂した微細構造を有している。具体的には、６Ｓ_１／２準位はＦ＝３、４の２つの基底準位を有し、６Ｐ_１／２準位はＦ’＝３、４の２つの励起準位を有し、６Ｐ_３／２準位はＦ”＝２、３、４、５の４つの励起準位を有している。

６Ｓ_１／２のＦ＝３の第１基底準位にあるセシウム原子は、Ｄ２線を吸収することで、６Ｐ_３／２のＦ”＝２、３、４のいずれかの励起準位に遷移することができるが、Ｆ”＝５の励起準位に遷移することはできない。６Ｓ_１／２のＦ＝４の第２基底準位にあるセシウム原子は、Ｄ２線を吸収することで、６Ｐ_３／２のＦ”＝３、４、５のいずれかの励起準位に遷移することができるが、Ｆ”＝２の励起準位に遷移することはできない。これらは、電気双極子遷移を仮定した場合の遷移選択則による。逆に、６Ｐ_３／２のＦ”＝３、４のいずれかの励起準位にあるセシウム原子は、Ｄ２線を放出して６Ｓ_１／２のＦ＝３またはＦ＝４の基底準位（元の基底準位または他方の基底準位のいずれか）に遷移することができる。このような６Ｓ_１／２のＦ＝３、４の２つの基底準位と６Ｐ_３／２のＦ”＝３、４のいずれかの励起準位からなる３準位は、Ｄ２線の吸収・発光によるΛ型の遷移が可能であることからΛ型３準位と呼ばれる。同様に、６Ｓ_１／２のＦ＝３、４の２つの基底準位と６Ｐ_１／２のＦ’＝３、４のいずれかの励起準位からなる３準位も、Ｄ１線の吸収・発光によるΛ型の遷移が可能であるからΛ型３準位を形成する。

これに対し、６Ｐ_３／２のＦ”＝２の励起準位にあるセシウム原子は、Ｄ２線を放出して必ず６Ｓ_１／２のＦ＝３の基底準位（元の基底準位）に遷移し、同様に、６Ｐ_３／２のＦ”＝５の励起準位にあるセシウム原子は、Ｄ２線を放出して必ず６Ｓ_１／２のＦ＝４の基底準位（元の基底準位）に遷移する。したがって、６Ｓ_１／２のＦ＝３、４の２つの基底準位と６Ｐ_３／２のＦ”＝２またはＦ”＝５の励起準位からなる３準位は、Ｄ２線の吸収・放出によるΛ型の遷移が不可能であることからΛ型３準位を形成しない。

このようなセシウム原子は、真空中でのＤ１線の波長が８９４．５９３ｎｍであり、真空中でのＤ２線の波長が８５２．３４７ｎｍであり、６Ｓ_１／２の超微細分裂周波数（ΔＥ）が９．１９２６ＧＨｚである。

なお、セシウム原子以外のアルカリ金属原子も、同様に、Λ型３準位を形成する２つの基底準位と励起準位を有する。ここで、ナトリウム原子は、真空中でのＤ１線の波長が５８９．７５６ｎｍであり、真空中でのＤ２線の波長が５８９．１５８ｎｍであり、３Ｓ_１／２の超微細分裂周波数（ΔＥ）が１．７７１６ＧＨｚである。また、ルビジウム（^８５Ｒｂ）原子は、真空中でのＤ１線の波長が７９４．９７９ｎｍであり、真空中でのＤ２線の波長が７８０．２４１ｎｍであり、５Ｓ_１／２の超微細分裂周波数（ΔＥ）が３．０３５７ＧＨｚである。また、ルビジウム（^８７Ｒｂ）原子は、真空中でのＤ１線の波長が７９４．９７９ｎｍであり、真空中でのＤ２線の波長が７８０．２４１ｎｍであり、５Ｓ_１／２の超微細分裂周波数（ΔＥ）が６．８３４６ＧＨｚである。

例えば、図７に示すように、アルカリ金属原子の一種であるナトリウム原子は、Λ型３準位を形成する２つの基底準位と励起準位を有し、３Ｓ_１／２のＦ＝１の第１基底準位は、ｍ_Ｆ１＝−１、０、１の３つの磁気量子数を有し、３Ｓ_１／２のＦ＝２の第２基底準位は、ｍ_Ｆ２＝−２、−１、０、１、２の５つの磁気量子数を有し、３Ｐ１／２のＦ’＝２の励起準位は、ｍ_Ｆ’＝−２、−１、０、１、２の５つの磁気量子数を有する。

Ｆ＝１またはＦ＝２の基底準位にあるナトリウム原子に対してσ_＋円偏光の共鳴光対を照射すると、図７（ａ）に示すように、磁気量子数が１増えるという選択則をもって、励起準位に励起される。このとき、Ｆ＝１またはＦ＝２の基底準位にあるナトリウム原子は、磁気量子数が大きい方に分布が変化する。

一方、Ｆ＝１またはＦ＝２の基底準位にあるナトリウム原子に対してσ₋円偏光の共鳴光対を照射すると、図７（ｂ）に示すように、磁気量子数が１減るという選択則をもって、励起準位に励起される。このとき、Ｆ＝１またはＦ＝２の基底準位にあるナトリウム原子は、磁気量子数が小さい方に分布が変化する。

なお、図７では、説明の便宜上、簡単な構造のナトリウム原子を例に磁気量子数の分布を示しているが、他のアルカリ金属原子においても、基底準位および励起準位のそれぞれは、２Ｆ＋１個の磁気量子数（磁気副準位）を有し、前述したような選択則をもって磁気量子数の分布が変化する。

以上説明したように、仮に原子セル２内のアルカリ金属に対して共鳴光対ＬＬ１および調整光ＬＬ２を同じ方向から照射する場合、共鳴光対および調整光の一方を右円偏光とし、他方を左円偏光とすることにより、アルカリ金属の磁気量子数の偏りを低減することができる。

前述したように、原子発振器１において、調整光ＬＬ２は、原子セル２に対して共鳴光対ＬＬ１と直交（交差）する方向で照射される。また、本実施形態では、調整光ＬＬ２は、円偏光している。そのため、調整光ＬＬ２は、原子セル２内のアルカリ金属に対して、π偏光５０％、右円偏光２５％および左円偏光２５％を重ね合せた偏光状態の光として作用する。ここで、調整光ＬＬ２が有する右円偏光および左円偏光の成分が互いに同じであるため、これらの成分による磁気量子数の変化は生じない。

図８は、図４に示す構成における調整光（リポンプ光）のパワー密度とセシウム原子の磁気副準位の分布数との関係を示すグラフである。

例えば、原子セル２内のアルカリ金属としてセシウムを用い、共鳴光対ＬＬ１のパワー密度（光量子束密度）を一定（２ｍＷ／ｃｍ^２）とし、調整光ＬＬ２のパワー密度を変化（０ｍＷ／ｃｍ^２から５ｍＷ／ｃｍ^２までの間の範囲で変化）させたとき、セシウム原子の第１基底準位Ｆ＝３の磁気量子数について、磁場に対して安定な磁気量子数ｍ_Ｆ３＝０となるセシウム原子の数は、図８に示すように、調整光ＬＬ２のパワー密度が大きくなるほど多くなる。

一方、セシウム原子の第２基底準位Ｆ＝４の磁気量子数について、磁場に対して安定な磁気量子数ｍ_Ｆ４＝０となるセシウム原子の数は、調整光ＬＬ２のパワー密度が０ｍＷ／ｃｍ^２超４．５ｍＷ／ｃｍ^２以下であるとき、調整光ＬＬ２を照射しない場合に比べて増えている。また、磁気量子数ｍ_Ｆ４＝０となるセシウム原子の数は、調整光ＬＬ２のパワー密度が０．７ｍＷ／ｃｍ^２であるときに最大（最大値１．６０％）となる。したがって、調整光ＬＬ２のパワー密度が０．７ｍＷ／ｃｍ^２であるときに最も効率的に調整光ＬＬ２が作用している。

以上のような観点から、共鳴光対ＬＬ１のパワー密度をＰ１とし、調整光ＬＬ２のパワー密度をＰ２としたとき、Ｐ２／Ｐ１は、０超２．２５以下であることが好ましく、０．１以上１．０以下であることがより好ましく、０．２以上０．６以下であることがさらに好ましい。これにより、調整光ＬＬ２の作用を効率的なものとすることができる。

以上説明したような原子発振器１によれば、互いに同方向に円偏光している共鳴光対ＬＬ１に加えて、原子セル２内において共鳴光対ＬＬ１の伝搬方向（磁場発生部７の磁場の方向Ｃ）に平行な方向の偏光成分（π偏光として作用する偏向成分）を有している調整光ＬＬ２を原子セル２内のアルカリ金属に対して共鳴光対ＬＬ１と交差（直交）する方向で照射する。これにより、共鳴光対ＬＬ１による磁気量子数の分布の偏りを調整光ＬＬ２により相殺または緩和させ、アルカリ金属の磁気量子数の分布の偏りを低減することができる。そのため、ＥＩＴに寄与する所望の磁気量子数のアルカリ金属原子の数（例えば、セシウム原子の場合、磁気量子数ｍ_Ｆ３＝０、ｍ_Ｆ４＝０となる原子の数）を増加させることができる。その結果、円偏光している共鳴光対ＬＬ１を用いることによってＥＩＴ信号の強度を向上させる効果を顕著に発現させることができる。よって、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

また、調整光ＬＬ２が共鳴光対ＬＬ１と交差（本実施形態では直交）する方向で原子セル２に入射するため、調整光ＬＬ２が原子セル２を透過しても、原子セル２を透過した共鳴光対ＬＬ１を検出する受光部４に調整光ＬＬ２が入射することを防止または低減することができる。そのため、ＥＩＴ信号のＳ／Ｎ比を高めることができる。

ここで、磁場発生部７が内部空間Ｓにおいて共鳴光対ＬＬ１の伝播方向に沿った方向の磁場を発生させるため、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

また、磁場発生部７がヘルムホルツコイルであるコイル７１を含むため、磁場発生部７を原子セル２に近づけた状態で、コイル７１を構成する１対のコイル間を通じて調整光ＬＬ２を原子セル２に入射させることができる。

また、本実施形態では、調整光ＬＬ２が円偏光または楕円偏光である。これにより、原子セル２内において共鳴光対ＬＬ１の伝搬方向に沿った方向の偏光成分を有する調整光ＬＬ２を実現することができる。

また、前述したように、第２光源部３２は、発光素子である第２光源３２１と、第２光源３２１と原子セル２との間に配置されている１／４波長板３２３と、を有する。これにより、円偏光または楕円偏光の調整光ＬＬ２を生成することができる。また、第２光源３２１からの光の軸まわりに１／４波長板３２３を回転させることで、調整光ＬＬ２が有する所望の偏光成分の大きさを調整することもできる。

また、前述したように、原子セル２は、共鳴光対ＬＬ１を入射させる入射側窓部である窓部２２と、共鳴光対ＬＬ１を出射させる出射側窓部である窓部２３と、窓部２２と窓部２３との間に配置されていて窓部２２および窓部２３とともに内部空間Ｓを形成している胴体部２１と、を有し、調整光ＬＬ２は、胴体部２１を透過して内部空間Ｓに入射する。これにより、調整光ＬＬ２を共鳴光対ＬＬ１と交差する方向で原子セル２に入射させることができる。

また、共鳴光対ＬＬ１がＤ１線であり、調整光ＬＬ２がＤ２線である場合、ＥＩＴ信号の強度を効率的に向上させることができる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。

図９は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備える光源部、原子セルおよび磁場発生部を説明するための概略図である。図１０は、図９に示す構成における調整光（リポンプ光）のパワー密度とセシウム原子の磁気副準位の分布数との関係を示すグラフである。

本実施形態は、第２光源部の構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９および図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

図１０に示す原子発振器１Ａは、第２光源部３２Ａを備える。この第２光源部３２Ａは、１／４波長板３２３を省略した以外は、前述した第１実施形態の第２光源部３２と同様であり、偏光子３２２で生成した共鳴光ＬＬ２ｂとそのまま調整光ＬＬ２として原子セル２に照射する。

すなわち、第２光源部３２Ａは、発光素子である第２光源３２１と、第２光源３２１と原子セル２との間に配置されている偏光子３２２と、を有する。これにより、直線偏光の調整光ＬＬ２を生成することができる。また、第２光源３２１からの光の軸まわりに偏光子３２２を回転させることで、調整光ＬＬ２が有する所望の偏光成分の大きさを調整することもできる。

また、調整光ＬＬ２が直線偏光であるため、調整光ＬＬ２が有する所望の偏光成分の大きさを効率的に大きくすることができる。

例えば、原子セル２内のアルカリ金属としてセシウムを用い、共鳴光対ＬＬ１のパワー密度（光量子束密度）を一定（２ｍＷ／ｃｍ^２）とし、調整光ＬＬ２のパワー密度を変化（０ｍＷ／ｃｍ^２から５ｍＷ／ｃｍ^２までの間の範囲で変化）させたとき、セシウム原子の第１基底準位Ｆ＝３の磁気量子数について、磁場に対して安定な磁気量子数ｍ_Ｆ３＝０となるセシウム原子の数は、図１１に示すように、調整光ＬＬ２のパワー密度が大きくなるほど多くなる。

一方、セシウム原子の第２基底準位Ｆ＝４の磁気量子数について、磁場に対して安定な磁気量子数ｍ_Ｆ４＝０となるセシウム原子の数は、調整光ＬＬ２を照射しない場合に比べて増えている。また、磁気量子数ｍ_Ｆ４＝０となるセシウム原子の数は、調整光ＬＬ２のパワー密度が１．１ｍＷ／ｃｍ^２であるときに最大（最大値２．３２％）となる。したがって、調整光ＬＬ２のパワー密度が１．１ｍＷ／ｃｍ^２であるときに最も効率的に調整光ＬＬ２が作用している。

以上のような観点から、共鳴光対ＬＬ１のパワー密度をＰ１とし、調整光ＬＬ２のパワー密度をＰ２としたとき、Ｐ２／Ｐ１は、０．１以上２．５以下であることが好ましく、０．２以上１．５以下であることがより好ましく、０．３以上０．８以下であることがさらに好ましい。これにより、調整光ＬＬ２の作用を効率的なものとすることができる。

以上説明したような第２実施形態によっても、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

図１１は、本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備える原子セルの横断面図である。
本実施形態は、原子セルの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態と同様である。

なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１１において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。

本実施形態の原子発振器が備える原子セル２Ｂは、図１１に示すように、胴体部２１の外表面の一部に遮光膜２４が設けられている。この遮光膜２４は、胴体部２１の調整光ＬＬ２の出射側に設けられている。これにより、調整光ＬＬ２が迷光となって特性に悪影響を与えるのを低減することができる。

この遮光膜２４の構成材料としては、遮光膜２４が遮光性を有することができれば、特に限定されず、例えば、樹脂材料、金属材料等を用いることができるが、遮光膜２４が光の反射を防止することができるものが好ましい。また、遮光膜２４の形成方法は、特に限定されない。本実施形態の場合、例えば、胴体部２１上に公知の成膜法を用いて遮光膜２４を形成することができる。

以上説明したような第３実施形態によっても、ＥＩＴ信号の強度を効果的に向上させることができる。

２．電子機器
以上説明したような原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。
以下、本発明の電子機器について説明する。

図１２は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。

図１２に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。

ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
基地局装置３００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ３０１を介してＧＰＳ衛星２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置３０２と、この受信装置３０２で受信した測位情報をアンテナ３０３を介して送信する送信装置３０４とを備える。

ここで、受信装置３０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器１を備える電子装置である。このような受信装置３０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置３０４により送信される。

ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報をアンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報をアンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４とを備える。

３．移動体
図１３は、本発明の移動体の一例を示す図である。

この図において、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（エンジン）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１が内蔵されている。

なお、本発明の電子機器は、前述したものに限定されず、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、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、地上デジタル放送、携帯電話基地局、ＧＰＳモジュール等に適用することができる。

以上、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機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い。

また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の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。

１…原子発振器、１Ａ…原子発振器、２…原子セル、２Ｂ…原子セル、３…光源部、４…受光部、５…ヒーター、６…温度センサー、７…磁場発生部、８…制御部、２１…胴体部、２２…窓部、２３…窓部、２４…遮光膜、３１…第１光源部、３２…第２光源部、３２Ａ…第２光源部、７１…コイル、８１…温度制御部、８２…光源制御部、８３…磁場制御部、１００…測位システム、２００…ＧＰＳ衛星、２１１…貫通孔、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、３１１…第１光源、３１２…１／４波長板、３２１…第２光源、３２２…偏光子、３２３…１／４波長板、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、１５００…移動体、１５０１…車体、１５０２…車輪、ａ…軸線、ａ１…光軸、ａ２…光軸、ｂ１、ｂ２、Ｃ…方向、ＬＬ…光、ＬＬ１…共鳴光対、ＬＬ１ａ…共鳴光対、ＬＬ２…調整光、ＬＬ２ａ…光、ＬＬ２ｂ…共鳴光、Ｓ…内部空間、Ｐ…交点

Claims (12)

1. 金属が封入されている内部空間を有している原子セルと、
   互いに同方向に円偏光していて前記金属を共鳴させる共鳴光対を前記原子セルに向けて出射する第１光源部と、
   前記内部空間において前記共鳴光対の伝播方向に平行な方向の偏光成分を有していて前記金属を共鳴させる調整光を前記共鳴光対と交差する方向で前記原子セルに対して出射する第２光源部と、を備えることを特徴とする量子干渉装置。
2. 前記内部空間において前記共鳴光対の伝播方向に沿った方向の磁場を発生させる磁場発生部を備える請求項１に記載の量子干渉装置。
3. 前記磁場発生部は、ヘルムホルツコイルを含む請求項２に記載の量子干渉装置。
4. 前記調整光は、円偏光または楕円偏光である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
5. 前記第２光源部は、発光素子と、前記発光素子と前記原子セルとの間に配置されている１／４波長板と、を有する請求項４に記載の量子干渉装置。
6. 前記調整光は、直線偏光である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
7. 前記第２光源部は、発光素子と、前記発光素子と前記原子セルとの間に配置されている偏光子と、を有する請求項６に記載の量子干渉装置。
8. 前記原子セルは、前記共鳴光対を入射させる入射側窓部と、前記共鳴光対を出射させる出射側窓部と、前記入射側窓部と前記出射側窓部との間に配置されていて前記入射側窓部および前記出射側窓部とともに前記内部空間を形成している胴体部と、を有し、
   前記調整光は、前記胴体部を透過して前記内部空間に入射する請求項１ないし７のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
9. 前記共鳴光対はＤ１線であり、
   前記調整光はＤ２線である請求項１ないし８のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする原子発振器。
11. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする電子機器。
12. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする移動体。

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