JP2019080287A - 周波数信号生成装置および周波数信号生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】原子セルの温度が不安定化することを抑制できる周波数信号生成装置を提供する。【解決手段】周波数信号生成装置１００は、気体のアルカリ金属原子が存在し、光源から出射された光が通過する第１部分１３０と、液体のアルカリ金属原子が存在する第２部分１３２と、を含む原子セル２１と、第１部分の温度を制御する第１温度制御素子２３ａと、第２部分の温度を第１部分の温度よりも低い温度に制御する第２温度制御素子２３ｂと、第１部分の温度を検出する第１温度検出素子２４ａと、第２部分の温度を検出する第２温度検出素子２４ｂとを含む。第１温度制御素子と第１温度検出素子とは、熱的に接続され、第２温度制御素子と第２温度検出素子とは、熱的に接続される。第１温度制御素子及び第１温度検出素子を含む第１部分の温度制御ループの位相と、第２温度制御素子及び第２温度検出素子を含む第２部分の温度制御ループの位相とは異なる。【選択図】図５

Description

本発明は、周波数信号生成装置および周波数信号生成システムに関する。

周波数信号生成装置として、光源と、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属原子が封入された原子セルと、を備え、アルカリ金属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。

例えば特許文献１には、光の入射面を含む第１のセル部と、第１のセル部との間で蒸気状態の金属原子が自由に行き来可能な第２のセル部と、を有したセルが記載されている。特許文献１に記載のセルにおいて、第１のセル部は、第１の測温素子の検出温度情報をもとに制御される第１の温度制御手段と保温筒の構成によって、十分な光吸収率が得られる温度に加熱恒温化される。また、第２のセル部は、第２の測温素子の検出温度情報をもとに制御される第２の温度制御手段によって、第１のセル部の温度より低めに設定して温度安定化される。特許文献１に記載のセルでは、第２のセル部を除く全体が保温筒に収められているため、第１のセル部と第２のセル部とを独立して温度制御することができる。

特開平１０−２８１８８３号公報

ここで、原子セル内のアルカリ金属原子は、全てがガス化されるのではなく、一部が余剰分として液体となる。液体のアルカリ金属原子が光の通過領域に存在すると光を遮ってしまう。液体のアルカリ金属原子の影響を抑制するためには原子セルの液体のアルカリ金属原子が保持される部分を、気体のアルカリ金属原子が収容される部分よりも低い温度に保つことで、液体のアルカリ金属原子を原子セルの所定の位置に留める必要がある。そのため、このような原子セルでは、液体のアルカリ金属原子が保持される部分と気体のアルカリ金属原子が収容される部分とを、できるたけ独立して温度制御することが望まれる。

一方、原子セルは、小型化が望まれている。小型の原子セルでは、原子セルの各部の間の距離が小さくなる。そのため、原子セルの液体のアルカリ金属原子が保持される部分における温度制御と、気体のアルカリ金属原子が収容される部分における温度制御とが影響し合い、原子セルの温度が不安定になることがある。特許文献１のように、保温筒を設けた原子セルでは、小型化が困難である。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、原子セルの温度が不安定化することを抑制ができる周波数信号生成装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、原子セルの温度が不安定化することを抑制できる周波数信号生成システムを提供することにある。

本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本適用例に係る周波数信号生成装置は、光源と、気体のアルカリ金属原子が存在し、前記光源から出射された光が通過する第１部分と、液体のアルカリ金属原子が存在する第２部分と、を含む原子セルと、前記第１部分の温度を制御する第１温度制御素子と、前記第２部分の温度を前記第１部分の温度よりも低い温度に制御する第２温度制御素子と、前記第１部分の温度を検出する第１温度検出素子と、前記第２部分の温度を検出する第２温度検出素子と、を含み、前記第１温度制御素子と前記第２温度検出素子とは、熱的に接続され、前記第２温度制御素子と前記第１温度検出素子とは、熱的に接続され、前記第１温度制御素子および前記第１温度検出素子を含む前記第１部分の温度制御ループの位相と、前記第２温度制御素子および前記第２温度検出素子を含む前記第２部分の温度制御ループの位相とは、異なる。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とが異なるため、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とが一致している場合よりも、第１部分の温度制御ループと第２部分の温度制御ループとが互いに干渉することを抑制し、第１部分と第２部分とを独立に制御することができる。したがって、本適用例に係る周波数信号生成装置では、原子セルの温度が不安定化することを抑制できる。

［適用例２］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１温度制御素子と前記第１温度検出素子との間の距離と、前記第２温度制御素子と前記第２温度検出素子との間の距離とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１温度制御素子と第１温度検出素子との間の距離と、第２温度制御素子と第２温度検出素子との間の距離が異なるため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例３］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第２温度制御素子と前記第２温度検出素子との間の距離は、前記第１温度制御素子と前記第１温度検出素子との間の距離よりも小さくてもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第２温度制御素子と第２温度検出素子との間の距離は、第１温度制御素子と第１温度検出素子との間の距離よりも小さいため、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子に伝わる時間は、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間よりも短い。したがって、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第２部分を第１部分よりも速く所望の温度に収束させることができる。

［適用例４］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１部分の少なくとも一部を覆う第１部材と、前記第２部分の少なくとも一部を覆う、前記第１部材と離間した第２部材と、を含んでもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の少なくとも一部を覆う第１部材を含むため、第１部材がない場合よりも第１部分の温度を安定させやすい。また、第２部分の少なくとも一部を覆う第２部材を含むため、第２部材がない場合よりも第２部分の温度
を安定させやすい。さらに、第１部材と第２部材とが離間していることにより、第１部材と第２部材との間での熱の移動を抑制できるので、原子セルの温度が不安定化することを抑制できる。

［適用例５］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１温度制御素子は、前記第１部材に配置され、前記第２温度制御素子は、前記第２部材に配置され、前記第１部材の熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部材の熱伝導率と第２部材の熱伝導率とが異なっているため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例６］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１温度制御素子は、第１接続部材によって前記第１部材に接続され、前記第２温度制御素子は、第２接続部材によって前記第２部材に接続され、前記第１接続部材の熱伝導率と、前記第２接続部材の熱伝導率とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１接続部材の熱伝導率と第２接続部材の熱伝導率とが異なっているため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例７］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１温度検出素子は、前記第１部材に配置され、前記第２温度検出素子は、前記第２部材に配置され、前記第１部材の熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部材の熱伝導率と第２部材の熱伝導率とが異なっているため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化熱が第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例８］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１温度検出素子は、第１接続部材によって前記第１部材に接続され、前記第２温度制御素子は、第２接続部材によって前記第２部材に接続され、前記第１接続部材の熱伝導率と、前記第２接続部材の熱伝導率とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１接続部材の熱伝導率と第２接続部材の熱伝導率とが異なっているため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が
第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例９］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記原子セル、前記第１部材、および前記第２部材を収容しているケースを含み、前記第１温度制御素子は、前記ケースに配置され、前記第２温度制御素子は、前記第２部材に配置され、前記ケースの熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、ケースの熱伝導率と第２部材の熱伝導率とが異なっているため、第１温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子に伝わる時間と、第２温度制御素子の温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子に伝わる時間とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例１０］
本適用例に係る周波数信号生成装置において、前記第１部分の温度制御ループは、前記第１温度検出素子の出力に応じた信号を、前記第１温度制御素子に出力する第１回路を含み、前記第２部分の温度制御ループは、前記第２温度検出素子の出力に応じた信号を、前記第２温度制御素子に出力する第２回路を含み、前記第１回路のゲインと前記第２回路のゲインとは、異なってもよい。

本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１回路のゲインと第２回路のゲインとは異なっているため、第１温度検出素子の出力に対する第１温度制御素子の応答速度と、第２温度検出素子の出力に対する第２温度制御素子の応答速度とは、異なる。そのため、本適用例に係る周波数信号生成装置では、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とを、異ならせることができる。

［適用例１１］
本適用例に係る周波数信号生成システムは、周波数信号生成装置を含む、周波数信号生成システムであって、前記周波数信号生成装置は、光源と、気体のアルカリ金属原子が存在し、前記光源から出射された光が通過する第１部分と、液体のアルカリ金属原子が存在する第２部分と、を含む原子セルと、前記第１部分の温度を制御する第１温度制御素子と、前記第２部分の温度を前記第１部分の温度よりも低い温度に制御する第２温度制御素子と、前記第１部分の温度を検出する第１温度検出素子と、前記第２部分の温度を検出する第２温度検出素子と、を含み、前記第１温度制御素子と前記第２温度検出素子とは、熱的に接続され、前記第２温度制御素子と前記第１温度検出素子とは、熱的に接続され、前記第１温度制御素子および前記第１温度検出素子を含む前記第１部分の温度制御ループの位相と、前記第２温度制御素子および前記第２温度検出素子を含む前記第２部分の温度制御ループの位相とは、異なる。

本適用例に係る周波数信号生成システムでは、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とが異なるため、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とが一致している場合よりも、第１部分の温度制御ループと第２部分の温度制御ループとが互いに干渉することを抑制し、第１部分と第２部分とを独立に制御することができる。したがって、本適用例に係る周波数信号生成システムでは、原子セルが不安定化することを抑制できる。

第１実施形態に係る周波数信号生成装置を示す概略図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置を模式的に示す平面図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の原子セルユニットを模式的に示す斜視図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の原子セルユニットを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の原子セルユニットを模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の第１部分の温度制御ループの機能ブロック図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の第１温度検出素子および第１回路を説明するための回路図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の第２部分の温度制御ループの機能ブロック図。 第１実施形態に係る周波数信号生成装置の第１部分および第２部分の温度制御ループの位相を説明するための図。 第２実施形態に係る周波数信号生成装置の原子セルユニットを模式的に示す断面図。 第２実施形態の変形例に係る周波数信号生成装置の第１部分および第２部分の温度制御ループの位相を説明するための図。 第３実施形態に係る周波数信号生成装置の原子セルユニットを模式的に示す断面図。 第４実施形態に係る周波数信号生成システムを示す概略構成図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 第１実施形態
１．１． 構成
まず、第１実施形態に係る周波数信号生成装置について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る周波数信号生成装置１００を示す概略図である。

周波数信号生成装置１００は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。また、本発明に係る周波数信号生成装置は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した原子発振器であってもよい。

周波数信号生成装置１００は、図１に示すように、発光素子モジュール１０と、原子セルユニット２０と、発光素子モジュール１０と原子セルユニット２０との間に設けられている光学系ユニット３０と、発光素子モジュール１０および原子セルユニット２０の作動を制御する制御ユニット５０と、を含む。以下、まず、周波数信号生成装置１００の概略について説明する。

発光素子モジュール１０は、ペルチェ素子１１と、発光素子１２と、温度センサー１３と、を有している。発光素子１２は、周波数の異なる２種の光を含んでいる直線偏光の光ＬＬを出射する。温度センサー１３は、発光素子１２の温度を検出する。ペルチェ素子１１は、発光素子１２の温度を調節する。

光学系ユニット３０は、減光フィルター３１と、レンズ３２と、１／４波長板３３と、を有している。減光フィルター３１は、発光素子１２から出射された光ＬＬの強度を減少させる。レンズ３２は、光ＬＬの放射角度を調整する。具体的には、レンズ３２は、光ＬＬを平行光とする。１／４波長板３３は、光ＬＬに含まれる周波数の異なる２種の光を直線偏光から円偏光、すなわち右円偏光または左円偏光に変換する。

原子セルユニット２０は、原子セル２１と、受光素子２２と、第１温度制御素子２３ａと、第２温度制御素子２３ｂと、第１温度検出素子２４ａと、第２温度検出素子２４ｂと、コイル２５と、を有している。

原子セル２１は、光透過性を有し、原子セル２１には、アルカリ金属が収容されている。アルカリ金属原子は、互いに異なる２つの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。原子セル２１には、発光素子１２から出射された光ＬＬが減光フィルター３１、レンズ３２、および１／４波長板３３を介して入射する。そして、受光素子２２は、原子セル２１を通過した光ＬＬを受光し、検出する。

第１温度制御素子２３ａは、原子セル２１に収容されたアルカリ金属原子を加熱し、アルカリ金属原子の少なくとも一部をガス状態とする。第１温度検出素子２４ａは、原子セル２１の温度を検出する。第２温度制御素子２３ｂは、例えば、第１温度制御素子２３ａよりも低い温度に原子セル２１を加熱する。第２温度検出素子２４ｂは、原子セル２１の温度を検出する。

コイル２５は、原子セル２１に収容されたアルカリ金属原子に所定方向の磁場を印加し、アルカリ金属原子のエネルギー準位をゼーマン分裂させる。アルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光の共鳴光対がアルカリ金属原子に照射されると、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信号が大きくなる。その結果、周波数信号生成装置１００の発振特性を向上させることができる。

制御ユニット５０は、第１温度制御部５１ａと、第２温度制御部５１ｂと、光源制御部５２と、磁場制御部５３と、第３温度制御部５４と、を有している。第１温度制御部５１ａは、第１温度検出素子２４ａの検出結果に基づいて、原子セル２１の内部が所望の温度となるように、第１温度制御素子２３ａへの通電を制御する。第２温度制御部５１ｂは、第２温度検出素子２４ｂの検出結果に基づいて、原子セル２１の内部が所望の温度となるように、第２温度制御素子２３ｂへの通電を制御する。磁場制御部５３は、コイル２５が発生する磁場が一定となるように、コイル２５への通電を制御する。第３温度制御部５４は、温度センサー１３の検出結果に基づいて、発光素子１２の温度が所望の温度となるように、ペルチェ素子１１への通電を制御する。

光源制御部５２は、受光素子２２の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象が生じるように、発光素子１２から出射された光ＬＬに含まれる２種の光の周波数を制御する。ここで、これら２種の光が原子セル２１に収容されたアルカリ金属原子の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数差の共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象が生じる。光源制御部５
２は、２種の光の周波数の制御に同期して安定化するように発振周波数が制御される電圧制御型発振器（図示せず）を備えており、この電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）の出力信号を周波数信号生成装置１００の出力信号（クロック信号）として出力する。

以上、周波数信号生成装置１００の概略について説明した。以下、図２および図３に基づいて、周波数信号生成装置１００のより具体的な構成について説明する。

図２は、周波数信号生成装置１００を模式的に示す断面図である。図３は、周波数信号生成装置１００を模式的に示す平面図である。なお、図２は、図３のＩＩ−ＩＩ線断面図である。また、図２，３および後述する図４〜６では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。また、便宜上、図３では、パッケージ６０の蓋体６４の図示を省略している。また、図３では、光学系ユニット３０のホルダー３４については、ＸＹ平面で切断した断面図を示している。

周波数信号生成装置１００は、発光素子モジュール１０と、原子セルユニット２０と、光学系ユニット３０と、光学系ユニット３０を支持している支持部材４０と、発光素子モジュール１０および原子セルユニット２０に電気的に接続されている制御ユニット５０と、これらを収容しているパッケージ６０と、を含む。

ここで、Ｚ軸は、支持部材４０の設置面４２に垂直な軸であり、＋方向は、支持部材４０から配置されている部品へ向かう方向である。Ｘ軸は、発光素子モジュール１０から出射された光ＬＬに沿う軸であり、＋方向は、光の進む方向である。言い換えると、Ｘ軸は、発光素子モジュール１０と原子セルユニット２０との配列方向に沿う軸であり、＋方向は、発光素子モジュール１０から原子セルユニット２０へ向かう方向である。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸である。

発光素子モジュール１０は、ペルチェ素子１１と、発光素子１２と、温度センサー１３と、これらを収納しているパッケージ１４と、を有している。発光素子１２は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。発光素子１２は、光ＬＬを出射する光源である。以下では、発光素子１２を光源１２とも言う。

光学系ユニット３０は、発光素子モジュール１０を保持している。光学系ユニット３０は、減光フィルター３１と、レンズ３２と、１／４波長板３３と、これらを保持しているホルダー３４と、を有している。

ホルダー３４には、貫通孔３５が設けられている。貫通孔３５は、光ＬＬの通過領域であり、貫通孔３５に、減光フィルター３１、レンズ３２、および１／４波長板３３がこの順で配置されている。図３に示すように、減光フィルター３１は、光ＬＬの光軸Ａを法線とする面に対して傾斜した姿勢で、図示しない接着剤等によりホルダー３４に対して固定されている。レンズ３２および１／４波長板３３は、それぞれ、光軸Ａを法線とする面に沿った姿勢で、図示しない接着剤等によりホルダー３４に対して固定されている。貫通孔３５の減光フィルター３１側（−Ｘ軸方向左側）の端部には、図示しない取付部材により発光素子モジュール１０が取り付けられている。ホルダー３４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されており、放熱性を有する。これにより、発光素子モジュール１０の放熱を効率的に行うことができる。

なお、光学系ユニット３０は、光源１２から出射された光ＬＬの強度、放射角度等によっては、減光フィルター３１およびレンズ３２のうちの少なくとも一方を省略することが
できる。また、光学系ユニット３０は、減光フィルター３１、レンズ３２、および１／４波長板３３以外の光学素子を有していてもよい。また、減光フィルター３１、レンズ３２、および１／４波長板３３の配置順は、図示の順に限定されず、任意である。

原子セルユニット２０は、原子セル２１と、受光素子２２と、温度制御素子２３ａ，２３ｂと、温度検出素子２４ａ，２４ｂと、コイル２５と、これらを収納しているケース２６と、窓部２７と、を有している。

原子セル２１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原子が収容されている。原子セル２１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原子とともに収容されていてもよい。原子セル２１の詳細な説明は、後述する。

受光素子２２は、原子セル２１に対して発光素子モジュール１０とは反対側に配置されている。受光素子２２としては、原子セル２１の内部を透過した光ＬＬ（共鳴光対）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、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器が挙げられる。

コイル２５は、図示しないが、例えば、原子セル２１の外周に沿って巻回して設けられているソレノイド型のコイル、または、原子セル２１を介して対向するヘルムホルツ型の１対のコイルである。コイル２５は、原子セル２１の内部に光ＬＬの光軸Ａに沿った方向（平行な方向）の磁場を発生させる。これにより、原子セル２１に収容されたアルカリ金属原子の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップをゼーマン分裂により拡げて、分解能を向上させ、ＥＩＴ信号の線幅を小さくすることができる。なお、コイル２５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。

ケース２６は、原子セル２１、受光素子２２、温度制御素子２３ａ，２３ｂ、温度検出素子２４ａ，２４ｂ、およびコイル２５を収容している。ケース２６は、原子セル２１、受光素子２２、温度制御素子２３ａ，２３ｂ、温度検出素子２４ａ，２４ｂ、およびコイル２５を直接的または間接的に支持している。ケース２６の外表面には、受光素子２２、温度制御素子２３ａ，２３ｂ、温度検出素子２４ａ，２４ｂ、およびコイル２５に電気的に接続されている複数の端子が設けられている。ケース２６には、光ＬＬに対する透過性を有する窓部２７が設けられている。

ケース２６内は、大気圧よりも減圧されていることが好ましい。これにより、簡単かつ高精度に、原子セル２１の温度を制御することができる。その結果、周波数信号生成装置１００の特性を向上させることができる。

支持部材４０は、板状をなし、支持部材４０上には、原子セルユニット２０および光学系ユニット３０が載置されている。支持部材４０は、光学系ユニット３０のホルダー３４の下面の形状に沿った設置面４２を有する。設置面４２には、段差部４３が形成されている。段差部４３は、ホルダー３４の下面の段差部と係合して、ホルダー３４が原子セルユニット２０側（＋Ｘ軸方向側）へ移動するのを規制する。同様に、支持部材４０は、原子セルユニット２０のケース２６の下面の形状に沿った設置面４４を有する。設置面４４には、段差部４５が形成されている。段差部４５は、ケース２６の端面と係合して、ケース２６が光学系ユニット３０側（−Ｘ軸方向側）へ移動するのを規制する。

このように、支持部材４０により、原子セルユニット２０および光学系ユニット３０の相対的な位置関係を規定することができる。そして、発光素子モジュール１０がホルダー
３４に対して固定されているため、原子セルユニット２０および光学系ユニット３０に対する発光素子モジュール１０の相対的な位置関係も規定されることとなる。ここで、ケース２６およびホルダー３４は、それぞれ、図示しないネジ等の固定部材により、支持部材４０に対して固定されている。また、支持部材４０は、図示しないネジ等の固定部材により、パッケージ６０に対して固定されている。支持部材４０は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されており、放熱性を有する。これにより、発光素子モジュール１０の放熱を効率的に行うことができる。

制御ユニット５０は、図３に示すように、回路基板５５と、回路基板５５に設けられている２つのコネクター５６ａ，５６ｂと、発光素子モジュール１０に接続されているリジット配線基板５７ａと、原子セルユニット２０に接続されているリジット配線基板５７ｂと、コネクター５６ａとリジット配線基板５７ａとを接続しているフレキシブル配線基板５８ａと、コネクター５６ｂとリジット配線基板５７ｂとを接続しているフレキシブル配線基板５８ｂと、回路基板５５を貫通している複数のリードピン５９と、を有している。

回路基板５５には、図示しないＩＣ（Integrated Circuit）チップが設けられている。ＩＣチップは、温度制御部５１ａ，５１ｂ，５４、光源制御部５２、および磁場制御部５３として機能する。回路基板５５には、支持部材４０が挿通されている貫通孔５５ａが設けられている。回路基板５５は、複数のリードピン５９を介して、パッケージ６０に対して支持されている。複数のリードピン５９は、それぞれ、パッケージ６０の内外を貫通しており、回路基板５５に電気的に接続されている。

なお、回路基板５５と発光素子モジュール１０とを電気的に接続する構成、および、回路基板５５と原子セルユニット２０とを電気的に接続する構成は、図示のコネクター５６ａ，５６ｂ、リジット配線基板５７ａ，５７ｂ、およびフレキシブル配線基板５８ａ，５８ｂに限定されず、それぞれ、他の公知のコネクターおよび配線であってもよい。また、ＩＣチップに含まれる機能の少なくとも一部が、回路基板５５等に配置された回路部品を含む回路によって実現されていてもよい。

パッケージ６０は、発光素子モジュール１０、原子セルユニット２０、光学系ユニット３０、支持部材４０、および制御ユニット５０を収容している。パッケージ６０は、支持部材４０が配置された基体６２と、基体６２と対向配置された蓋体６４と、を有している。パッケージ６０は、例えば、コバール等の金属材料で構成されており、磁気シールド性を有している。これにより、外部磁場が周波数信号生成装置１００の特性に悪影響を与えるのを低減することができる。なお、パッケージ６０内は、減圧されていてもよいし、大気圧であってもよい。

１．２． 原子セルユニット
次に、原子セルユニット２０を詳細に説明する。図４は、原子セルユニット２０を模式的に示す斜視図である。図５は、原子セルユニット２０を模式的に示す図４のＶ−Ｖ線断面図である。図６は、原子セルユニット２０を模式的に示す図４のＶＩ−ＶＩ線断面図である。なお、便宜上、図４では、ケース２６および窓部２７の図示を省略している。

原子セルユニット２０は、図４〜図６に示すように、原子セル２１と、受光素子２２と、第１温度制御素子２３ａと、第２温度制御素子２３ｂと、第１温度検出素子２４ａと、第２温度検出素子２４ｂと、コイル２５と、ケース２６と、窓部２７と、第１部材１４０と、第２部材１４２と、接続部材１５０，１５２，１５４，１５６と、を含む。

原子セル２１のＸ軸方向の大きさは、例えば、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは１ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。原子セル２１は、図５および図６に示すように、空間１１
０と、容器１２０と、を含む。空間１１０は、キャビティー１１２と、リザーバー１１４と、を含む。

キャビティー１１２は、例えば、アルカリ金属原子の飽和蒸気圧となっている。図示の例では、キャビティー１１２の形状は、円筒状である。リザーバー１１４は、連通孔１１６を介して、キャビティー１１２と連通している。リザーバーの体積は、キャビティー１１２の体積よりも小さい。図示の例では、リザーバー１１４の形状は、円筒状である。

容器１２０は、例えば、直方体の外形形状を有している。図示の例では、容器１２０は、第１面１２０ａと、第２面１２０ｂと、第３面１２０ｃと、第４面１２０ｄと、第５面１２０ｅと、第６面１２０ｆと、を有している。図示の例では、第１面１２０ａは−Ｘ軸方向側の面であり、第２面１２０ｂは＋Ｘ軸方向側の面であり、第３面１２０ｃは−Ｙ軸方向側の面であり、第４面１２０ｄは＋Ｙ軸方向側の面であり、第５面１２０ｅは−Ｚ軸方向側の面であり、第６面１２０ｆは＋Ｚ軸方向側の面である。

容器１２０は、本体部１２２と、窓部１２４，１２６と、を有している。本体部１２２には、Ｘ軸方向に沿って２つの貫通孔が設けられている。該２つの貫通孔は、それぞれ、キャビティー１１２およびリザーバー１１４を構成している。窓部１２４，１２６は、本体部１２２を挟んで設けられている。図示の例では、本体部１２２の−Ｘ軸方側の面に、窓部１２４が接合され、本体部１２２の＋Ｘ軸方側の面に、窓部１２６が接合されている。窓部１２４，１２６の形状は、板状である。本体部１２２のキャビティー１１２とリザーバー１１４との間に位置する部分には、連通孔１１６が設けられている。

本体部１２２の材質は、例えば、シリコン、ガラスなどである。本体部１２２は、例えば、シリコン基板やガラス基板などをエッチング等によって加工することにより形成される。窓部１２４，１２６は、光源１２から出射された光ＬＬを透過させる。窓部１２４，１２６の材質は、例えば、ガラスである。

原子セル２１は、気体のアルカリ金属原子が存在し、光源１２から出射された光ＬＬが通過する第１部分１３０と、液体のアルカリ金属原子２が存在する第２部分１３２と、を含む。

第１部分１３０は、第１空間部分１３０ａと、第１容器部分１３０ｂと、を有している。第１空間部分１３０ａは、空間１１０の光ＬＬが通過する部分である。図示の例では、キャビティー１１２は、第１空間部分１３０ａを含む。第１容器部分１３０ｂは、容器１２０の光ＬＬが通過する部分である。図示の例では、第１容器部分１３０ｂは２つ設けられ、窓部１２４は一方の第１容器部分１３０ｂを含み、窓部１２６は他方の第１容器部分１３０ｂを含む。

第２部分１３２は、第２空間部分１３２ａと、第２容器部分１３２ｂと、を有している。第２空間部分１３２ａは、空間１１０の液体のアルカリ金属原子２が存在する部分である。図示の例では、リザーバー１１４は、第２空間部分１３２ａを含む。第２容器部分１３２ｂは、容器１２０の液体のアルカリ金属原子２と接している部分である。図示の例では、第２容器部分１３２ｂは、本体部１２２のアルカリ金属原子２と接している面、および窓部１２６のアルカリ金属原子２と接している面である。

第１部材１４０は、容器１２０に配置されている。第１部材１４０の材質は、例えば、金属である。以下、第１部材１４０を、第１金属部材１４０とも言う。図示はしないが、第１金属部材１４０と容器１２０との間には、シリコングリスまたは熱伝導ゴムが配置されていてもよい。第１金属部材１４０は、第１温度制御素子２３ａの熱を、第１部分１３
０に伝えるための部材である。シリコングリスまたは熱伝導性ゴムを配置することで、第１金属部材１４０と容器１２０との間の空隙を減らし、第１金属部材１４０から容器１２０に熱を伝えやすくすることができる。

図示の例では、第１金属部材１４０は、第１面１２０ａの光ＬＬが通過する部分を除いた全面と、第２面１２０ｂの一部と、第３面１２０ｃの全面と、第４面１２０ｄの一部と、第５面１２０ｅの一部と、第６面１２０ｆの一部と、に配置されている。キャビティー１１２は、第１金属部材１４０の第５面１２０ｅに配置された部分と、第１金属部材１４０の第６面１２０ｆに配置された部分と、の間に位置している。

第１金属部材１４０は、第１部分１３０を包むように配置されている。第１金属部材１４０は、第１部分１３０の少なくとも一部を覆っている。図示の例では、第１部分１３０の第１空間部分１３０ａは、キャビティー１１２の第１空間部分１３０ａ以外の部分および容器１２０を介して、面１２０ｃ，１２０ｅ，１２０ｆに配置された第１金属部材１４０に覆われている。このように、「第１金属部材１４０が第１部分１３０を覆っている」とは、第１金属部材１４０が、他の部材や空間を介して間接的に第１部分１３０を覆っている場合と、第１金属部材１４０が、第１部分１３０と接して直接的に第１部分１３０を覆っている場合と、を含む。「第２金属部材１４２が第２部分１３２を覆っている」についても同様である。

第１金属部材１４０には、貫通孔１４１が設けられている。貫通孔１４１は、Ｘ軸方向に第１金属部材１４０を貫通している。貫通孔１４１は、２つ設けられている。２つの貫通孔１４１は、Ｘ軸方向からみて、それぞれ、第１面１２０ａおよび第２面１２０ｂの光ＬＬが通過する部分と重なる位置に設けられている。なお、図示はしないが、貫通孔１４１には、光ＬＬを透過させる部材が設けられていてもよい。

第２部材１４２は、容器１２０に配置されている。第２部材１４２の材質は、例えば、金属である。以下、第２部材１４２を、第２金属部材１４２とも言う。図示はしないが、第２金属部材１４２と容器１２０との間には、シリコングリスまたは熱伝導ゴムが配置されていてもよい。第２金属部材１４２は、第２温度制御素子２３ｂの熱を、第２部分１３２に伝えるための部材である。シリコングリスまたは熱伝導性ゴムを配置することで、第２金属部材１４２と容器１２０との間の空隙を減らし、例えば、第２金属部材１４２から容器１２０に熱を伝えやすくすることができる。

図示の例では、第２金属部材１４２は、第２面１２０ｂの一部と、第４面１２０ｄの一部と、第５面１２０ｅの一部と、第６面１２０ｆの一部と、に配置されている。第２部分１３２は、第２金属部材１４２の第５面１２０ｅに配置された部分と、第２金属部材１４２の第６面１２０ｆに配置された部分と、の間に位置している。

第２金属部材１４２は、第２部分１３２を包むように配置されている。第２金属部材１４２は、第２部分１３２の少なくとも一部を覆っている。図示の例では、第２部分１３２は、容器１２０を介して、第２金属部材１４２に覆われている。

第２金属部材１４２は、第１金属部材１４０と離間している。第１金属部材１４０と第２金属部材１４２との間には、空隙が設けられている。第１金属部材１４０と第２金属部材１４２との間の距離は、例えば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

第１金属部材１４０および第２金属部材１４２の材質は、ともにアルミニウムである。なお、金属部材１４０，１４２の材質は、アルミニウムに限定されず、例えば、銅、真鍮
などであってもよい。

第１温度制御素子２３ａは、第１金属部材１４０に配置されている。図示の例では、第１温度制御素子２３ａは、接続部材１５０によって第１金属部材１４０に接続されている。第１温度制御素子２３ａは、接続部材１５０によって第１金属部材１４０と熱的に接続されている。すなわち、第１温度制御素子２３ａの熱は、接続部材１５０を伝わって第１金属部材１４０に伝わる。第１温度制御素子２３ａは、接続部材１５０によって第１金属部材１４０に接合されていてもよい。図示の例では、第１温度制御素子２３ａは、第１金属部材１４０の−Ｙ軸方向側の面に設けられている。

第１温度制御素子２３ａは、第１部分１３０の温度を制御する。具体的には、第１温度制御素子２３ａは、第１温度検出素子２４ａの出力に基づく第１温度制御部５１ａからの信号に応じて熱を発し、第１部分１３０の温度を制御する。

第２温度制御素子２３ｂは、第２金属部材１４２に配置されている。図示の例では、第２温度制御素子２３ｂは、接続部材１５２によって第２金属部材１４２に接続されている。第２温度制御素子２３ｂは、接続部材１５２によって第２金属部材１４２と熱的に接続されている。すなわち、第２温度制御素子２３ｂの熱は、接続部材１５２を伝わって第２金属部材１４２に伝わる。第２温度制御素子２３ｂは、接続部材１５２によって第２金属部材１４２に接合されていてもよい。図示の例では、第２温度制御素子２３ｂは、第２金属部材１４２の＋Ｘ軸方向側の面に設けられている。

第２温度制御素子２３ｂは、第２部分１３２の温度を第１部分１３０の温度よりも低い温度に制御する。具体的には、第２温度制御素子２３ｂは、第２温度検出素子２４ｂの出力に基づく第２温度制御部５１ｂからの信号に応じて熱を発し、第２部分１３２の温度を第１部分１３０の温度よりも低い温度に制御する。

第１温度制御素子２３ａおよび第２温度制御素子２３ｂは、ともにヒーターであり、例えば温度の制御において同じ特性を有していてもよい。なお、温度制御素子２３ａ，２３ｂは、ヒーターに限定されず、例えば、ペルチェ素子などであってもよい。

第１温度検出素子２４ａは、第１金属部材１４０に配置されている。図示の例では、第１温度検出素子２４ａは、接続部材１５４によって第１金属部材１４０に接続されている。第１温度検出素子２４ａは、接続部材１５４によって第１金属部材１４０と熱的に接続されている。すなわち、第１金属部材１４０の熱は、接続部材１５４を伝わって第１温度検出素子２４ａに伝わる。第１温度検出素子２４ａは、接続部材１５４によって第１金属部材１４０に接合に接続されていてもよい。図示の例では、第１温度検出素子２４ａは、第１金属部材１４０の−Ｙ軸方向側の面に設けられている。

第１温度検出素子２４ａは、第１部分１３０の温度を検出する。温度の検出は、第１温度検出素子２４ａが第１部分１３０の温度を直接測定してもよいし、第１温度検出素子２４ａが他の部材等を介して、間接的に第１部分１３０の温度を測定してもよい。例えば、第１温度検出素子２４ａで直接検出される温度と、第１部分１３０の温度と、に差がある場合であっても、該差を予め測定しておくことにより、第１温度検出素子２４ａで直接検出された温度から、第１温度検出素子２４ａは、第１部分１３０の温度を間接的に推定してもよい。この温度を間接的に検出することは、第２温度検出素子２４ｂが第２部分１３２の温度を検出することについても同様である。また、このような温度に差があることを前提として、第１温度制御素子２３ａおよび第２温度制御素子２３ｂを制御してもよい。

第２温度検出素子２４ｂは、第２金属部材１４２に配置されている。図示の例では、第
２温度検出素子２４ｂは、接続部材１５６によって第２金属部材１４２に接続されている。第２温度検出素子２４ｂは、接続部材１５６によって第２金属部材１４２と熱的に接続されている。すなわち、第２金属部材１４２の熱は、接続部材１５６を伝わって第２温度検出素子２４ｂに伝わる。第２温度検出素子２４ｂは、接続部材１５６によって第２金属部材１４２に接合されていてもよい。図示の例では、第２温度検出素子２４ｂは、第２金属部材１４２の＋Ｘ軸方向側の面に設けられている。第２温度検出素子２４ｂは、第２部分１３２の温度を検出する。接続部材１５０，１５２，１５４，１５６は、例えば、シリコングリスである。

第１温度検出素子２４ａおよび第２温度検出素子２４ｂは、ともにサーミスターであり、例えば温度の検出において同じ特性を有していてもよい。なお、温度検出素子２４ａ，２４ｂは、サーミスターに限定されず、熱電対であってもよい。

第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとの間の距離Ｄ１と、第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとの間の距離Ｄ２とは、異なる。距離Ｄ１は、第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとの間の最短距離である。距離Ｄ２は、第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとの間の最短距離である。図示の例では、距離Ｄ２は、距離Ｄ１よりも小さい。例えば、第１温度制御素子２３ａから、接続部材１５０、第１金属部材１４０の外表面、および接続部材１５４を通って、第１温度検出素子２４ａまで至る最短経路Ｋ１と、第２温度制御素子２３ｂから、接続部材１５２、第２金属部材１４２の外表面、および接続部材１５６を通って、第２温度検出素子２４ｂまで至る最短経路Ｋ２とは、異なる。最短経路Ｋ２は、最短経路Ｋ１よりも小さい。

なお、別の例として、距離Ｄ１を、距離Ｄ２よりも小さくしてもよい。この場合、第１温度制御素子２３ａが発した熱が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間は、第２温度制御素子２３ｂが発した熱が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間よりも短い。したがって、周波数信号生成装置１００では、第１部分１３０を、第２部分１３２よりも速く、第２部分よりも高い温度に保つことができる。これにより、例えば、アルカリ金属原子は、第１部分１３０および第２部分１３２のうち、第１部分１３０で相対的に析出しにくくできる。したがって、第１部分１３０にアルカリ金属原子が析出することを抑制することができる。

第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとは、熱的に接続されている。第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとは、熱的に接続されている。第１温度制御素子２３ａと第２温度検出素子２４ｂとは、熱的に接続されている。第２温度制御素子２３ｂと第１温度検出素子２４ａとは、熱的に接続されている。ここで、「温度制御素子と温度検出素子とは、熱的に接続されている」とは、温度制御素子の温度制御によって生じた、温度検出素子が温度を検出する位置の温度変化が、温度検出素子の分解能以上であることをいう。上記のように、原子セル２１のＸ軸方向の大きさは１ｍｍ以上５０ｍｍ以下と小さく、第１金属部材１４０と第２金属部材１４２との間の距離は０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下と小さい。そのため、第１金属部材１４０と第２金属部材１４２とが離間していても、例えば、第１温度制御素子２３ａが発した熱は、金属部材１４０，１４２間の空隙や、容器１２０、ケース２６などを伝わって、第２温度検出素子２４ｂに伝わる。

ケース２６は、原子セル２１、受光素子２２、温度制御素子２３ａ，２３ｂ、温度検出素子２４ａ，２４ｂ、金属部材１４０，１４２、および接続部材１５０，１５２，１５４，１５６を収容している。図示の例では、ケース２６と金属部材１４０，１４２とは、接触しているが、ケース２６と金属部材１４０，１４２との間に他の部材が設けられていてもよい。なお、コイル２５の位置は、特に限定されない。

ケース２６の材質は、例えば、コバール、パーマロイ等のＦｅ−Ｎｉ合金などである。ケース２６は、磁気シールド性を有し、原子セル２１内のアルカリ金属原子を外部磁場から遮断することができる。これにより、コイル２５の磁場のケース２６内での安定性の向上を図ることができる。

なお、温度制御素子２３ａ，２３ｂが磁場を発生させる場合は、トランジスターのコレクター面、磁気シールド性を有する材料で構成された温度制御素子２３ａ，２３ｂを収容する容器、または当該容器にニクロム線を円状に巻きつけたものなどによって、該磁場の影響を低減することができる。なお、温度制御素子２３ａ，２３ｂを収容する容器の材料としては、ケース２６と同様の材料を用いることができる。

ケース２６には貫通孔が設けれ、該貫通孔に窓部２７が設けられている。窓部２７は、光ＬＬを透過する。窓部２７の材質は、例えば、ガラスである。

ここで、図７は、第１部分１３０の温度制御ループＬ１の機能ブロック図である。温度制御ループＬ１は、図７に示すように、例えば、第１温度検出素子２４ａと、第１回路１６０ａと、第１温度制御素子２３ａと、を含む。第１回路１６０ａは、第１温度検出素子２４ａの出力に応じた信号を、第１温度制御素子２３ａに出力する。第１温度制御素子２３ａは、第１回路１６０ａからの信号に応じた熱を発する。第１温度制御素子２３ａから発せられた熱は、接続部材１５０、第１金属部材１４０、および接続部材１５４を伝わって、第１温度検出素子２４ａに伝わる。第１温度検出素子２４ａは、第１温度制御素子２３ａが発した熱に応じて、再び第１回路１６０ａに信号を出力する。このように、温度制御ループＬ１は、フィードバックループを形成している。温度制御ループＬ１は、上記のように、例えば、第１温度制御素子２３ａから発せられた熱の経路となる第１金属部材１４０および接続部材１５０，１５４を含む。

図８は、第１温度検出素子２４ａおよび第１回路１６０ａを説明するための回路図である。以下では、温度検出素子２４ａ，２４ｂをサーミスターとして説明する。第１温度検出素子２４ａは、図８に示すように、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３とともに温度検出回路１６２ａを構成している。温度検出回路１６２ａは、ブリッジ回路である。第１温度検出素子２４ａは、周辺の温度に応じて抵抗が変化する。温度検出回路１６２ａは、第１温度検出素子２４ａの周辺の温度変化を、電圧に変換して第１回路１６０ａに出力する。電源電圧Ｖａは、例えば、３．３Ｖである。

第１回路１６０ａは、オペアンプ１６１と、抵抗Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６と、を含む。第１回路１６０ａは、反転増幅回路である。第１回路１６０ａのゲインＧは、Ｇ＝Ｒ６／Ｒ４で表される。第１回路１６０ａは、温度検出回路１６２ａからの電圧の極性を反転させ、かつ増幅させて、第１温度制御素子２３ａに信号（例えば電流）を出力する。なお、第１回路１６０ａおよび温度検出回路１６２ａの第１温度検出素子２４ａ以外の部品は、例えば、第１温度制御部５１ａに含まれていてもよい。

図９は、第２部分１３２の温度制御ループＬ２の機能ブロック図である。温度制御ループＬ２は、図９に示すように、例えば、第２温度検出素子２４ｂと、第２回路１６０ｂと、第２温度制御素子２３ｂと、を含む。第２回路１６０ｂは、第２温度検出素子２４ｂの出力に応じた信号を、第２温度制御素子２３ｂに出力する。第２温度制御素子２３ｂは、第２回路１６０ｂからの信号に応じた熱を発する。第２温度制御素子２３ｂから発せられた熱は、接続部材１５２、第２金属部材１４２、および接続部材１５６を伝わって、第２温度検出素子２４ｂに伝わる。第２温度検出素子２４ｂは、第２温度制御素子２３ｂが発した熱に応じて、再び第２回路１６０ｂに信号を出力する。このように、温度制御ループＬ２は、フィードバックループを形成している。温度制御ループＬ２は、上記のように、
例えば、第２温度制御素子２３ｂから発せられた熱の経路となる第２金属部材１４２および接続部材１５２，１５６を含む。

第２温度検出素子２４ｂおよび第２回路１６０ｂは、例えば、図８に示した回路図と同様の回路を構成する。第２回路１６０ｂおよび第２温度検出素子２４ｂ以外の部品は、例えば、第２温度制御部５１ｂに含まれていてもよい。

図１０は、温度制御ループＬ１，Ｌ２の位相を説明するための図である。図１０において、横軸は時間であり、縦軸は温度制御素子２３ａ，２３ｂに入力される信号である電流の大きさである。温度制御ループＬ１，Ｌ２では、図１０に示すように、例えば、オーバーシュートを繰り返した後、一定の電流Ｉ_Ａが温度制御素子２３ａ，２３ｂに供給される。なお、図１０では、第１回路１６０ａのゲインと第２回路１６０ｂのゲインとが同じ場合を示している。

上記のように、第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとの間の距離Ｄ１と、第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとの間の距離Ｄ２とは、異なる。具体的には、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも小さい。そのため、第２温度制御素子２３ｂの温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間は、第１温度制御素子２３ａの温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間よりも短い。例えば、第２温度制御素子２３ｂが発した熱が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間は、第１温度制御素子２３ａが発した熱が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間よりも短い。したがって、図１０に示すように、オーバーシュートを繰り返す際に、例えば、温度制御素子２３ｂに入力される信号の周期Ｔ２は、温度制御素子２３ａに入力される信号の周期Ｔ１よりも短い。すなわち、温度制御素子２３ａに入力される信号の位相と、温度制御素子２３ｂに入力される信号の位相とは、異なる。言い換えると、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とは、異なる。なお、本明細書では、説明のためにオーバーシュートが生じる例を示しているが、オーバーシュートが少ない場合や、オーバーシュートが実質的に無い場合も、同様の効果が得られる。

周波数信号生成装置１００は、例えば、以下の特徴を有する。

周波数信号生成装置１００では、第１部分１３０の温度制御ループＬ１の位相と、第２部分１３２の温度制御ループＬ２の位相とは、異なる。そのため、周波数信号生成装置１００では、第１温度制御素子２３ａと第２温度検出素子２４ｂとが熱的に接続され、かつ第２温度制御素子２３ｂと第１温度検出素子２４ａとが熱的に接続されていても、第１部分の温度制御ループの位相と第２部分の温度制御ループの位相とが一致している場合よりも、温度制御ループＬ１と温度制御ループＬ２とが互いに干渉することを抑制し、第１部分１３０と第２部分１３２とを独立に制御することができる。したがって、周波数信号生成装置１００では、原子セル２１の温度が不安定化することを抑制でき、例えば原子セル２１の温度を所望の値に保つことができる。そのため、周波数信号生成装置１００では、原子セル２１の光ＬＬが通過する第１容器部分１３０ｂに、アルカリ金属原子が析出して膜が形成され光ＬＬの透過率が変化することを抑制することができる。その結果、周波数信号生成装置１００では、周波数安定度を向上させることができる。

例えば、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが同じであると、温度制御ループＬ１，Ｌ２が互いに干渉する可能性がある。すると、温度が発振する等して所望の温度に収束しにくくなり、原子セル２１の温度を所望の値に保つことが困難となる。

さらに、周波数信号生成装置１００では、大型の保温筒を設けなくても第１部分１３０
と第２部分１３２とを独立に制御することができるため、小型化を図ることができる。また、第１部分１３０と第２部分１３２との距離を十分に大きくできなくても、原子セル２１の温度が不安定化することを抑制できるため、周波数信号生成装置１００の小型化を図ることができる。

周波数信号生成装置１００では、第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとの間の距離Ｄ１と、第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとの間の距離Ｄ２とは、異なる。そのため、周波数信号生成装置１００では、第１温度制御素子２３ａの温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間と、第２温度制御素子２３ｂの温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間とは、異なる。例えば、第１温度制御素子２３ａが発した熱が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間と、第２温度制御素子２３ｂが発した熱が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間とは、異なる。これにより、周波数信号生成装置１００では、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。

周波数信号生成装置１００では、距離Ｄ２は距離Ｄ１よりも小さい。そのため、周波数信号生成装置１００では、第２温度制御素子２３ｂが発した熱が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間は、第１温度制御素子２３ａが発した熱が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間よりも短い。したがって、周波数信号生成装置１００では、第２部分１３２を第１部分１３０よりも速く所望の温度に収束させることができる。第１部分１３０は、第２部分１３２が所望の温度に達した後に、第２部分１３２よりも高い温度に達する。これにより、例えば、第１部分１３０の気体のアルカリ金属原子の蒸気圧を安定させることができ、かつ、第２部分１３２近傍で余剰のアルカリ金属原子を析出させることができるので、第１部分１３０にアルカリ金属原子が析出することを抑制することができる。

周波数信号生成装置１００では、第１部分１３０の少なくとも一部を覆う第１金属部材１４０と、第２部分１３２の少なくとも一部を覆う、第１金属部材１４０と離間した第２金属部材１４２と、を含む。そのため、周波数信号生成装置１００では、第１金属部材１４０がない場合よりも第１部分１３０の温度を安定させやすく、第２金属部材１４２がない場合よりも第２部分１３２の温度を安定させやすい。さらに、第１金属部材１４０と第２金属部材１４２とが離間していることにより、第１部材１４０と第２部材１４２との間での熱の移動を抑制できるので、原子セル２１の温度が不安定化することを抑制できる。

なお、図示はしないが、本発明に係る原子セルは、リザーバー１１４および連通孔１１６を含んでいなくてもよい。言い換えると、本体部１２２のキャビティー１１２とリザーバー１１４とを仕切る構造は、設けられていなくてもよい。

また、図示はしないが、本発明に係る周波数信号生成装置は、３つ以上の温度制御素子および３つ以上の温度検出素子を含んでいてもよい。例えば、第１部分１３０の温度を制御する温度制御素子、および第１部分１３０の温度を検出する温度検出素子を、それぞれ２つ設けることにより、より精度よく第１部分１３０の温度を制御することができる。

２． 第２実施形態
２．１． 周波数信号生成装置
次に、第２実施形態に係る周波数信号生成装置について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第２実施形態に係る周波数信号生成装置２００の原子セルユニット２０を模式的に示す断面図である。なお、図１１では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

以下、第２実施形態に係る周波数信号生成装置２００において、上述した周波数信号生
成装置１００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

上述した周波数信号生成装置１００では、図５に示すように、第１温度制御素子２３ａと第１温度検出素子２４ａとの間の距離Ｄ１と、第２温度制御素子２３ｂと第２温度検出素子２４ｂとの間の距離Ｄ２とは、異なっていた。これに対し、周波数信号生成装置２００では、距離Ｄ１と距離Ｄ２とは、同じである。

周波数信号生成装置２００では、第１金属部材１４０の熱伝導率と、第２金属部材１４２の熱伝導率とは、異なっていてもよい。そのため、周波数信号生成装置２００では、第１温度制御素子２３ａの温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子２４ａに伝わる第１時間と、第２温度制御素子２３ｂの温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子２４ｂに伝わる第２時間と、を異ならせることができる。これにより、周波数信号生成装置２００では、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。例えば、第１金属部材１４０の材質はパーマロイであり、第２金属部材１４２の材質はアルミニウムである。

周波数信号生成装置２００では、接続部材１５０の熱伝導率と、接続部材１５２の熱伝導率とは、異なっていてもよい。これにより、周波数信号生成装置２００では、第１時間と第２時間とを異ならせることができ、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。例えば、接続部材１５０，１５２の材質を異ならせることにより、接続部材１５０，１５２の熱伝導率を異ならせることができる。例えば、接続部材１５２の熱伝導率は、接続部材１５０の熱伝導率よりも大きい。接続部材１５０の材料としては、例えば、アルミニウム、真鍮、パーマロイ、シリコングリス、熱伝導性ゴム等のうち、少なくとも１つの材料を用いることができる。また、接続部材１５２の材料としては、接続部材１５０の材料と同様の材料のうち、接続部材１５０に用いたものとは熱伝導率が異なる少なくとも１つの材料を用いることができる。また、接続部材１５０および接続部材１５２の材料として、同じ材質で熱伝導率が異なる材料、例えば熱伝導率が相対的に大きいシリコングリスと熱伝導率が相対的に小さいシリコングリスと、をそれぞれ選択してもよい。

周波数信号生成装置２００では、接続部材１５４の熱伝導率と、接続部材１５６の熱伝導率とは、異なっていてもよい。これにより、周波数信号生成装置２００では、第１時間と第２時間とを異ならせることができ、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。例えば、接続部材１５４，１５６の材質を異ならせることにより、接続部材１５４，１５６の熱伝導率を異ならせることができる。例えば、接続部材１５６の熱伝導率は、接続部材１５４の熱伝導率よりも大きい。接続部材１５４の材料としては、例えば、アルミニウム、真鍮、パーマロイ、シリコングリス、熱伝導性ゴム等のうち、少なくとも１つの材料を用いることができる。また、接続部材１５６の材料としては、接続部材１５４の材料と同様の材料のうち、接続部材１５６に用いたものとは熱伝導率が異なる少なくとも１つの材料を用いることができる。また、接続部材１５４および接続部材１５６の材料として、同じ材質で熱伝導率が異なる材料、例えば熱伝導率が相対的に大きいシリコングリスと熱伝導率が相対的に小さいシリコングリスと、をそれぞれ選択してもよい。

以上のように、周波数信号生成装置２００では、下記の第１条件、第２条件、および第３条件のうちの１つ以上を満たすことにより、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを異ならせることができる。

第１条件：金属部材１４０，１４２の熱伝導率が異なること。
第２条件：接続部材１５０，１５２の熱伝導率が異なること。
第３条件：接続部材１５４，１５６の熱伝導率が異なること。

なお、各部材１４０，１４２，１５０，１５２，１５４，１５６の熱伝導率は、各部材１４０，１４２，１５０，１５２，１５４，１５６の材質によって決定される。

また、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが異なれば、上述した周波数信号生成装置１００において、第１条件、第２条件、および第３条件のうちの１つ以上を満たしてもよい。

第１条件、第２条件、および第３条件のいずれにおいても、一方の熱伝導率が他方の熱伝導率と異なっていれば、どちらの熱伝導率が相対的に大きくても、温度制御ループＬ１と温度制御ループＬ２との干渉を抑制することができる。なお、第１条件、第２条件、および第３条件のいずれにおいても、第２部分１３２に対応する部材、すなわち金属部材１４２、接続部材１５２、または接続部材１５６の熱伝導率が第１部分１３０に対応する部材、すなわち金属部材１４０、接続部材１５０、または接続部材１５４の熱伝導率よりも大きければ、第２部分１３２の温度を速く安定化させることができる。

２．２． 周波数信号生成装置の変形例
次に、第２実施形態の変形例に係る周波数信号生成装置について説明する。以下、第２実施形態の変形例に係る周波数信号生成装置において、上述した周波数信号生成装置２００の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。

上述した周波数信号生成装置２００では、第１条件、第２条件、および第３条件のうちの１つ以上を満たした。これに対し、変形例に係る周波数信号生成装置では、第１回路１６０ａのゲインと第２回路１６０ｂとのゲインとは、異なる。これにより、変形例に係る周波数信号生成装置では、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを異ならせることができる。

例えば、第２回路１６０ｂのゲインが第１回路１６０ａのゲインよりも大きいと、第２温度検出素子２４ｂの出力に応じた信号の強度を、第１温度検出素子２４ａの出力に応じた信号の強度に比べて、大きくすることができ、第２温度制御素子２３ｂに入力される信号の強度を、第１温度制御素子２３ａに入力される信号の強度に比べて、大きくすることができる。そのため、第２温度検出素子２４ｂの出力に対する第２温度制御素子２３ｂの応答速度を、第１温度検出素子２４ａの出力に対する第１温度制御素子２３ａの応答速度を、速くすることができる。したがって、図１２に示すように、オーバーシュートを繰り返す際に、例えば、温度制御素子２３ｂに入力される信号の周期Ｔ２は、温度制御素子２３ａに入力される信号の周期Ｔ１よりも短い。すなわち、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とは、異なる。

なお、第１回路１６０ａのゲインを第２回路１６０ｂのゲインよりも大きくしてもよい。この場合、第１温度検出素子２４ａの出力に対する第１温度制御素子２３ａの応答速度を、第２温度検出素子２４ｂの出力に対する第２温度制御素子２３ｂの応答速度を、速くすることができる。したがって、変形例に係る周波数信号生成装置では、第１部分１３０を、第２部分１３２よりも速く、第２部分よりも高い温度に保つことができる。これにより、例えば、アルカリ金属原子は、第１部分１３０および第２部分１３２のうち、第１部分１３０で相対的に析出しにくくできる。したがって、第１部分１３０にアルカリ金属原子が析出することを抑制することができる。

なお、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが異なれば、上述した周波数信号生成装置１００において、第１回路１６０ａのゲインと第２回路１６０ｂとの
ゲインとは、異なってもよいし、上述した周波数信号生成装置２００において、第１回路１６０ａのゲインと第２回路１６０ｂとのゲインとは、異なってもよい。

３． 第３実施形態
次に、第３実施形態に係る周波数信号生成装置について、図面を参照しながら説明する。図１３は、第３実施形態に係る周波数信号生成装置３００の原子セルユニット２０を模式的に示す断面図である。なお、図１３では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

上述した周波数信号生成装置１００では、図５に示すように、第１温度制御素子２３ａは、第１金属部材１４０に配置されていた。

これに対し、周波数信号生成装置３００では、図１３に示すように、第１温度制御素子２３ａは、ケース２６に配置されている。ケース２６の熱伝導率と、第２金属部材１４２の熱伝導率とは、異なる。そのため、周波数信号生成装置３００では、第１温度制御素子２３ａの温度制御によって生じた温度変化が第１温度検出素子２４ａに伝わる時間と、第２温度制御素子２３ｂの温度制御によって生じた温度変化が第２温度検出素子２４ｂに伝わる時間とは、異なる。これにより、周波数信号生成装置３００では、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。

なお、第１温度制御素子２３ａを第１金属部材１４０に配置させ、第２温度制御素子２３ｂをケース２６に配置させても、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とを、異ならせることができる。しかし、第２部分１３２の温度を、第１部分１３０の温度よりも精度よく制御することを考慮すると、第２温度制御素子２３ｂは、ケース２６よりも第２部分１３２に近い第２金属部材１４２に配置されていることが好ましい。

また、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが異なれば、上述した周波数信号生成装置２００において、第１温度制御素子２３ａがケース２６に配置されていてもよいし、第２実施形態の変形例に係る周波数信号生成装置において、第１温度制御素子２３ａがケース２６に配置されていてもよい。

４． 第４実施形態
次に、第４実施形態に係る周波数信号生成システム６００について、図面を参照しながら説明する。周波数信号生成システム６００は、クロック伝送システム（タイミングサーバー）６００ということもできる。図１４は、クロック伝送システム６００を示す概略構成図である。

本発明に係るクロック伝送システムは、本発明に係る周波数信号生成装置を含む。以下では、一例として、周波数信号生成装置１００を含むクロック伝送システム６００について説明する。

クロック伝送システム６００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。

クロック伝送システム６００は、図１４に示すように、Ａ局（上位（Ｎ系））のクロック供給装置６０１およびＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）装置６０２と、Ｂ局（上位（Ｅ系））のクロック供給装置６０３およびＳＤＨ装置６０４と、Ｃ局（下位）のクロック供給装置６０５およびＳＤＨ装置６０６，６０７と、を備える。クロック供給装置６０１は、周波数信号生成装置１００を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。クロッ
ク供給装置６０１内の周波数信号生成装置１００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６０８，６０９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。

ＳＤＨ装置６０２は、クロック供給装置６０１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６０５に伝送する。クロック供給装置６０３は、周波数信号生成装置１００を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置６０３内の周波数信号生成装置１００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６０８，６０９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。

ＳＤＨ装置６０４は、クロック供給装置６０３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６０５に伝送する。クロック供給装置６０５は、クロック供給装置６０１，６０３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。

クロック供給装置６０５は、通常、クロック供給装置６０１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６０５は、クロック供給装置６０３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６０６は、クロック供給装置６０５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６０７は、クロック供給装置６０５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。

周波数信号生成システム６００は、周波数信号生成装置１００を含む。そのため、周波数信号生成システム６００は、原子セル２１の温度が不安定化することを抑制ができる。

なお、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが異なる周波数信号生成装置は、原子発振器以外に、例えば磁気センサーであってもよい。

また、温度制御ループＬ１の位相と温度制御ループＬ２の位相とが異なる周波数信号生成装置を含む周波数信号生成システムは、クロック伝送システム以外に、各種電子機器や通信システム等であってもよい。例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、デジタルスチルカメラ、液体吐出装置（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、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、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、心磁計）、魚群探知機、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）基準周波数標準器、各種測定機器、計器類（例えば、自動車、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、地上デジタル放送システム、携帯電話基地局、移動体（自動車、航空機、船舶等）であってもよい。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び
結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２…液体のアルカリ金属原子、１０…発光素子モジュール、１１…ペルチェ素子、１２…発光素子、１３…温度センサー、１４…パッケージ、２０…原子セルユニット、２１…原子セル、２２…受光素子、２３ａ…第１温度制御素子、２３ｂ…第２温度制御素子、２４ａ…第１温度検出素子、２４ｂ…第２温度検出素子、２５…コイル、２６…ケース、２７…窓部、３０…光学系ユニット、３１…減光フィルター、３２…レンズ、３３…１／４波長板、３４…ホルダー、３５…貫通孔、４０…支持部材、４２…設置面、４３…段差部、４４…設置面、４５…段差部、５０…制御ユニット、５１ａ…第１温度制御部、５１ｂ…第２温度制御部、５２…光源制御部、５３…磁場制御部、５４…第３温度制御部、５５…回路基板、５５ａ…貫通孔、５６ａ，５６ｂ…コネクター、５７ａ，５７ｂ…リジット配線基板、５８ａ，５８ｂ…フレキシブル配線基板、５９…リードピン、６０…パッケージ、６２…基体、６４…蓋体、１００…周波数信号生成装置、１１０…空間、１１２…キャビティー、１１４…リザーバー、１１６…連通孔、１２０…容器、１２０ａ…第１面、１２０ｂ…第２面、１２０ｃ…第３面、１２０ｄ…第４面、１２０ｅ…第５面、１２０ｆ…第６面、１２２…本体部、１２４，１２６…窓部、１３０…第１部分、１３０ａ…第１空間部分、１３０ｂ…第１容器部分、１３２…第２部分、１３２ａ…第２空間部分、１３２ｂ…第２容器部分、１４０…第１金属部材、１４１…貫通孔、１４２…第２金属部材、１５０，１５２，１５４，１５６…接続部材、１６０ａ…第１回路、１６０ｂ…第２回路、１６１…オペアンプ、１６２ａ…温度検出回路、２００，３００…周波数信号生成装置、６００…周波数信号生成システム、６０１…クロック供給装置、６０２…ＳＤＨ装置、６０３…クロック供給装置、６０４…ＳＤＨ装置、６０５…クロック供給装置、６０６，６０７…ＳＤＨ装置、６０８，６０９…マスタークロック

Claims (11)

1. 光源と、
   気体のアルカリ金属原子が存在し、前記光源から出射された光が通過する第１部分と、液体のアルカリ金属原子が存在する第２部分と、を含む原子セルと、
   前記第１部分の温度を制御する第１温度制御素子と、
   前記第２部分の温度を前記第１部分の温度よりも低い温度に制御する第２温度制御素子と、
   前記第１部分の温度を検出する第１温度検出素子と、
   前記第２部分の温度を検出する第２温度検出素子と、
   を含み、
   前記第１温度制御素子と前記第２温度検出素子とは、熱的に接続され、
   前記第２温度制御素子と前記第１温度検出素子とは、熱的に接続され、
   前記第１温度制御素子および前記第１温度検出素子を含む前記第１部分の温度制御ループの位相と、前記第２温度制御素子および前記第２温度検出素子を含む前記第２部分の温度制御ループの位相とは、異なる、周波数信号生成装置。
2. 請求項１において、
   前記第１温度制御素子と前記第１温度検出素子との間の距離と、前記第２温度制御素子と前記第２温度検出素子との間の距離とは、異なる、周波数信号生成装置。
3. 請求項１または２において、
   前記第２温度制御素子と前記第２温度検出素子との間の距離は、前記第１温度制御素子と前記第１温度検出素子との間の距離よりも小さい、周波数信号生成装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項において、
   前記第１部分の少なくとも一部を覆う第１部材と、
   前記第２部分の少なくとも一部を覆う、前記第１部材と離間した第２部材と、
   を含む、周波数信号生成装置。
5. 請求項４において、
   前記第１温度制御素子は、前記第１部材に配置され、
   前記第２温度制御素子は、前記第２部材に配置され、
   前記第１部材の熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なる、周波数信号生成装置。
6. 請求項４または５において、
   前記第１温度制御素子は、第１接続部材によって前記第１部材に接続され、
   前記第２温度制御素子は、第２接続部材によって前記第２部材に接続され、
   前記第１接続部材の熱伝導率と、前記第２接続部材の熱伝導率とは、異なる、周波数信号生成装置。
7. 請求項４において、
   前記第１温度検出素子は、前記第１部材に配置され、
   前記第２温度検出素子は、前記第２部材に配置され、
   前記第１部材の熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なる、周波数信号生成装置。
8. 請求項４または７において、
   前記第１温度検出素子は、第１接続部材によって前記第１部材に接続され、
   前記第２温度制御素子は、第２接続部材によって前記第２部材に接続され、
   前記第１接続部材の熱伝導率と、前記第２接続部材の熱伝導率とは、異なる、周波数信号生成装置。
9. 請求項４において、
   前記原子セル、前記第１部材、および前記第２部材を収容しているケースを含み、
   前記第１温度制御素子は、前記ケースに配置され、
   前記第２温度制御素子は、前記第２部材に配置され、
   前記ケースの熱伝導率と、前記第２部材の熱伝導率とは、異なる、周波数信号生成装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項において、
    前記第１部分の温度制御ループは、前記第１温度検出素子の出力に応じた信号を、前記第１温度制御素子に出力する第１回路を含み、
    前記第２部分の温度制御ループは、前記第２温度検出素子の出力に応じた信号を、前記第２温度制御素子に出力する第２回路を含み、
    前記第１回路のゲインと前記第２回路のゲインとは、異なる、周波数信号生成装置。
11. 周波数信号生成装置を含む、周波数信号生成システムであって、
    前記周波数信号生成装置は、
    光源と、
    気体のアルカリ金属原子が存在し、前記光源から出射された光が通過する第１部分と、液体のアルカリ金属原子が存在する第２部分と、を含む原子セルと、
    前記第１部分の温度を制御する第１温度制御素子と、
    前記第２部分の温度を前記第１部分の温度よりも低い温度に制御する第２温度制御素子と、
    前記第１部分の温度を検出する第１温度検出素子と、
    前記第２部分の温度を検出する第２温度検出素子と、
    を含み、
    前記第１温度制御素子と前記第２温度検出素子とは、熱的に接続され、
    前記第２温度制御素子と前記第１温度検出素子とは、熱的に接続され、
    前記第１温度制御素子および前記第１温度検出素子を含む前記第１部分の温度制御ループの位相と、前記第２温度制御素子および前記第２温度検出素子を含む前記第２部分の温度制御ループの位相とは、異なる、周波数信号生成システム。

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