JP2021022891A - 原子発振器および周波数信号生成システム - Google Patents

Abstract

【課題】アルカリ金属原子の第１部分への付着を起こり難くすることができる原子発振器を提供する。【解決手段】発光素子と、前記発光素子から出射された光を透過させる第１部分と、前記第１部分と異なる第２部分と、を有し、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、前記原子セルを加熱するヒーターと、前記発光素子、前記原子セル、および前記ヒーターを収容している容器と、前記第２部分と前記容器とを接続した第１状態と、前記第２部分と前記容器とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、前記第２部分と前記容器との間の熱抵抗を変化させるスイッチと、を含む、原子発振器。【選択図】図２

Description

本発明は、原子発振器および周波数信号生成システムに関する。

長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、セシウム等の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。原子発振器は、発光素子と、アルカリ金属原子が封入された原子セルと、を含む。発光素子から出射された光は、原子セルの窓部を通過して、原子セル内のアルカリ金属原子を照射する。

原子発振器では、原子セル内に温度差が生じるようにヒーターによって原子セルを加熱する。これにより、原子セル内には、気体のアルカリ金属原子と液体のアルカリ金属原子とが存在する。そのため、気体のアルカリ金属原子が原子セルの壁部との反応等により減少した場合、液体のアルカリ金属原子が気化して、気体のアルカリ金属原子の濃度を一定に保つことができる。

しかし、例えばヒーターの電源が切断されると、原子セル内の温度差は、解消してしまう。特に、原子セルの窓部は、環境の影響を受け易く、温度が速く低下する。そのため、原子セルの窓部にアルカリ金属原子が付着することがある。窓部にアルカリ金属原子が付着すると、再びヒーターの電源が投入されたときに、窓部における付着を解消するのに時間がかかる。

例えば特許文献１には、セルのうち直線偏光が透過する第１領域の温度、およびセルのうち直線偏光が透過しない領域であって、予め定められた第２領域のうち、少なくとも一方の温度に関する値が予め定められた条件を満たす場合に、第１領域よりも第２領域の温度が低く、かつ、第１領域と第２領域との温度差が予め定められた閾値を上回るように、温度差を制御することが記載されている。特許文献１では、このような２つの領域の温度制御で温度差を確保することにより、アルカリ金属原子の窓部への付着を起こり難くしている。

特開２０１２−１５４８７６号公報

以上のように、原子発振器においては、アルカリ金属原子の窓部への付着を減らしたいという要求がある。そこで、原子発振器において、アルカリ金属原子の窓部への付着が起こり難い新たな手法を提案する。

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。

本適用例に係る原子発振器は、発光素子と、前記発光素子から出射された光を透過させる第１部分と、前記第１部分と異なる第２部分と、を有し、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、前記原子セルを加熱するヒーターと、前記発光素子、前記原子セル、および前記ヒーターを収容している容器と、前記第２部分と前記容器とを接続した第１状態と、前記第２部分と前記容器とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、前記第２部分と前記容器との間の熱抵抗を変化させるスイッチと、を含む。

本適用例に係る原子発振器において、前記スイッチは、バイメタルで構成され、前記スイッチは、前記バイメタルが温度に応じて変形することで、前記第１状態と前記第２状態とを切り替えてもよい。

本適用例に係る原子発振器において、前記スイッチは、所定の温度以下で前記第１状態となり、前記所定の温度より高い温度で前記第２状態となってもよい。

本適用例に係る原子発振器において、前記スイッチを制御する制御回路を含み、前記制御回路は、前記原子発振器を停止させる停止信号が入力された場合に、前記スイッチを前記第１状態にし、前記原子発振器を始動させる始動信号が入力された場合に、前記スイッチを前記第２状態にしてもよい。

本適用例に係る原子発振器において、前記原子セルの温度を検出する温度センサーと、前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記スイッチを制御する制御回路と、を含んでもよい。

本適用例に係る原子発振器において、前記原子セルと前記ヒーターとを接続する第１金属部材と、前記原子セルの前記第２部分に接続された第２金属部材と、を含み、前記スイッチは、前記第１状態において、前記第２金属部材と前記容器とを接続してもよい。

本適用例に係る原子発振器において、前記第２金属部材と前記容器とを接続し、前記第２金属部材の熱を前記容器に伝えるペルチェ素子を含んでもよい。

本適用例に係る周波数信号生成システムは、原子発振器を含む、周波数信号生成システムであって、前記原子発振器は、発光素子と、前記発光素子から出射された光を透過させる第１部分と、前記第１部分と異なる第２部分と、を有し、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、前記原子セルを加熱するヒーターと、前記発光素子、前記原子セル、および前記ヒーターを収容している容器と、前記第２部分と前記容器とを接続した第１状態と、前記第２部分と前記容器とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、前記第２部分と前記容器との間の熱抵抗を変化させるスイッチと、を含む。

第１実施形態に係る原子発振器を示す概略図。 第１実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 第１実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 第１実施形態の変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 第２実施形態に係る原子発振器を示す概略図。 第２実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 第３実施形態に係る原子発振器を示す概略図。 第３実施形態に係る原子発振器を停止させる場合の動作を説明するためのフローチャート。 第３実施形態に係る原子発振器を始動させる場合の動作を説明するためのフローチャート。 第３実施形態の変形例に係る原子発振器を示す概略図。 第３実施形態の変形例に係る原子発振器を停止させる場合の動作を説明するためのフローチャート。 第３実施形態の変形例に係る原子発振器を始動させる場合の動作を説明するためのフローチャート。 第４実施形態に係る周波数信号生成システムの一例を説明するための図。

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． 原子発振器
１．１．１． 概略
まず、第１実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１は、第１実施形態に係る原子発振器１００を示す概略図である。

原子発振器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、本実施形態に係る原子発振器は、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。

原子発振器１００は、図１に示すように、例えば、光源モジュール１０と、減光フィルター２２と、１／４波長板２４と、原子セル３１と、第１金属部材３２と、第２金属部材３３と、受光素子３４と、ヒーター３５と、温度センサー３６と、コイル３７と、制御回路４０と、外容器５０と、を含む。

光源モジュール１０は、例えば、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。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）などである。温度センサー１３は、発光素子１２の温度を検出する。温度センサー１３は、例えば、サーミスターである。ペルチェ素子１１は、発光素子１２の温度を制御する。

減光フィルター２２は、発光素子１２から出射された光ＬＬの強度を減少させる。１／４波長板２４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に変換する。なお、図示はしないが、１／４波長板２４は、減光フィルター２２の前段に位置し、光ＬＬは、１／４波長板２４を透過した後に、減光フィルター２２に入射してもよい。また、減光フィルター２２と１／４波長板２４との間に、光ＬＬを平行光にするレンズが配置されていてもよい。

原子セル３１は、発光素子１２から出射された光ＬＬに照射される。図示の例では、原子セル３１には、発光素子１２から出射された光ＬＬが減光フィルター２２および１／４波長板２４を介して入射する。原子セル３１は、発光素子１２から出射された光ＬＬを透過させる。原子セル３１には、アルカリ金属原子が収容されている。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。

第１金属部材３２および第２金属部材３３は、原子セル３１に接続されている。第１金属部材３２は、ヒーター３５の熱を原子セル３１に伝える。第２金属部材３３は、原子セル３１の熱を外容器５０に伝える。

受光素子３４は、原子セル３１を透過した光ＬＬの強度を検出し、光の強度に応じた検出信号を出力する。受光素子３４は、例えば、フォトダイオードである。

ヒーター３５は、原子セル３１を加熱する。ヒーター３５が原子セル３１を加熱することにより、アルカリ金属原子は加熱され、アルカリ金属原子の少なくとも一部は、ガス状態になる。

温度センサー３６は、原子セル３１の温度を検出する。温度センサー３６は、例えば、サーミスターである。

コイル３７は、原子セル３１内のアルカリ金属原子の縮退した複数のエネルギー準位をゼーマン分裂させる磁場を発生させる。コイル３７でアルカリ金属に磁場を印加することによって、ゼーマン分裂により、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拡げて、分解能を向上させることができる。この結果、原子発振器１００の発振周波数の精度を高めることができる。

制御回路４０は、例えば、温度制御回路４１と、温度制御回路４２と、磁場制御回路４３と、光源制御回路４４と、を有している。

温度制御回路４１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。温度制御回路４２は、温度センサー３６の検出結果に基づいて、原子セル３１の内部が所望の温度となるように、ヒーター３５への通電を制御する。磁場制御回路４３は、コイル３７が発生する磁場が一定となるように、コイル３７への通電を制御する。

光源制御回路４４は、受光素子３４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３１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。光源制御回路４４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（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）を備えており、この電圧制御型発振器の出力信号を原子発振器１００のクロック信号として出力する。

制御回路４０は、例えば、外容器５０に収容された図示しない基板に実装されたＩＣ（Integrated Circuit）チップに設けられている。制御回路４０は、単一のＩＣであってもよいし、複数のデジタル回路またはアナログ回路の組み合わせであってもよい。

外容器５０は、光源モジュール１０、減光フィルター２２、１／４波長板２４、原子セル３１、第１金属部材３２、第２金属部材３３、受光素子３４、ヒーター３５、温度センサー３６、コイル３７、および制御回路４０を収容している。

１．１．２． 具体的な構成
次に、原子発振器１００の具体的な構成について説明する。図２は、原子発振器１００を模式的に示す断面図である。なお、図２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。

原子発振器１００は、例えば、図２に示すように、光源モジュール１０と、減光フィルター２２と、１／４波長板２４と、原子セル３１と、第１金属部材３２と、第２金属部材３３と、受光素子３４と、ヒーター３５と、温度センサー３６と、支持部材３８と、外容器５０と、を含む。

図２に示す例では、Ｙ軸は、外容器５０の基体５２の内面５２ａの垂線Ｐに沿う軸であり、＋Ｙ方向は、内面５２ａから内面５２ａ上に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１２から出射された光ＬＬに沿う軸であり、＋Ｘ方向は、発光素子１２から出射された光ＬＬの進む方向である。Ｚ軸は、Ｘ軸およびＹ軸に垂直な軸であり、＋Ｚ方向は、＋Ｙ方向を上、＋Ｘ方向を右に向けた時に、手前から奥へ向かう方向である。

光源モジュール１０は、外容器５０の基体５２に配置されている。光源モジュール１０は、例えば、発光素子１２と、サブマウント１４と、光源容器１５と、を有している。なお、便宜上、図２では、ペルチェ素子１１および温度センサー１３の図示を省略している。

サブマウント１４には、発光素子１２が配置されている。サブマウント１４は、発光素子１２の熱を光源モジュール１０の外部に放出させることができる。

光源容器１５は、発光素子１２およびサブマウント１４を収容している。光源容器１５は、外容器５０の基体５２に配置されている。光源容器１５には、発光素子１２から出射された光ＬＬが通過する開口部１５ａが設けられている。なお、開口部１５ａは、光ＬＬを透過させる部材で充填されていてもよい。

原子セル３１は、セシウム、ルビジウム、ナトリウムなどのアルカリ金属原子を収容している。原子セル３１内は、例えば、アルカリ金属原子の飽和蒸気圧となっており、気体のアルカリ金属原子と液体のアルカリ金属原子とが存在している。これにより、気体のアルカリ金属原子が原子セル３１の壁部との反応等により減少した場合、液体のアルカリ金属原子が気化して、気体のアルカリ金属原子の濃度を一定に保つことができる。

原子セル３１は、例えば、第１壁部３１ａと、第２壁部３１ｂと、第３壁部３１ｃと、第４壁部３１ｄと、を有している。

第１壁部３１ａは、発光素子１２から出射された光ＬＬを透過させる窓部としての第１部分２ａを有している。第１部分２ａは、Ｘ方向からみて、第１金属部材３２に設けられた開口部３２ａと重なる部分である。第１壁部３１ａの材質は、例えば、ガラスである。

第２壁部３１ｂは、発光素子１２から出射された光ＬＬを透過させる窓部としての第１部分２ｂを有している。第１部分２ｂは、Ｘ方向からみて、第１金属部材３２に設けられた開口部３２ｂと重なる部分である。第２壁部３１ｂの材質は、例えば、ガラスである。光ＬＬは、第１部分２ａから原子セル３１に入射して第１部分２ｂから出射される。

第３壁部３１ｃおよび第４壁部３１ｄは、第１壁部３１ａと第２壁部３１ｂとを接続している。第３壁部３１ｃおよび第４壁部３１ｄは、互いに対向して配置されている。第３壁部３１ｃおよび第４壁部３１ｄの材質は、例えば、ガラスまたはシリコンである。なお、原子セル３１の外形形状は、例えば、直方体であり、原子セル３１は、図示はしないが、さらに、第１壁部３１ａと第２壁部３１ｂとを接続し、互いに対向して配置された第５壁部および第６壁部を有している。

第１金属部材３２は、原子セル３１とヒーター３５とを接続している。第１金属部材３２は、ヒーター３５の熱を原子セル３１に伝える。図示の例では、第１金属部材３２は、第１壁部３１ａの外表面の一部、第２壁部３１ｂの外表面の一部、および第３壁部３１ｃの外表面全体を覆っている。第１金属部材３２の外表面の面積は、例えば、第２金属部材３３の外表面の表面積よりも大きい。

第１金属部材３２には、開口部３２ａが設けられている。発光素子１２から出射された光ＬＬは、開口部３２ａを通って、原子セル３１の第１部分２ａに入射する。図示の例では、開口部３２ａに、減光フィルター２２および１／４波長板２４が配置されている。第１金属部材３２には、開口部３２ｂが設けられている。原子セル３１の第１部分２ｂから出射された光ＬＬは、開口部３２ｂを通って、受光素子３４に入射する。

第２金属部材３３は、原子セル３１に接続されている。図示の例では、第２金属部材３３は、第１壁部３１ａの外表面の一部、第２壁部３１ｂの外表面の一部、および第４壁部３１ｄの外表面全体を覆っている。第１壁部３１ａの第２金属部材３３に接続された部分３ａ、第２壁部３１ｂの第２金属部材３３に接続された部分３ｂ、および第４壁部３１ｄは、原子セル３１の第２部分４を構成している。第２部分４は、原子セル３１の第１部分２ａ，２ｂと異なる部分である。第２金属部材３３は、第２部分４に接続されている。第２金属部材３３は、第１金属部材３２と離間して配置されている。図示の例では、第２金属部材３３は、原子セル３１と外容器５０の基体５２との間に配置されている。

第２金属部材３３は、支持部材３８を介して、原子セル３１の熱を外容器５０に伝える。具体的には、第２金属部材３３は第１金属部材３２とは離間しているため、原子セル３１を介して第２金属部材３３に伝えられた熱は、第２金属部材３３から放熱されることで外容器５０に伝えられる。さらに、第２金属部材３３は、スイッチ６０を介して、原子セル３１の熱を外容器５０に伝えることができる。第２金属部材３３と接続する第２部分４の温度は、原子セル３１の第２部分４以外の部分の温度よりも低い。そのため、液体のアルカリ金属原子は、第２部分４に配置される。第１金属部材３２および第２金属部材３３の材質は、例えば、アルミニウム、チタン、銅、真鍮などである。

受光素子３４は、原子セル３１の発光素子１２とは反対側に配置されている。図示の例では、受光素子３４は、接続部材６を介して、第１金属部材３２に配置されている。受光素子３４は、Ｘ方向からみて、開口部３２ｂと重なっている。受光素子３４は、制御回路４０と電気的に接続されている。

ヒーター３５は、第１金属部材３２に接続されている。ヒーター３５は、第１金属部材３２を介して、原子セル３１を加熱する。

温度センサー３６は、第１金属部材３２に接続されている。温度センサー３６は、例えば、第１金属部材３２の温度を検出することにより、間接的に原子セル３１の温度を検出する。図示はしないが、温度センサー３６は、原子セル３１に接続され、直接的に原子セル３１の温度を検出してもよい。

支持部材３８は、外容器５０の基体５２に配置されている。支持部材３８は、第２金属部材３３を支持しており、第２金属部材３３と外容器５０とを接続している。図示の例では、支持部材３８は、２つ配置されているが、その数は、特に限定されない。

なお、コイル３７は、図２では図示していないが、例えば、原子セル３１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３１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３７は、原子セル３１内にＸ軸に沿った方向の磁場を発生させる。これにより、原子セル３１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。

外容器５０は、基体５２と、蓋体５４と、を有している。外容器５０の材質は、例えば、パーマロイ、ケイ素鉄などである。このような材料を用いることにより、外容器５０は、外部からの磁場を遮蔽することができる。

スイッチ６０は、外容器５０に収容されている。ここで、図３および図４は、スイッチ６０を模式的に示す断面図である。

スイッチ６０は、図３に示すように、原子セル３１の第２部分４と外容器５０とを接続した第１状態と、図４に示すように、第２部分４と外容器５０とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗を変化させる。図３に示す例では、スイッチ６０は、第１状態において、第２金属部材３３と外容器５０の基体５２とを接続している。このように、「スイッチ６０は、第２部分４と外容器５０とを接続する」とは、スイッチ６０が第２部分４と外容器５０とを直接接続する場合と、スイッチ６０が他の部材を介して第２部分４と外容器５０とを接続する場合と、を含む。

原子セル３１の第２部分４と外容器５０とを接続した第１状態では、原子セル３１の熱は、第２金属部材３３に伝わった後、支持部材３８とスイッチ６０とを介して外容器５０に伝わる。一方、第２部分４と外容器５０とを接続しない第２状態では、原子セル３１の熱は、第２金属部材３３に伝わった後、支持部材３８を介して外容器５０に伝わる。そのため、第１状態における第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗は、第２状態における第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗よりも小さい。

スイッチ６０は、図４に示すように、第２状態において第２金属部材３３に固定されている。図示はしないが、スイッチ６０は、第２状態において外容器５０に固定されていてもよい。

スイッチ６０は、バイメタルで構成されている。図示の例では、スイッチ６０は、第１金属板６２と、第２金属板６４と、で構成されている。第１金属板６２は、外容器５０の基体５２側に配置されている。第２金属板６４は、第２金属部材３３側に配置されている。第１金属板６２の熱膨張係数は、第２金属板６４の熱膨張係数よりも大きい。第１金属板６２の材質は、例えば、銅、ニッケル、銅と亜鉛との合金、ニッケルと銅との合金、ニッケルとマンガンと鉄との合金、ニッケルとクロムと鉄との合金、ニッケルとモリブテンと鉄との合金、マンガンとニッケルと銅との合金である。第２金属板６４の材質は、例えば、ニッケルと鉄との合金である。

スイッチ６０は、バイメタルが温度に応じて変形することで、図３に示す第１状態と図４に示す第２状態とを切り替える。具体的には、バイメタルは、第１金属板６２と第２金属板６４との熱膨張係数の差によって、温度に応じて変形することができる。

スイッチ６０は、所定の温度以下で第１状態となり、所定の温度より高い温度で第２状態となる。例えば、原子セル３１に収容されたアルカリ金属原子がセシウムの場合、スイッチ６０は、４０℃以上５０℃以下の温度で第１状態となり、該温度よりも高い温度で第２状態となるように設定させる。

次に、原子発振器１００の電源を切断する場合、すなわち原子発振器１００を停止させる場合のスイッチ６０の動作について説明する。

原子発振器１００は、原子セル３１の第２部分４と第２金属部材３３とが接続していない第２状態で動作している。これにより、外気温度の影響を小さくすることができる。ここで、原子発振器１００の電源を切断すると、ヒーター３５の駆動が停止される。そのため、スイッチ６０の温度は徐々に下がり、所定の温度以下になったとき、第２部分４と第２金属部材３３とが接続して第１状態となる。これにより、第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗を低くすることができ、第２部分４の温度を、窓部である第１部分２ａ，２ｂの温度よりも低くすることができる。そのため、アルカリ金属原子は、第２部分４で優先的に凝集し、アルカリ金属原子の第１部分２ａ，２ｂへの付着を起こり難くすることができる。

例えば、ヒーター３５の熱は、原子セル３１に伝わる他に、ヒーター３５の配線など他の経路にも伝わる。さらに、第１金属部材３２の外表面の面積は、第２金属部材３３の外表面の表面積よりも大きい。そのため、スイッチ６０が設けられていない場合、ヒーター３５が停止されると、第２金属部材３３の温度よりも第１金属部材３２の温度の方が速く低くなる場合がある。さらに、原子セル３１の窓部である第１部分２ａ，２ｂは、環境の影響を受け易く、温度が速く低下する。これにより、アルカリ金属原子が第１部分２ａ，２ｂに付着する場合がある。アルカリ金属原子が第１部分２ａに付着すると、アルカリ金属原子への照射量が変わり、シュタルクシフトにより、原子発振器の発振周波数が変わる。アルカリ金属原子が第１部分２ｂに付着すると、受光素子３４で受光される光量が減る。

次に、原子発振器１００の電源が切断された状態から電源を投入する場合、すなわち原子発振器１００を始動させる場合のスイッチ６０の動作について説明する。

上記のように、原子発振器１００の電源を切断すると、スイッチ６０は、原子セル３１の第２部分４と外容器５０とを接続する第１状態となる。この状態から原子発振器１００の電源を投入すると、ヒーター３５が駆動され、スイッチ６０の温度は、ヒーター３５の熱によって徐々に上がる。そして、スイッチ６０の温度が所定の温度より高くなった場合に、スイッチ６０は、原子セル３１と外容器５０とを接続しない第２状態となる。このように、スイッチ６０は、ヒーター３５が駆動されても、所定の温度までは第１状態をとる。これにより、原子発振器１００の電源が切断された状態から電源を投入する場合においても、第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗を低くすることができ、第２部分４の温度を、窓部である第１部分２ａ，２ｂの温度よりも、より確実に低くすることができる。したがって、第２部分４に付着している液体のアルカリ金属原子が、第１部分２ａ，２ｂ側に拡散する量を低減することができる。

１．１．３． 効果
原子発振器１００は、例えば、以下の効果を有する。

原子発振器１００では、原子セル３１の第２部分４と外容器５０とを接続した第１状態と、第２部分４と外容器５０とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗を変化させるスイッチ６０を含む。そのため、原子発振器１００では、例えば原子発振器１００の電源を切断しても、上記のように、第２部分４と外容器５０の間の熱抵抗を低くすることができ、第２部分４の温度を窓部である第１部分２ａ，２ｂよりも低くすることができる。そのため、原子セル３１内のアルカリ金属原子は、第２部分４で優先的に凝集し、アルカリ金属原子の第１部分２ａ，２ｂへの付着を起こり難くすることができる。

原子発振器１００では、スイッチ６０は、バイメタルで構成され、スイッチ６０は、バイメタルが温度に応じて変形することで、第１状態と第２状態とを切り替える。そのため、原子発振器１００では、例えば制御回路４０でスイッチ６０を制御しなくても、第１状態と第２状態とを切り替えることができる。したがって、例えば予期せぬ停電により原子発振器１００の電源が切断されても、スイッチ６０を第２状態から第１状態に切り替えることができる。原子発振器１００では、例えば、ペルチェ素子を設けることにより第１状態と第２状態とを切り替える必要がなく、制御が容易である。

原子発振器１００では、原子セル３１とヒーター３５とを接続する第１金属部材３２と、原子セル３１の第２部分４に接続された第２金属部材３３と、を含み、スイッチ６０は、第１状態において、第２金属部材３３と外容器５０とを接続する。そのため、原子発振器１００では、第２部分４の熱を第２金属部材３３によって放出させることができる。

１．２． 原子発振器の変形例
次に、第１実施形態の変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図５は、第１実施形態の変形例に係る原子発振器１１０を模式的に示す断面図である。

以下、第１実施形態の変形例に係る原子発振器１１０において、上述した第１実施形態に係る原子発振器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した原子発振器１００では、図２に示すように、発光素子１２および原子セル３１は、基体５２の内面５２ａの垂線Ｐと直交するＸ軸に沿って並んでいた。

これに対し、原子発振器１１０では、図５に示すように、発光素子１２および原子セル３１は、内面５２ａの垂線Ｐに沿って並んでいる。

原子発振器１１０では、支持部材３８は、第１基板１１２を支持している。第１基板１１２は、第２基板１１４を支持している。第２基板１１４は、第１金属部材３２を支持している。第２基板１１４には、発光素子１２、ヒーター３５、および温度センサー３６が配置されている。図示の例では、発光素子１２、ヒーター３５、および温度センサー３６は、第１金属部材３２に設けられた開口部３２ａに配置されている。

原子発振器１１０では、例えば、蓋体５４は、蓋体５４の内面から原子セル３１側に突出する突起部５４ａを有している。スイッチ６０は、第１状態において突起部５４ａに接続することにより、第２金属部材３３と外容器５０とを接続する。図示の例では、原子セル３１の第２部分４は、第２壁部３１ｂの部分３ｂと、第４壁部３１ｄと、によって構成されている。

なお、図示はしないが、原子発振器１１０では、原子発振器１００のように、第１状態において、スイッチ６０は、第２金属部材３３と基体５２とを接続するように構成されていてもよい。

２． 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、図面を参照しながら説明する。図６は、第２実施形態に係る原子発振器２００を示す概略図である。図７は、第２実施形態に係る原子発振器２００を模式的に示す断面図である。

以下、第２実施形態に係る原子発振器２００において、上述した第１実施形態に係る原子発振器１００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

原子発振器２００では、図６に示すように、ペルチェ素子２０２と、温度センサー２０４と、を含む点において、上述した原子発振器１００と異なる。

温度制御回路４２は、温度センサー３６の検出結果に基づいて、ヒーター３５への通電を制御し、さらに、温度センサー２０４の検出結果に基づいて、ペルチェ素子２０２の通電を制御する。

原子発振器２００は、図７に示すように、さらに、第１原子セル容器２０６と、第２原子セル容器２０８と、を含む。

ペルチェ素子２０２は、第２金属部材３３と外容器５０とを接続している。図示の例では、ペルチェ素子２０２は、第１原子セル容器２０６、第１スペーサー２０７、第２原子セル容器２０８、および第２スペーサー２０９を介して、第２金属部材３３と外容器５０とを接続している。このように、「ペルチェ素子２０２は、第２金属部材３３と外容器５０とを接続している」とは、ペルチェ素子２０２が第２金属部材３３と外容器５０とを直接接続している場合と、ペルチェ素子２０２が他の部材を介して第２金属部材３３と外容器５０とを接続している場合と、を含む。ペルチェ素子２０２は、第２金属部材３３の熱を、第１原子セル容器２０６、第１スペーサー２０７、第２原子セル容器２０８、および第２スペーサー２０９を介して、外容器５０に伝える。図示はしないが、ペルチェ素子２０２は、スイッチ６０に接続されていてもよい。

温度センサー２０４は、第２金属部材３３に接続されている。温度センサー２０４は、例えば、第２金属部材３３の温度を検出することにより、間接的に原子セル３１の温度を検出する。図示はしないが、温度センサー２０４は、原子セル３１に接続され、直接的に原子セル３１の温度を検出してもよい。

第１原子セル容器２０６は、原子セル３１、金属部材３２，３３、受光素子３４、ヒーター３５、温度センサー３６，２０４、スイッチ６０、およびペルチェ素子２０２を収容している。第１原子セル容器２０６は、略直方体の外形形状を有している。第１原子セル容器２０６には、発光素子１２から出射された光ＬＬが通過する開口部２０６ａが設けられている。第１原子セル容器２０６の材質は、例えば、パーマロイ、ケイ素鉄などである。このような材料を用いることにより、第１原子セル容器２０６は、外部からの磁場を遮蔽することができる。

第１原子セル容器２０６は、第１スペーサー２０７に支持されている。第１スペーサー２０７は、第１原子セル容器２０６と第２原子セル容器２０８との間に配置されている。第１スペーサー２０７の材質は、例えば、樹脂である。

第２原子セル容器２０８は、第１原子セル容器２０６および第１スペーサー２０７を収容している。第２原子セル容器２０８は、略直方体の外形形状を有している。第２原子セル容器２０８には、発光素子１２から出射された光ＬＬが通過する開口部２０８ａが設けられている。第２原子セル容器２０８の材質は、例えば、第１原子セル容器２０６と同じである。第２原子セル容器２０８は、外部からの磁場を遮蔽することができる。第１原子セル容器２０６および第２原子セル容器２０８は、例えば、互いに離れて配置されている。そのため、例えば第１原子セル容器２０６と第２原子セル容器２０８とが接触している場合に比べて、外部からの磁場を遮蔽する機能を高めることができる。

第２原子セル容器２０８は、第２スペーサー２０９に支持されている。第２スペーサー２０９は、第２原子セル容器２０８と外容器５０の基体５２との間に配置されている。第２スペーサー２０９の材質は、例えば、第１スペーサー２０７と同じである。

外容器５０の基体５２は、基体５２の内面５２ａから原子セル３１側に突出する突起部５２ｂを有している。第１原子セル容器２０６には、開口部２０６ｂが設けられている。第２原子セル容器２０８には、開口部２０８ｂが設けられている。突起部５２ｂは、基体５２から、開口部２０８ｂおよび開口部２０６ｂを通って、第１原子セル容器２０６の内部にまで延出している。スイッチ６０は、第１状態において突起部５２ｂに接続することにより、第２金属部材３３と外容器５０とを接続する。

原子発振器２００では、上述のように、第２金属部材３３と外容器５０とを接続し、第２金属部材３３の熱を外容器５０に伝えるペルチェ素子２０２を含む。そのため、原子発振器２００では、ペルチェ素子を含まない場合に比べて、第２金属部材３３の放熱性を向上させることができる。

原子発振器２００では、原子発振器１００の電源を切断した場合、ペルチェ素子２０２によってスイッチ６０の温度を下げることにより、スイッチ６０を第２状態から第１状態にしてもよい。

また、原子発振器２００では、原子発振器１００の電源が切断された状態から電源を投入した場合、スイッチ６０に電流を印加し、発生したジュール熱によってスイッチ６０の温度を上げることにより、スイッチ６０を第１状態から第２状態にしてもよい。なお、例えば、外部の温度がスイッチ６０の温度よりも高くなり、スイッチ６０が電流の印加を停止しても第２状態を保つことができるようになったら、スイッチ６０への電流の印加を停止してもよい。

３． 第３実施形態
３．１． 原子発振器
次に、第３実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図８は、第３実施形態に係る原子発振器３００を示す概略図である。なお、図８では、便宜上、所定の部材以外の図示を省略している。

以下、第３実施形態に係る原子発振器３００において、上述した第２実施形態に係る原子発振器２００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した原子発振器２００では、図７に示すように、スイッチ６０は、バイメタルで構成されていた。

これに対し、原子発振器３００では、スイッチ６０は、バイメタルで構成されていない。スイッチ６０は、例えば、金属部材と、該金属部材を移動させる移動機構と、で構成されている。なお、スイッチ６０の形態は、第１状態と第２状態とを切り替えることで、原子セル３１の第２部分４と外容器５０との間の熱抵抗を変化させることができれば、特に限定されない。

原子発振器３００では、図８に示すように、制御回路４０は、スイッチ６０を制御するスイッチ制御回路３０２を有している。スイッチ制御回路３０２は、スイッチ６０を第１状態と第２状態とに切り替える。

スイッチ制御回路３０２は、図示せぬ外部装置からの信号に基づいて、スイッチ６０を制御する。具体的には、スイッチ制御回路３０２は、原子発振器３００を停止させる停止信号が入力された場合に、スイッチ６０を第１状態にし、原子発振器３００を始動させる始動信号が入力された場合に、スイッチ６０を第２状態にする。

次に、原子発振器３００の動作を説明する。まず、原子発振器３００を停止させる場合の動作を説明する。図９は、原子発振器３００を停止させる場合の動作を説明するためのフローチャートである。

図９に示すように、制御回路４０は、外部装置から取得した信号が原子発振器３００を停止させる停止信号であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。制御回路４０は、取得した信号が停止信号でない場合（ステップＳ１０でＮＯ）、次に外部装置から取得する信号についてステップＳ１０の判定を繰り返す。

一方、制御回路４０の取得した信号が停止信号である場合（ステップＳ１０でＹＥＳ）、スイッチ制御回路３０２は、スイッチ６０を第２状態から第１状態に切り替える（ステップＳ１２）。

次に、制御回路４０は、原子発振器３００を停止させる（ステップＳ１４）。これにより、ヒーター３５およびペルチェ素子２０２などは、停止する。

そして、制御回路４０は、スイッチ６０を制御するための処理を終了する。

次に、原子発振器３００を停止状態から始動させる場合の動作を説明する。図１０は、原子発振器３００を始動させる場合の動作を説明するためのフローチャートである。

図１０に示すように、制御回路４０は、外部装置からＯＮ信号が入力されると、スイッチ制御回路３０２は、スイッチ６０を第１状態から第２状態に切り替える（ステップＳ２０）。

次に、制御回路４０は、原子発振器３００を始動させる（ステップＳ２２）。これにより、ヒーター３５およびペルチェ素子２０２などは、始動する。

次に、制御回路４０は、上記に説明したとおり、温度制御回路４１，４２、磁場制御回路４３、および光源制御回路４４によりクロック信号を出力する通常モードに移行する（ステップＳ２４）。
そして、制御回路４０は、スイッチ６０を制御するための処理を終了する。

３．２． 原子発振器の変形例
次に、第３実施形態の変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１１は、第３実施形態の変形例に係る原子発振器３１０を示す概略図である。なお、図１１では、便宜上、所定の部材以外の図示を省略している。

以下、第３実施形態の変形例に係る原子発振器３１０において、上述した第３実施形態に係る原子発振器３００の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

上述した原子発振器３００では、図８に示すように、スイッチ制御回路３０２は、外部装置からの信号に基づいて、スイッチ６０を制御した。

これに対し、原子発振器３１０では、図１１に示すように、スイッチ制御回路３０２は、温度センサー３６の検出結果に基づいて、スイッチ６０を制御する。

原子発振器３１０を停止させる場合の動作を説明する。図１２は、原子発振器３１０を停止させる場合の動作を説明するためのフローチャートである。

図１２に示すように、制御回路４０は、外部装置から取得した信号が原子発振器３００を停止させる停止信号であるか否かを判定する（ステップＳ３０）。制御回路４０は、取得した信号が停止信号でない場合（ステップＳ３０でＮＯ）、次に外部装置から取得する信号についてステップＳ３０の判定を繰り返す。

一方、制御回路４０の取得した信号が停止信号である場合（ステップＳ３０でＹＥＳ）、制御回路４０は、ヒーター３５を停止させる（ステップＳ３２）。これにより、温度センサー３６で検出される温度は、下がる。

次に、制御回路４０は、温度センサー３６で検出された検出結果を取得し、温度センサー３６で検出された温度が第１温度以下になった否か判定する（ステップＳ３４）。検出された温度が第１温度より高い場合（ステップＳ３４でＮＯ）、次に温度センサー３６から取得する検出結果についてステップＳ３４の判定を繰り返す。

一方、検出された温度が第１温度以下である場合（ステップＳ３４でＹＥＳ）、スイッチ制御回路３０２は、スイッチ６０を第２状態から第１状態に切り替える（ステップＳ３６）。

次に、制御回路４０は、ペルチェ素子２０２などヒーター３５以外の部材を停止させ、原子発振器３１０を停止させる。

そして、制御回路４０は、スイッチ６０を制御するための処理を終了する。

次に、原子発振器３１０を停止状態から始動させる場合の動作を説明する。図１３は、原子発振器３１０を始動させる場合の動作を説明するためのフローチャートである。

図１３に示すように、制御回路４０は、外部装置からＯＮ信号が入力されると、原子発振器３１０を始動させる（ステップＳ４０）。これにより、ヒーター３５およびペルチェ素子２０２などは、始動する。

次に、制御回路４０は、温度センサー３６で検出された検出結果を取得し、温度センサー３６で検出された温度が第２温度以上になった否か判定する（ステップＳ４２）。検出された温度が第２温度より低い場合（ステップＳ４２でＮＯ）、次に温度センサー３６から取得する検出結果についてステップＳ４２の判定を繰り返す。

一方、検出された温度が第２温度以上である場合（ステップＳ４２でＹＥＳ）、スイッチ制御回路３０２は、スイッチ６０を第１状態から第２状態に切り替える（ステップＳ４４）。なお、第２温度は、上述した第１温度と同じ温度であってもよいし、異なる温度であってもよい。

次に、制御回路４０は、上記に説明したとおり、温度制御回路４１，４２、磁場制御回路４３、および光源制御回路４４によりクロック信号を出力する通常モードに移行する（ステップＳ４６）。

そして、制御回路４０は、スイッチ６０を制御するための処理を終了する。

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について、図面を参照しながら説明する。以下のタイミングサーバーとしてのクロック伝送システムは、周波数信号生成システムの一例である。図１４は、クロック伝送システム９００を示す概略構成図である。

クロック伝送システム９００は、第１実施形態に係る原子発振器１００を含む。

クロック伝送システム９００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９００は、図１４に示すように、Ａ局のクロック供給装置９０１およびＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）装置９０２と、Ｂ局のクロック供給装置９０３およびＳＤＨ装置９０４と、Ｃ局のクロック供給装置９０５およびＳＤＨ装置９０６，９０７と、を備える。クロック供給装置９０１は、原子発振器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９０１は、原子発振器１００からの周波数信号が入力される端子９１０を有する。クロック供給装置９０１内の原子発振器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９０８，９０９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９０２は、クロック供給装置９０１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９０５に伝送する。クロック供給装置９０３は、原子発振器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９０３は、原子発振器１００からの周波数信号が入力される端子９１１を有する。クロック供給装置９０３内の原子発振器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９０８，９０９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９０４は、クロック供給装置９０３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９０５に伝送する。クロック供給装置９０５は、クロック供給装置９０１，９０３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９０５は、通常、クロック供給装置９０１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９０５は、クロック供給装置９０３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９０６は、クロック供給装置９０５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９０７は、クロック供給装置９０５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。

第４実施形態に係る周波数信号生成システムは、クロック伝送システムに限定されない。周波数信号生成システムは、原子発振器が搭載され、原子発振器の周波数信号を利用する各種の装置および複数の装置から構成されるシステムを含む。周波数信号生成システムは、原子発振器を制御する制御部を含む。

第４実施形態に係る周波数信号生成システムは、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、インクジェットプリンターなどの液体吐出装置、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（point of sales）端末、医療機器、魚群探知機、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）周波数標準器、各種測定機器、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、移動体であってもよい。

上記医療機器としては、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、心磁計が挙げられる。上記計器類としては、例えば、自動車、航空機、船舶などの計器類が挙げられる。上記移動体としては、例えば、自動車、航空機、船舶などが挙げられる。

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、上述した実施形態に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成を含む。実質的に同一の構成とは、例えば、機能、方法、および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成である。また、本発明は、実施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、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成また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、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２ａ…第１部分、２ｂ…第１部分、３ａ，３ｂ…部分、４…第２部分、６…接続部材、１０…光源モジュール、１１…ペルチェ素子、１２…発光素子、１３…温度センサー、１４…サブマウント、１５…光源容器、１５ａ…開口部、２２…減光フィルター、２４…１／４波長板、３１…原子セル、３１ａ…第１壁部、３１ｂ…第２壁部、３１ｃ…第３壁部、３１ｄ…第４壁部、３２…第１金属部材、３２ａ，３２ｂ…開口部、３３…第２金属部材、３４…受光素子、３５…ヒーター、３６…温度センサー、３７…コイル、３８…支持部材、４０…制御回路、４１，４２…温度制御回路、４３…磁場制御回路、４４…光源制御回路、５０…外容器、５２…基体、５２ａ…内面、５２ｂ…突起部、５４…蓋体、５４ａ…突起部、６０…スイッチ、６２…第１金属板、６４…第２金属板、１００，１１０…原子発振器、１１２…第１基板、１１４…第２基板、２００…原子発振器、２０２…ペルチェ素子、２０４…温度センサー、２０６…第１原子セル容器、２０６ａ，２０６ｂ…開口部、２０７…第１スペーサー、２０８…第２原子セル容器、２０８ａ，２０８ｂ…開口部、２０９…第２スペーサー、３００…原子発振器、３０２…スイッチ制御回路、３１０…原子発振器、９００…クロック伝送システム、９０１…クロック供給装置、９０２…ＳＤＨ装置、９０３…クロック供給装置、９０４…ＳＤＨ装置、９０５…クロック供給装置、９０６，９０７…ＳＤＨ装置、９０８，９０９…マスタークロック、９１０，９１１…端子

Claims (8)

1. 発光素子と、
   前記発光素子から出射された光を透過させる第１部分と、前記第１部分と異なる第２部分と、を有し、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、
   前記原子セルを加熱するヒーターと、
   前記発光素子、前記原子セル、および前記ヒーターを収容している容器と、
   前記第２部分と前記容器とを接続した第１状態と、前記第２部分と前記容器とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、前記第２部分と前記容器との間の熱抵抗を変化させるスイッチと、
   を含む、原子発振器。
2. 請求項１において、
   前記スイッチは、バイメタルで構成され、
   前記スイッチは、前記バイメタルが温度に応じて変形することで、前記第１状態と前記第２状態とを切り替える、原子発振器。
3. 請求項１または２において、
   前記スイッチは、所定の温度以下で前記第１状態となり、前記所定の温度より高い温度で前記第２状態となる、原子発振器。
4. 請求項１において、
   前記スイッチを制御する制御回路を含み、
   前記制御回路は、
   前記原子発振器を停止させる停止信号が入力された場合に、前記スイッチを前記第１状態にし、
   前記原子発振器を始動させる始動信号が入力された場合に、前記スイッチを前記第２状態にする、原子発振器。
5. 請求項１において、
   前記原子セルの温度を検出する温度センサーと、
   前記温度センサーの検出結果に基づいて、前記スイッチを制御する制御回路と、
   を含む、原子発振器。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記原子セルと前記ヒーターとを接続する第１金属部材と、
   前記原子セルの前記第２部分に接続された第２金属部材と、
   を含み、
   前記スイッチは、前記第１状態において、前記第２金属部材と前記容器とを接続する、原子発振器。
7. 請求項６において、
   前記第２金属部材と前記容器とを接続し、前記第２金属部材の熱を前記容器に伝えるペルチェ素子を含む、原子発振器。
8. 原子発振器を含む、周波数信号生成システムであって、
   前記原子発振器は、
   発光素子と、
   前記発光素子から出射された光を透過させる第１部分と、前記第１部分と異なる第２部分と、を有し、アルカリ金属原子が収容された原子セルと、
   前記原子セルを加熱するヒーターと、
   前記発光素子、前記原子セル、および前記ヒーターを収容している容器と、
   前記第２部分と前記容器とを接続した第１状態と、前記第２部分と前記容器とを接続しない第２状態と、を切り替えることで、前記第２部分と前記容器との間の熱抵抗を変化させるスイッチと、
   を含む、周波数信号生成システム。
   

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