JP6308037B2 - ヒーター基板、アルカリ金属セルユニット及び原子発振器 - Google Patents
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Description
最初に、特許文献6に記載されている方法において、ヒーターに電流を流すことにより生じる磁場を小さくすることに限界があることについて説明する。
よって、隣接するヒーター配線である第1のヒーター配線971と第2のヒーター配線972とが逆方向となるように、電流を流しても、アルカリ金属セルの中心の磁場Bを完全に0にすることはできない。
次に、図3に基づき本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットに設けられたヒーター基板について説明する。
次に、アルカリ金属セルユニットに形成されるヒーターにおいて、ヒーターに電流を流すことにより生じる磁界のシミュレーションを行なった結果について説明する。具体的には、図4に示される構造のヒーターと、図2に示される構造のヒーターと図3に示される本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットに用いられるヒーターについてシミュレーションを行なった。尚、図4に示される構造のヒーターは、1つのヒーター配線だけのヒーターであり、略円形のヒーター配線975の一方の端部に第1の電極端子981が設けられており、他方の端部に第2の電極端子982が設けられている構造のものである。よって、ヒーター配線に電流を流すことにより発生する磁界の影響が相殺されない構造のものである。行なったシミュレーションの条件は、いずれもヒーター配線の配線幅が0.8mmであり、ヒーターに流れる電流が10mAである。
次に、本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットの製造方法について説明する。
次に、第2の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットは、第1のヒーター配線が1つのものである。具体的には、第1の実施の形態においては、第1のヒーター配線は、一方の第1のヒーター配線11aと他方の第1のヒーター配線11bとを設けた構造のものである。しかしながら、図14に示す構造にすることにより、1つの第1のヒーター配線11にすることも可能である。
次に、第3の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットは、図4に示されるヒーター基板と同様のヒーター基板を2枚設け、積層した構造のものであって、各々のヒーター基板に流れる電流の向きを逆にしたものである。具体的には、図15及び図16に示されるように、アルカリ金属セル100の一方の面の上において、第2のヒーター基板150bと第1のヒーター基板150aを順に積層した構造のものである。尚、図16は、上下に配置される第1のヒーター基板150a及び第2のヒーター基板150bを説明の便宜上、平面上に記載したものである。
次に、第4の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットは、図4に示されるヒーター基板と同様のヒーター基板を2枚設け、アルカリ金属セル100の両面に、各々設置した構造ものであって、各々のヒーター基板に流れる電流の向きを逆にしたものである。具体的には、図17に示されるように、アルカリ金属セル100の一方の面に第1のヒーター基板150aを設置し、他方の面に第2のヒーター基板150bを設置した構造のものである。本実施の形態においては、第1のヒーター基板150aと第2のヒーター基板150bとは電流の流れる方向が逆方向である。このような構造のアルカリ金属セルユニットにおいても、第3の実施の形態と同様に、電流が流れることにより生じる磁界は、上下方向においても相殺されるため、より一層磁界の発生を抑制することができる。尚、上記以外の内容については、第3の実施の形態と同様である。
次に、第5の実施の形態について説明する。本実施の形態におけるアルカリ金属セルユニットは、図4に示されるヒーター基板と同様のヒーター基板を4枚設け、アルカリ金属セル100の両面に、2枚ずつ設置した構造ものであって、各々のヒーター基板に流れる電流の向きを逆にしたものである。即ち、図18に示されるように、第3の実施の形態における第1のヒーター基板150aと第2のヒーター基板150bを積層したものに相当するものをアルカリ金属セル100の両面に、各々設置した構造のものである。
次に、第6の実施の形態について説明する。本実施の形態は、第1から第5の実施の形態におけるアルカリ金属セルを用いた原子発振器である。図19に基づき本実施の形態における原子発振器について説明する。本実施の形態における原子発振器は、CPT方式の小型原子発振器であり、光源410、コリメートレンズ420、λ/4板430、アルカリ金属セル440、光検出器450、変調器460を有している。この原子発振器は、光源410より出射されたサイドバンドを含む光のうち、2つの異なる波長の光をアルカリ金属セル440に入射させることにより、2種類の共鳴光による量子干渉効果による光吸収特性により発振周波数を制御するものである。
11b 第1のヒーター配線(他方の第1のヒーター配線)
12 第2のヒーター配線
13 第3のヒーター配線
21 第1の電極端子
22 第2の電極端子
31 第1のヒーター接続部
32 第2のヒーター接続部
41 接続配線
42 接続配線
50 交差部
110 Si基板
111 第1の開口部(一の開口部)
112 第2の開口部(他の開口部)
113 溝部
121 第1のガラス基板
122 第2のガラス基板
130 アルカリ金属原料
131 気体のアルカリ金属
140 接合金属材料
150 ヒーター基板
151 透明基板
152 絶縁膜
170 ガスセル支持部材
410 光源
420 コリメートレンズ
430 λ/4板
440 アルカリ金属セル
450 光検出器
460 変調器
Claims (10)
- アルカリ金属が封入されているアルカリ金属セルを加熱するヒーター基板であって、
前記ヒーター基板には、アルカリ金属が封入されているアルカリ金属封入部の周囲となる領域に、第1のヒーター配線、第2のヒーター配線、第3のヒーター配線が設けられており、
前記第1のヒーター配線は、前記第2のヒーター配線と前記第3のヒーター配線との間に設けられており、
前記第2のヒーター配線は、前記アルカリ金属封入部と前記第1のヒーター配線との間に設けられており、
前記第1のヒーター配線に流れる電流は、前記第2のヒーター配線に流れる電流と、前記第3のヒーター配線に流れる電流に分岐されており、
前記第1のヒーター配線に流れる電流の向きと、前記第2のヒーター配線及び前記第3のヒーター配線に流れる電流の向きは、互いに逆方向であることを特徴とするヒーター基板。 - 前記第2のヒーター配線に流れる電流は、前記第1のヒーター配線に流れる電流よりも少ないことを特徴とする請求項1に記載のヒーター基板。
- 請求項1または2に記載のヒーター基板と、前記アルカリ金属セルと、を有するアルカリ金属セルユニットにおいて、
前記アルカリ金属セルは、
一方の面から他方の面に貫通する開口部が形成された基板と、
前記基板の他方の面に接合された第1の透明基板と、
前記基板の一方の面に接合された第2の透明基板と、
を有し、前記基板の開口部において、前記第1の透明基板と前記第2の透明基板とにより囲まれた空間に、アルカリ金属を封入することにより、前記アルカリ金属封入部が形成されるものであって、
前記ヒーター基板は、前記第1の透明基板、または、前記第2の透明基板の側に設置されていることを特徴とするアルカリ金属セルユニット。 - 前記ヒーター基板は2つ設けられており、
前記2つのヒーター基板のうちの一方のヒーター基板は、前記第1の透明基板、または、前記第2の透明基板の側に設置されており、
前記2つのヒーター基板のうちの他方のヒーター基板は、前記一方のヒーター基板の上に設置されており、
前記一方のヒーター基板と前記他方のヒーター基板とは、電流の流れる向きが逆であることを特徴とする請求項3に記載のアルカリ金属セルユニット。 - 前記ヒーター基板は2つ設けられており、
前記2つのヒーター基板のうちの一方のヒーター基板は、前記第1の透明基板の側に設置されており、
前記2つのヒーター基板のうちの他方のヒーター基板は、前記第2の透明基板の側に設置されていることを特徴とする請求項3に記載のアルカリ金属セルユニット。 - 前記第1のヒーター配線の中心と前記第2のヒーター配線の中心との間隔は、前記第1のヒーター配線の中心と前記第3のヒーター配線の中心との間隔と略同じであって、
前記第2のヒーター配線に流れる電流は、前記第3のヒーター配線に流れる電流よりも少ないことを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のアルカリ金属セルユニット。 - 前記第2のヒーター配線における配線幅は、前記第3のヒーター配線における配線幅よりも狭いことを特徴とする請求項6に記載のアルカリ金属セルユニット。
- 前記第1のヒーター配線の中心と前記第2のヒーター配線の中心との間隔は、前記第1のヒーター配線の中心と前記第3のヒーター配線の中心との間隔よりも広いことを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載のアルカリ金属セルユニット。
- 前記基板、前記第1の透明基板及び前記第2の透明基板の周囲を囲むガスセル支持部材を有し、
前記ヒーター基板は、前記ガスセル支持部材に接触していることを特徴とする請求項3から8のいずれかに記載のアルカリ金属セルユニット。 - 請求項3から9のいずれかに記載のアルカリ金属セルユニットと、
前記アルカリ金属セルユニットにおける前記アルカリ金属封入部にレーザ光を照射する光源と、
前記光源より前記アルカリ金属セルユニットにおける前記アルカリ金属封入部に照射されたレーザ光のうち、前記アルカリ金属セルユニットにおける前記アルカリ金属封入部を透過した光を検出する光検出器と、
を有することを特徴とする原子発振器。
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