JP6409267B2 - 量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体 - Google Patents

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。

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。
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し、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルをヒーターにより所定温度に加熱する必要がある。

このような原子発振器としては、特許文献１に開示されているように、ガスセルおよびヒーターを含むユニットが支持部を介して基板に搭載され、ヒーターと基板とをリード線のような配線を介して電気的に接続した構成が知られている。
しかし、特許文献１に係る原子発振器では、ガスセルおよびヒーターを含むユニットから配線を通じた熱伝導により基板に逃げてしまう熱量が大きく、その結果、原子発振器の省電力化を図ることができないという問題があった。

特開２０１０−２８７９４号公報

本発明の目的は、低消費電力化を図ることができる量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、かかる量子干渉装置または原子発振器を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。

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。
［適用例１］
本発明の量子干渉装置は、ベース部と、
金属原子が封入されているガスセルと、前記ガスセルの温度を調整する温調部と、前記ガスセル内の金属原子を励起する光を出射する光出射部と、を有するユニット部と、
前記ベース部と前記温調部とを電気的に接続していて、横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である部分を有するミアンダ配線である第１配線と、
前記ベース部と前記光出射部とを電気的に接続していて、直線的に延びている第２配線と、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、配線の横断面積が最適化されているので、配線の電気抵抗値の上昇を抑えつつ、ガスセルや加熱部から配線を通じた熱伝導によるベース部への熱の逃げを抑制し、その結果、量子干渉装置に低消費電力化を図ることができる。
また、前記第１配線がミアンダ配線であることにより、第１配線の熱の伝達経路を長くすることにより、第１配線の熱抵抗を大きくすることができる。その結果、ガスセルや加熱部から第１配線を通じた熱伝導によるベース部への熱の逃げを効果的に抑制することができる。

［適用例２］
本発明の量子干渉装置では、前記第１配線は、絶縁性のフィルムに支持されていることが好ましい。
これにより、第１配線を安定して設置することができる。
［適用例３］
本発明の量子干渉装置では、前記フィルムの表面に配置され、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である反射部を備えることが好ましい。
これにより、フィルムからの熱の放射を抑制することができる。

［適用例４］
本発明の量子干渉装置では、前記反射部の少なくとも一部は、前記フィルムの前記ユニット部に接続されている端部側に偏在して配置されていることが好ましい。
これにより、ユニット部から反射部を通じた熱伝導によるベース部への熱伝導を抑制しつつ、フィルムからの熱の放射を効率的に抑制することができる。

［適用例５］
本発明の量子干渉装置では、前記第１配線は、プラチナを含んでいることが好ましい。
プラチナまたはプラチナを含む合金は、薄膜を容易に形成できるだけでなく、熱伝導率が比較的低い。そのため、第１配線の熱伝導率を低減することができる。また、プラチナまたはプラチナを含む合金は化学的安定性に優れていることから、腐食防止等を目的とするコーティングを配線に施す必要がなく、第１配線の形成が容易であるとともに、第１配線の横断面積を容易に小さくすることができる。また、第１配線の曲げによる断線を防止することもできる。

［適用例６］
本発明の量子干渉装置では、前記第１配線は、銅を含んでいることが好ましい。
銅または銅を含む合金は、薄膜を容易に形成できるだけでなく、熱伝導率が比較的低い。そのため、第１配線の熱伝導率を低減することができる。また、第１配線の曲げによる断線を防止することもできる。

［適用例７］
本発明の量子干渉装置では、前記第１配線の横断面形状は、矩形であり、短辺方向での長さが０．５μｍ以上５μｍ以下の範囲内にあることが好ましい。
これにより、横断面積が小さい第１配線を容易に形成することができる。また、第１配線の曲げによる断線を防止することができる。

［適用例８］
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、低消費電力化が図られた原子発振器を提供することができる。
［適用例９］
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、優れた信頼性を有する電子機器を提供することができる。
［適用例１０］
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、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。

本発明の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。 アルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。 光出射部からの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。 図１に示す原子発振器の構造を示す断面図である。 図４に示す原子発振器が備えるユニット部の加熱部および接続部材を説明するための断面図である。 図４に示す原子発振器が備えるユニット部のガスセルおよび加熱側反射部を説明するための図である。 （ａ）は、図４に示す原子発振器の支持部の平面図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。 図４に示す原子発振器が備える配線を説明するための側面図である。 （ａ）は、図８に示す光出射部、加熱部および温度センサーに接続された配線の展開図、（ｂ）は、（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。 （ａ）は、図８に示す光検出部に接続された配線の展開図、（ｂ）は、（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図、（ｃ）は、（ａ）中のＤ−Ｄ線断面図である。 加熱部に接続された配線の横断面積とその配線の抵抗値および加熱部の消費電力との関係を示すグラフである。 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。

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）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、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。

図１は、本発明の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。また、図２は、アルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図３は、光出射部からの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。
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、ガスセル２１と、光出射部２２と、光学部品２３１、２３２と、光検出部２４と、ヒーター２５（加熱部）と、温度センサー２６と、コイル２７と、制御部５と、を備える。

まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
図１に示すように、原子発振器１では、光出射部２２がガスセル２１に向けて励起光ＬＬを出射し、ガスセル２１を透過した励起光ＬＬを光検出部２４が検出する。
ガスセル２１内には、ガス状のアルカリ金属（金属原子）が封入されており、アルカリ金属は、図２に示すように、３準位系のエネルギー準位を有し、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。

光出射部２２から出射された励起光ＬＬは、周波数の異なる２種の共鳴光１、２を含んでおり、この２種の共鳴光１、２を前述したようなガス状のアルカリ金属に照射したとき、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、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、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、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現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。

例えば、光出射部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３に示すように、前述したＥＩＴ現象に伴って急峻に上昇する。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。

以下、本実施形態の原子発振器１の具体的な構成について説明する。
図４は、図１に示す原子発振器の構造を示す断面図である。また、図５は、図４に示す原子発振器が備えるユニット部の加熱部および接続部材を説明するための断面図である。また、図６は、図４に示す原子発振器が備えるユニット部のガスセルおよび加熱側反射部を説明するための図である。
なお、以下では、説明の便宜上、図４中の上側を「上」、下側を「下」という。

原子発振器１は、図４に示すように、前述したような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２と、ユニット部２を収納するパッケージ３と、パッケージ３内に収納され、ユニット部２をパッケージ３に対して支持する支持部材４（支持部）と、支持部材４の外表面に設けられた支持側反射部７と、を備える。
ここで、ユニット部２は、ガスセル２１と、光出射部２２と、光学部品２３１、２３２と、光検出部２４と、ヒーター２５（温度調節部）と、温度センサー２６と、基板２８と、接続部材２９と、加熱側反射部６、８１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１は、ユニット部２に通電するための配線部８２、８３を備えている（図８参照）。

以下、原子発振器１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。また、ガスセル２１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。

図５に示すように、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が形成されている。
ここで、ガスセル２１の各窓部２１２、２１３は、前述した光出射部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内から出射した励起光が透過するものである。

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、シリコン材料、セラミックス材料、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。
以上説明したようなガスセル２１は、ヒーター２５からの熱により加熱される。これにより、ガスセル２１を所望の温度に温度調節することができる。

また、ガスセル２１の外表面には、図５に示すように、加熱側反射部６（低熱放射部）が配置されている。そして、加熱側反射部６は、波長４μｍの電磁波（すなわち遠赤外線）に対する反射率が５０％以上である。これにより、ガスセル２１の熱が輻射（放射）により逃げるのを抑制することができる。また、パッケージ３側から輻射された熱を加熱側反射部６で反射して、パッケージ３側からガスセル２１への輻射による熱の伝達を抑制することもできる。

また、加熱側反射部６は、ガスセル２１の外表面のうち光出射部２２からの励起光ＬＬが透過する部分を除く部分に配置されている。これにより、加熱側反射部６の構成材料や厚さ等に関係なく、光出射部２２からの光をガスセル２１内のアルカリ金属に照射し光検出部２４で検出することができる。そのため、加熱側反射部６からの熱輻射を効果的に抑制することができる。
具体的に説明すると、加熱側反射部６には、励起光ＬＬの通過領域に開口部６１、６２が形成されており、加熱側反射部６は、開口部６１、６２の形成領域以外の全域においてガスセル２１の外表面を覆っている。

また、加熱側反射部６の波長４μｍの電磁波に対する反射率（以下、「熱の反射率」ともいう）は、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。
このような加熱側反射部６の構成材料としては、ガスセル２１の外表面よりも熱の反射率が高ければ（すなわち、ガスセル２１の外表面よりも熱の放射率が低ければ）、特に限定されないが、金属材料を用いることが好ましい。これにより、加熱側反射部６の熱の反射率を７５％以上とすることができる。

加熱側反射部６を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、銅（熱の反射率９７．９３％）、銀（熱の反射率９８．４７％）、金（熱の反射率９８．６２％）、チタン（熱の反射率７８．０４％）、クロム（熱の反射率９３．７７％）、鉄（熱の反射率８７．０９％）、コバルト（熱の反射率８７．７５％）、ニッケル（熱の反射率９２．３８％）、アルミニウム（熱の反射率９９．０３％）、イリジウム（熱の反射率９８．７３％）、鉛（熱の反射率９８．９０％）等の金属またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金を用いることができ、中でも、熱の反射率が高いという観点から、銅、銀、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、イリジウム、鉛を用いることが好ましく、さらに化学安定性に優れているという観点から、金が好ましい。

また、加熱側反射部６は、１種の金属または合金で構成されていてもよいし、２種以上の金属または合金を積層して構成されていてもよい。
また、加熱側反射部６を、ガスセル２１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することにより、接続部材２９からの熱を加熱側反射部６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、ガスセル２１内の温度分布を均一化することができる。特に、加熱側反射部６が窓部２１２、２１３間を繋いでいるので、窓部２１２、２１３間の温度差を小さくすることができる。また、加熱側反射部６が各窓部２１２、２１３の縁部に沿って全周に亘って設けられているので、各窓部２１２、２１３の温度分布の均一化を図ることができる。このような観点からも、加熱側反射部６は、金属材料で構成されていることが好ましい。
また、加熱側反射部６は、膜状をなしており、加熱側反射部６の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。
なお、加熱側反射部６は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

［光出射部］
光出射部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ＬＬを出射する機能を有する。
より具体的には、光出射部２２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）を励起光として出射するものである。

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（共鳴）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（共鳴）し得るものである。
この光出射部２２としては、前述したような励起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、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。

［光学部品］
図４に示すように、複数の光学部品２３１、２３２は、それぞれ、前述した光出射部２２とガスセル２１との間における励起光の光路上に設けられている。
本実施形態では、光出射部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。
光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光出射部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。

後述するようにコイル２７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１の発振特性の低下をもたらす。

これに対し、後述するようにコイル２７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１の発振特性を向上させることができる。

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、光出射部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。
なお、光出射部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、光出射部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。

［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、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上に接合されている。

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が、熱伝導性が優れる接着剤を用いた場合、接続部材２９から熱により光検出部２４も温度調節することができる。
この光検出部２４としては、上述したような励起光ＬＬ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。
以上説明したような光検出部２４は、配線部８３を介して、後述するパッケージ３の基体３１（ベース部）に電気的に接続されている。

［ヒーター］
ヒーター２５は、通電により発熱する発熱抵抗体（加熱部）を有する。このヒーター２５は、ガスセル２１の温度を調整する「温調部」を構成する。
このヒーター２５からの熱は、基板２８および接続部材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所望の濃度のガス状に維持することができる。また、本実施形態では、ヒーター２５からの熱は、基板２８を介して光出射部２２にも伝達される。

このヒーター２５は、ガスセル２１に対して離間している。これにより、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場がガスセル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。
本実施形態では、ヒーター２５は、基板２８上に設けられている。これにより、ヒーター２５からの熱は、基板２８に伝達される。また、ヒーター２５は、基板２８に設けられた配線（図示せず）に電気的に接続されている。

［温度センサー］
温度センサー２６は、ヒーター２５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２６の検出結果に基づいて、前述したヒーター２５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。

本実施形態では、温度センサー２６は、基板２８上に設けられている。また、温度センサー２６は、基板２８に設けられた配線（図示せず）に電気的に接続されている。
なお、温度センサー２６の設置位置は、これに限定されず、例えば、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター２５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２６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。

［コイル］
コイル２７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１の発振周波数の精度を高めることができる。
なお、コイル２７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２７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２７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とパッケージ３との間であってもよいし、パッケージ３の外側にあってもよい。また、コイル２７は、図示しない配線を介して、制御部５に電気的に接続されている。また、コイル２７に接続された配線は、基板２８に設けられた配線を介して基体３１に電気的に接続されていてもよいし、基体３１に直接接続されていてもよい。

［接続部材］
接続部材２９は、ヒーター２５とガスセル２１の各窓部２１２、２１３とを熱的に接続している。これにより、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。また、ヒーター２５とガスセル２１とを離間することができる。そのため、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場がガスセル２１内のアルカリ金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。また、ヒーター２５の数を少なくすることができるため、例えば、ヒーター２５への通電のための配線の数を少なくし、その結果、原子発振器１（量子干渉装置）の小型化を図ることができる。

図５に示すように、接続部材２９は、ガスセル２１を挟んで設けられた１対の接続部材２９１、２９２で構成されている。これにより、ガスセル２１に対する接続部材２９の設置を容易なものとしつつ、接続部材２９からガスセル２１の各窓部２１２、２１３に均一に熱を伝達させることができる。
より具体的に説明すると、接続部材２９１は、ガスセル２１を挟んで配置されている１対の接続部２９１ａ、２９１ｂと、１対の接続部２９１ａ、２９１ｂ間を連結する連結部２９１ｃとを有している。同様に、接続部材２９２は、ガスセル２１を挟んで配置されている１対の接続部２９２ａ、２９２ｂと、１対の接続部２９２ａ、２９２ｂ間を連結する連結部２９２ｃとを有している。これにより、ヒーター２５からの熱を各窓部２１２、２１３に効率的に伝達することができる。

ここで、接続部２９１ａ、２９２ａ、２９１ｂ、２９２ｂは、それぞれ、加熱側反射部６に接触している。すなわち、窓部２１２、２１３と接続部材２９１、２９２とは、加熱側反射部６を介して接続されている。
また、接続部２９１ａ、２９１ｂ、２９２ａ、２９２ｂは、それぞれ、励起光ＬＬの通過領域を避けるように形成されている。すなわち、接続部２９１ａ、２９１ｂ、２９２ａ、２９２ｂは、それぞれ、励起光ＬＬの通過領域の外側に配置されている。これにより、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。

このような１対の接続部材２９１、２９２は、例えば、ガスセル２１の互いに対向する１対の側面の両側からガスセル２１を挟むようにして嵌合している。
なお、加熱側反射部６と接続部２９１ａ、２９２ａとの間、および、加熱側反射部６と接続部２９１ｂ、２９２ｂとの間の少なくとも一方に隙間が形成されている場合には、その隙間に、熱伝導性を有する接着剤が充填されていてもよい。かかる接着剤としては、例えば、金属ペースト、伝熱性フィラーを含有した樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等が挙げられる。

また、連結部２９１ｃ、２９２ｃは、それぞれ、加熱側反射部６（加熱側反射部６を省略した場合、ガスセル２１）との間に隙間を形成して配置されている。これにより、連結部２９１ｃ、２９２ｃとガスセル２１との間の熱の伝達を抑制し、接続部材２９１、２９２から各窓部２１２、２１３へ効率的に熱の伝達を行うことができる。
このような接続部材２９の構成材料としては、ガスセル２１を構成する材料よりも熱伝導率が大きい材料であればよいが、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることが好ましい。

以上説明したような接続部材２９は、基板２８の上面に搭載されている。
また、接続部材２９には、加熱側反射部８１（低熱放射部）が接合されている。
加熱側反射部８１は、波長４μｍの電磁波（すなわち遠赤外線）に対する反射率が５０％以上である。これにより、ガスセル２１の熱が輻射により逃げるのを抑制することができる。また、パッケージ３側から輻射された熱を加熱側反射部８１で反射して、パッケージ３側からガスセル２１への輻射による熱の伝達を抑制することもできる。

この加熱側反射部８１は、板状またはシート状の１対の反射部材８１１、８１２で構成されている。
反射部材８１１、８１２は、前述した１対の接続部材２９１、２９２から露出したガスセル２１の側面を覆うように、接続部材２９１、２９２を挟んで設けられている。また、反射部材８１１、８１２は、接続部材２９１、２９２に接着剤等により接合されている。

また、反射部材８１１、８１２の熱の反射率は、加熱側反射部６と同様、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。
このような反射部材８１１、８１２の構成材料としては、前述した加熱側反射部６と同様の材料を用いることができる。
なお、加熱側反射部８１は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

［基板］
基板２８の一方の面（上面）には、前述した光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９等が搭載されている。
基板２８は、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達する機能を有する。これにより、ヒーター２５が接続部材２９に対して離間していても、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達することができる。

ここで、基板２８は、ヒーター２５と接続部材２９とを熱的に接続している。このようにヒーター２５および接続部材２９を基板２８に搭載することにより、ヒーター２５の設置の自由度を高めることができる。
また、光出射部２２が基板２８に搭載されていることにより、ヒーター２５からの熱により光出射部２２を温度調節することができる。
また、基板２８は、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９を支持する機能をも有する。
また、基板２８は、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６に電気的に接続される配線（図示せず）を有している。

このような基板２８の構成材料としては、特に限定されないが、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。また、基板２８を金属材料で構成することにより、基板２８の表面の熱の反射率を高め、基板２８からの熱の輻射を抑制することもできる。なお、基板２８を金属材料で構成した場合、基板２８の表面には、基板２８が有する配線の短絡防止等の目的で、必要に応じて、例えば、樹脂材料、金属酸化物、金属窒化物等で構成された絶縁層が設けられていてもよい。ただし、かかる絶縁層は、上述した熱の輻射を抑制する観点から、基板２８の下面にはできるだけ設けないことが好ましい。基板２８はセラミック基板上に金属配線があっても良く、表面および裏面、側面は放射率が低い材料で構成されていると輻射による熱の逃げを低減する効果がある。

以上説明したような基板２８は、配線部８２を介して、後述するパッケージ３の基体３１に電気的に接続されている。これにより、光出射部２２、ヒーター２５および温度センサー２６が、それぞれ、配線部８２を介して、基体３１に電気的に接続されている。
なお、基板２８は、接続部材２９の形状、ヒーター２５の設置位置等によっては、省略することができる。この場合、ヒーター２５を接続部材２９に接触させる位置に設置すればよい。また、この場合、光出射部２２、ヒーター２５および温度センサー２６をそれぞれ配線部８２に直接接続すればよい。

［パッケージ］
図４に示すように、パッケージ３は、ユニット部２および支持部材４を収納する機能を有する。なお、図４では、図示を省略しているが、パッケージ３内には、図１に示すコイル２７も収納されている。また、パッケージ３内には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。

このパッケージ３は、図４に示すように、板状の基体３１（ベース部）と、有底筒状の蓋体３２とを備え、蓋体３２の開口が基体３１により封鎖されている。これにより、ユニット部２および支持部材４を収納する空間が形成されている。
基体３１は、支持部材４を介してユニット部２を支持している。
また、基体３１は、配線基板であり、図示しないが、基体３１には、パッケージ３の外部から内部のユニット部２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。
この基体３１の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金属材料、樹脂材料、セラミックス材料等を用いることができるが、セラミックス材料を用いることが好ましい。これにより、基体３１の断熱性を高め、原子発振器１のさらなる低消費電力化を図ることができる。

本実施形態では、基体３１の上面には、図４に示すように、ベース側反射部３３（低熱放射部）が配置されている。そして、ベース側反射部３３は、波長４μｍの電磁波（すなわち遠赤外線）に対する反射率が５０％以上である。これにより、支持部材４の熱が輻射により逃げるのを抑制することができる。また、パッケージ３側から輻射された熱をベース側反射部３３で反射して、パッケージ３側から支持部材４への輻射による熱の伝達を抑制することもできる。なお、ベース側反射部３３は、基体３１の上面でなくても、支持部材４と基体３１との間、例えば、支持部材４の下面に配置されていても、支持部材４から放射される熱が基体３１に伝達されるのを抑制することができる。
また、ベース側反射部３３の熱の反射率は、加熱側反射部６と同様、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。

このようなベース側反射部３３の構成材料としては、前述した加熱側反射部６と同様の材料を用いることができる。
また、ベース側反射部３３は、膜状をなしており、ベース側反射部３３の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。
なお、ベース側反射部３３は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

このようなベース側反射部３３が設けられた基体３１には、蓋体３２が接合されている。
基体３１と蓋体３２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、基体３１と蓋体３２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。また、図４では、ベース側反射部３３が基体３１の上面の全域に亘って形成され、ベース側反射部３３を介して、基体３１と蓋体３２とが接合されているが、ベース側反射部３３の形成領域は、基体３１の上面の一部であってもよく、その場合、基体３１と蓋体３２との間にベース側反射部３３が介在していなくてもよい。
このような蓋体３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、セラミックス材料、金属材料等を用いることができる。

また、基体３１と蓋体３２とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、パッケージ３内が気密空間であることが好ましい。これにより、パッケージ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１の特性を向上させることができる。
特に、パッケージ３内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、パッケージ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とパッケージ３の外部との間や、パッケージ３内の空間を介したヒーター２５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２５からの熱を接続部材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２とパッケージ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。

［支持部材］
支持部材４（支持部）は、パッケージ３内に収納されており、パッケージ３の一部を構成する基体３１に対してユニット部２を支持する機能を有する。すなわち、支持部材４は、基体３１に対してユニット部２の各部を直接的または間接的に支持している。
また、支持部材４は、ユニット部２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達を抑制する機能を有する。これにより、ユニット部２の各部と外部との間の熱干渉を抑制することができる。

図７（ａ）は、図４に示す原子発振器の支持部の平面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。
この支持部材４は、図７に示すように、複数の脚部４１（柱部）と、複数の脚部４１を連結する連結部４２とを有する。
複数の脚部４１は、それぞれ、パッケージ３の基体３１の内側の面に例えば接着剤により接合されている。
この複数の脚部４１は、基体３１とユニット部２とが重なる方向からみた平面視（以下、単に「平面視」ともいう）にて、ユニット部２の外側に配置されている。

本実施形態では、脚部４１は、平面視にて、正方形をなすガスセル２１の角部に対応するように、４つ設けられている。
各脚部４１は、円筒状をなし、基体３１の内側の面に対して垂直な方向に延びて立設されている。
また、各脚部４１には、中空部４１１が形成されている。これにより、各脚部４１の剛性を確保しつつ、脚部４１における熱の伝達を抑制することができる。
この中空部４１１は、大気圧よりも減圧した雰囲気（減圧状態または真空状態）であることが好ましい。これにより、脚部４１における熱の伝達をより効果的に抑制することができる。

本実施形態では、中空部４１１は、脚部４１を上下に貫通している。そのため、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、中空部４１１内も減圧状態とすることができる。
なお、中空部４１１の上側が開放していない場合、各脚部４１と基体３１との間に中空部４１１の内外を連通する隙間を形成すれば、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、中空部４１１内も減圧状態とすることができる。

連結部４２は、複数の脚部４１の上端部（他端部）同士を連結している。これにより、支持部材４の剛性が高められている。本実施形態では、連結部４２は、複数の脚部４１と一体で形成されている。なお、連結部４２は、複数の脚部４１と別体で形成され、例えば、接着剤により各脚部４１と接合されていてもよい。
連結部４２は、全体が板状をなしている。すなわち、連結部４２は、板状をなす板状部を含む。これにより、比較的簡単な構成で、支持部材４の剛性を高めることができる。

また、連結部４２は、平面視にて、４つの脚部４１が角部に位置するように四角形をなしている。
この連結部４２の上面（脚部４１とは反対側の面）には、ユニット部２（より具体的には基板２８）が接合（接続）されている。これにより、支持部材４によりユニット部２が支持されている。

連結部４２とユニット部２との接続部は、平面視にて、前述した複数の脚部４１の上端部（他端部）よりも内側に位置している。
この連結部４２の上面（すなわちユニット部２側の面）の中央部には、凹部４２１が形成されている。
この凹部４２１内の空間は、ユニット部２と連結部４２との間に位置する。そのため、連結部４２とユニット部２との間には、空間が形成されている。これにより、ユニット部２と連結部４２との接触面積を低減して、連結部４２とユニット部２との間の熱の伝達を効果的に抑制することができる。また、凹部４２１により薄肉化して連結部４２の熱抵抗を高め、連結部４２における熱の伝達を抑制することもできる。

本実施形態では、凹部４２１は、平面視にて、ユニット部２の外形よりも内側に配置されている。したがって、ユニット部２は、連結部４２の凹部４２１よりも外周側の部分に接合されている。なお、凹部４２１は、平面視にて、ユニット部２の外形よりも外側に位置する部分を有していてもよい。
また、凹部４２１内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、凹部４２１内の断熱性を高め、ユニット部２から連結部４２への熱の逃げを抑制することができる。

ユニット部２と支持部材４との接合箇所は、凹部４２１の外周に沿って全周に亘って形成されていてもよいが、接合箇所を介したユニット部２と支持部材４との間の熱伝導を抑制する観点から、スポット状に複数形成されていることが好ましい。
また、ユニット部２と支持部材４との間には、凹部４２１の内外を連通する隙間が形成されていることが好ましい。これにより、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、凹部４２１内も減圧状態とすることができる。

このような支持部材４によれば、各脚部４１の下端部（一端部）が平面視にてユニット部２に対して離間している。そのため、支持部材４は、ユニット部２と支持部材４との接続部から各脚部４１の下端部（すなわち脚部４１と基体３１との接続部）への熱の伝達経路が屈曲または湾曲した部分（曲がっている部分）を有する。
これにより、基体３１とユニット部２との間の距離を小さくしても、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、原子発振器１の小型化を図りつつ、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。また、複数の脚部４１間が連結部４２により連結されているので、支持部材４の剛性を高めることができる。そのため、ユニット部２の振動を抑制することができる。

また、支持部材４は、多孔質体で構成されていることが好ましい。これにより、支持部材４の断熱性（熱抵抗）を高めることができ。そのため、ガスセル２１やヒーター２５から支持部材４を通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを抑制し、その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。
支持部材４を構成する多孔質体は、支持部材４の外表面に開放する連続空孔（連続気泡）を有していることが好ましい。連続空孔を有する多孔質体は、一般に、空孔率が大きい。そのため、連続空孔を有する多孔質体で支持部材４を構成することにより、支持部材４の断熱性を高めることができる。また、ユニット部２および支持部材４を真空状態（大気圧よりも減圧した状態）のパッケージ３内に収納した場合、多孔質体の連続空孔内をも真空状態とすることができ、支持部材４の断熱性を効率的に高めることができる。また、真空下で空孔が潰れて多孔質体が変形することを防止することもできる。
また、この場合、支持部材４を構成する多孔質体は、発泡体であることが好ましい。これにより、比較的簡単かつ確実に、空孔率の大きい多孔質体を実現することができる。

また、支持部材４の構成材料としては、熱伝導性が比較的低く、かつ、支持部材４がユニット部２を支持する剛性を確保し得る材料であれば、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の非金属を用いることが好ましく、樹脂材料を用いることがより好ましい。支持部材４を主として樹脂材料で構成した場合、支持部材４の熱抵抗を高くすることができ、また、支持部材４の形状が複雑であっても、例えば射出成型等の公知の方法を用いて、支持部材４を容易に製造することができる。特に、支持部材４を主として樹脂材料で構成した場合、発泡体で構成された支持部材４を容易に形成することができる。なお、脚部４１の構成材料と連結部４２の構成材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。また、支持部材４は、樹脂材料を用いて構成されている場合、樹脂材料の他に、無機フィラーや各種添加剤等が５０ｗｔ％未満の含有量で含有されていてもよい。

支持部材４の構成材料に用いる樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。

これらの樹脂の中でも、支持部材４の構成材料として用いる樹脂材料としては、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂を用いることが好ましい。これにより、発泡体で構成された支持部材４を容易に形成することができる。また、支持部材４の機械的強度を比較的高くすることができる。さらに、ポリイミド樹脂およびアクリル樹脂は比較的高い化学安定性を有することから、支持部材４の経時的な劣化を抑制することもできる。

また、支持部材４の熱電導率は、０．１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上４０Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以下であることが好ましく、０．１Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以上０．５Ｗ・ｍ^−１・Ｋ^−１以下であることがより好ましい。これにより、ユニット部２とパッケージ３との間の支持部材４を介した熱伝導をより効果的に抑えることができる。すなわち、支持部材４の断熱性を高め、ユニット部２とパッケージ３とを熱的に分離する効果を顕著なものとすることができる。

［支持側反射部］
支持側反射部７は、図７（ｂ）に示すように、支持部材４の外表面に配置され、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である。これにより、支持部材４から放射される熱を抑制することができる。
特に、支持側反射部７は、図７（ｂ）に示すように、上下方向（すなわち、支持部材４の表面にガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向）に沿って互いに離れて配置されている複数の部分７１、７２、７３を含んでいる。これにより、支持側反射部７を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を抑制することができる。すなわち、支持側反射部７は、ガスセル２１と基体３１との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部材４からの熱輻射を抑制することができる。その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。
また、パッケージ３から輻射された熱を支持側反射部７で反射して、パッケージ３から支持部材４への輻射による熱の伝達を抑制することもできる。

本実施形態では、支持側反射部７の複数の部分７１、７２、７３は、ガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向に対して垂直な方向から見たとき、縞状に配置されている。これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部７を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
また、ガスセル２１側から基体３１側へ、支持側反射部７の部分７１、７２、７３がこの順で並んでおり、部分７１、７２は、支持部材４の連結部４２の表面に配置され、部分７３は、支持部材４の脚部４１の表面に配置されている。

最もガスセル２１側に配置された部分７１は、連結部４２の外周面だけでなく、連結部４２の上面にも設けられている。これにより、連結部４２の上面からの熱の輻射を抑制することができる。
また、部分７１は、前述した連結部４２の上面のうち、ユニット部２が接触する部分近傍を除く部分に形成され、ユニット部２（より具体的には基板２８）と間隔Ｇをもって離間している（図７（ａ）参照）。これにより、ユニット部２から支持側反射部７への熱伝導を抑制することができる。
また、部分７２は、連結部４２の外周面だけでなく、連結部４２の下面にも設けられている。これにより、連結部４２の下面からの熱の輻射を抑制することができる。

また、部分７２は、部分７１と間隔Ｇ１をもって離間し、部分７３と間隔Ｇ２をもって離間している。これにより、部分７１、７３と部分７２との間の熱伝導を抑制することができる。ここで、間隔Ｇ１、Ｇ２が支持側反射部７のガスセル２１側から基体３１側への熱の伝熱経路を横断（遮断）するように配置されている。言い換えると、部分７１、７２、７３は、ガスセル２１側から基体３１側に向かう途中で間隔Ｇ１、Ｇ２により断続的に途切れて配置されている。そのため、支持側反射部７のガスセル２１側から基体３１側への熱伝導を抑制することができる。

また、支持側反射部７の波長４μｍの電磁波に対する反射率（熱の反射率）は、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。
このような支持側反射部７の構成材料としては、支持部材４の外表面よりも熱の反射率が高ければ、特に限定されないが、金属材料を用いることが好ましい。これにより、支持側反射部７の熱の反射率を７５％以上とすることができる。その結果、支持側反射部７の熱の輻射を抑制する作用を好適に発揮させることができる。

支持側反射部７を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、銅（熱の反射率９７．９３％）、銀（熱の反射率９８．４７％）、金（熱の反射率９８．６２％）、チタン（熱の反射率７８．０４％）、クロム（熱の反射率９３．７７％）、鉄（熱の反射率８７．０９％）、コバルト（熱の反射率８７．７５％）、ニッケル（熱の反射率９２．３８％）、アルミニウム（熱の反射率９９．０３％）、イリジウム（熱の反射率９８．７３％）、鉛（熱の反射率９８．９０％）等の金属またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金を用いることができ、中でも、熱の反射率が高いという観点から、銅、銀、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、イリジウム、鉛を用いることが好ましく、さらに化学安定性に優れているという観点から、金が好ましい。

また、支持側反射部７は、１種の金属または合金で構成されていてもよいし、２種以上の金属または合金を積層して構成されていてもよい。
前述したような材料は、支持部材４を構成する材料よりも熱伝導率が大きいが、前述したように、間隔Ｇ１、Ｇ２を設けることにより、支持側反射部７全体の熱伝導を抑制することができる。
また、部分７１、７２、７３は、それぞれ膜状をなしており、支持側反射部７の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。

［配線］
図８は、図４に示す原子発振器が備える配線を説明するための側面図である。また、図９（ａ）は、図８に示す光出射部、加熱部および温度センサーに接続された配線の展開図、図９（ｂ）は、図９（ａ）中のＢ−Ｂ線断面図である。また、図１０（ａ）は、図８に示す光検出部に接続された配線の展開図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）中のＣ−Ｃ線断面図、図１０（ｃ）は、（ａ）中のＤ−Ｄ線断面図である。また、図１１は、加熱部に接続された配線の横断面積とその配線の抵抗値および加熱部の消費電力との関係を示すグラフである。
図８に示すように、配線部８２は、前述した基板２８と基体３１とを電気的に接続している。また、配線部８３は、前述した光検出部２４と基体３１とを電気的に接続している。

以下、配線部８２、８３を順次詳細に説明する。
配線部８２、８３は、それぞれ、フレキシブル配線基板で構成されている。具体的に説明すると、図９に示すように、配線部８２は、ベースフィルム８２１と、複数の配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆ（以下、「配線８２２」ともいう）と、カバーフィルム８２３と、を有している。同様に、図１０に示すように、配線部８３は、ベースフィルム８３１と、複数の配線８３２ａ、８３２ｂ（以下、「配線８３２」ともいう）と、カバーフィルム８３３と、を有している。なお、配線部８２、８３の各層間には、接着層が設けられていてもよい。

ベースフィルム８２１およびカバーフィルム８２３は、それぞれ、シート状をなす絶縁性のフィルムであって、配線８２２を支持している。同様に、ベースフィルム８３１およびカバーフィルム８３３は、それぞれ、シート状をなす絶縁性のフィルムであって、配線８３２を支持している。これにより、配線８２２、８３２を安定して設置することができる。

このベースフィルム８２１、８３１および-カバーフィルム８２３、８３２の厚さは、配線８２２または配線８３２を支持することができれば、特に限定されないが、熱抵抗を高める観点から、できるだけ薄いことが好ましい。
また、ベースフィルム８２１、８３１およびカバーフィルム８２３、８３３の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂のような樹脂材料を用いることができる。

また、ベースフィルム８２１およびカバーフィルム８２３のうちの少なくとも一方のフィルムは、多孔質体（発泡体）で構成されていることが好ましい。これにより、当該フィルムの断熱性を高め、当該フィルムを通じた熱伝導により基板２８から基体３１へ熱が逃げるのを抑制することができる。同様に、ベースフィルム８３１およびカバーフィルム８３３のうちの少なくとも一方のフィルムは、多孔質体（発泡体）で構成されていることが好ましい。これにより、当該フィルムの断熱性を高め、当該フィルムを通じた熱伝導により光検出部２４から基体３１へ熱が逃げるのを抑制することができる。
このようなベースフィルム８２１とカバーフィルム８２３との間には、配線８２２が配置されている。配線８２２同様に、ベースフィルム８３１とカバーフィルム８３３との間には、配線８３２が配置されている。

配線８２２は、温度センサー２６と導通する１対の配線８２２ａ、８２２ｂと、光出射部２２と導通する１対の配線８２２ｃ、８２２ｄと、ヒーター２５と導通する１対の配線８２２ｅ、８２２ｆとで構成されている。
配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆの一端部（図９（ａ）中の右側の端部）には、それぞれ、基体３１に電気的に接続される端子８２４ａ、８２４ｂ、８２４ｃ、８２４ｄ、８２４ｅ、８２４ｆが設けられている。一方、配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆの他端部（図９（ａ）中の左側の端部）には、それぞれ、基板２８に電気的に接続される端子８２５ａ、８２５ｂ、８２５ｃ、８２５ｄ、８２５ｅ、８２５ｆが設けられている。

一方、配線８３２は、光検出部２４と導通する１対の配線８３２ａ、８３２ｂで構成されている。
配線８３２ａ、８３２ｂの一端部（図１０（ａ）中の右側の端部）には、それぞれ、基体３１に電気的に接続される端子８３４ａ、８３４ｂが設けられている。一方、配線８３２ａ、８３２ｂの他端部（図１０（ａ）中の左側の端部）には、それぞれ、光検出部２４に電気的に接続される端子８３５ａ、８３５ｂが設けられている。

このような配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂのうちの少なくとも１つの配線は、横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である部分を含むことが好ましい。これにより、配線８２２または配線８３２の電気抵抗値の上昇を抑えつつ、ガスセル２１やヒーター２５等から配線８２２または配線８３２を通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを抑制し、その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。
特に、配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｃ、８２２ｄ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂのうちの少なくとも配線８２２ｅ、８２２ｆは、横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である部分を含む。

原子発振器１を構成する電子部品のうち、最も原子発振器１全体の消費電力に占める割合の大きい消費電力を有するのは、ヒーター２５である。ここで、ヒーター２５に接続される各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積を小さくしていくと、図１１に示すように、ヒーター２５の消費電力も小さくなる。特に、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積が１００μｍ^２以下となると、ヒーター２５の消費電力が１０ｍＷ以下となる。ヒーター２５の消費電力が１０ｍＷ以下となると、原子発振器１全体の消費電力を１００ｍＷ以下とすることができ、様々な電子機器に搭載することが可能となる。

また、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積を小さくしていくと、各配線８２２ｅ、８２２ｆの電気抵抗値が徐々に大きくなる。言い換えると、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積を小さくしていくと、各配線８２２ｅ、８２２ｆの熱抵抗値が徐々に大きくなる。したがって、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積を小さくすることにより、配線８２２ｅ、８２２ｆを通じた熱伝導による熱の逃げを抑制することができる。

しかし、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積が６０μｍ^２よりも小さくなると、各配線８２２ｅ、８２２ｆの熱抵抗値が急激に大きくなる。そのため、各配線８２２ｅ、８２２ｆ自体が発熱しやすくなり、各配線８２２ｅ、８２２ｆの横断面積が小さいことも相まって、各配線８２２ｅ、８２２ｆが劣化や断線しやすくなる。特に、ヒーター２５に供給する電力は比較的大きいため、各配線８２２ｅ、８２２ｆ自体の発熱が問題となる。また、横断面積が６０μｍ^２よりも小さいと、各配線８２２ｅ、８２２ｆの形成が難しい。
以上のような観点から、各配線８２２の横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下であることにより、配線８２２の横断面積が最適化され、配線８２２の電気抵抗値の上昇を抑えつつ、ガスセル２１やヒーター２５から配線８２２を通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを抑制し、その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。

ここで、配線部８２全体の長さが配線部８３全体の長さよりも短い。そのため、配線部８２の方が配線部８３よりもユニット部２から基体３１への熱の伝達経路が短い。したがって、配線８２２および配線８３２のうち少なくとも配線８２２は、各配線の横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である部分を含むことが好ましい。
配線８２２、８３２の横断面形状は、それぞれ、矩形であるが、その短辺方向での長さは、０．５μｍ以上５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上４μｍ以下であることがより好ましい。これにより、横断面積が小さい配線８２２、８３２を容易に形成することができる。また、配線８２２、８３２の曲げによる断線を防止することができる。これに対し、短辺方向での長さが小さすぎると、配線８２２、８３２の厚さが薄すぎて、配線８２２、８３２の曲げによる断線が生じやすくなる。一方、短辺方向での長さを大きすぎると、前述したような横断面積を実現する上で、配線８２２、８３２のアスペクト比が大きくなりすぎて、配線８２２、８３２の形成が難しくなる。

また、光出射部２２に接続された配線８２２ｃ、８２２ｄ（第２配線）を除く配線（第１配線）、すなわち、配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂは、ミアンダ配線を含んでいる。これにより、配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂの熱の伝達経路を長くすることにより、配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂの熱抵抗を大きくすることができる。その結果、ガスセル２１やヒーター２５から配線８２２ａ、８２２ｂ、８２２ｅ、８２２ｆ、８３２ａ、８３２ｂを通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを効果的に抑制することができる。
特に、ヒーター２５に電気的に接続されている配線８２２ｅ、８２２ｆはミアンダ配線を含んでいることにより、ヒーター２５から配線８２２ｅ、８２２ｆを通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを効果的に抑制することができる。

一方、配線８２２ｃ、８２２ｄは、直線的に形成されている。これにより、光出射部２２に対して高周波を含む電流を効率的に供給することができる。
このような配線８２２、８３２の構成材料としては、それぞれ、特に限定されないが、金属材料を用いることが好ましい。一般に金属材料は延性に優れる。そのため、配線８２２、８３２を金属材料で構成することにより、横断面積が小さい配線８２２、８３２を容易に形成することができる。
かかる金属材料としては、プラチナまたはプラチナを含む合金、または、銅または銅を含む合金を用いることが好ましい。

プラチナまたはプラチナを含む合金、銅または銅を含む合金は、薄膜を容易に形成できるだけでなく、熱伝導率が比較的低い。そのため、配線８２２、８３２の熱伝導率を低減することができる。また、プラチナまたはプラチナを含む合金は化学的安定性に優れていることから、腐食防止等を目的とするコーティングを配線８２２、８３２に施す必要がなく、配線８２２、８３２の形成が容易であるとともに、配線８２２、８３２の横断面積を容易に小さくすることができる。また、配線８２２、８３２の曲げによる断線を防止することもできる。

配線部８２と基板２８、基体３１との接続、および、配線部８３と光検出部２４、基体３１との接続は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、異方性導電フィルム（ＡＣＦ）や異方性導電ペースト（ＡＣＰ）等を用いて行うことができる。
なお、本実施形態では、配線部８２が基板２８とは別体で構成されているが、配線部８２が基板２８と一体で構成されていてもよい。この場合、例えば、配線部８２および基板２８は、ともにフレキシブル配線基板で一体に構成してもよいし、配線部８２をフレキシブル部とし基板２８をリジット部としたリジットフレキシブル配線基板で構成してもよい。

以上説明した配線部８２、８３のうち配線部８３の外表面には、図８に示すように、反射部８４が設けられている。
この反射部８４は、図１０（ｂ）に示すように、配線部８３のベースフィルム８３１の表面に配置されている。そして、反射部８４は、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である。これにより、ベースフィルム８３１からの熱の放射を抑制することができる。

また、反射部８４は、ベースフィルム８３１のユニット部２側（図８中の上側）に寄って配置されている。これにより、ユニット部２から反射部８４を通じた熱伝導による基体３１への熱伝導を抑制しつつ、ベースフィルム８３１からの熱の放射を効率的に抑制することができる。
また、反射部８４の熱の反射率は、前述した加熱側反射部６と同様、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。

このような反射部８４の構成材料としては、前述した加熱側反射部６と同様の材料を用いることができる。
また、反射部８４は、膜状をなしており、反射部８４の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。
なお、反射部８４は、必要に応じて設ければよく、省略してもよい。

［制御部］
図１に示す制御部５は、ヒーター２５、コイル２７および光出射部２２をそれぞれ制御する機能を有する。
このような制御部５は、光出射部２２の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部５１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５２と、ガスセル２１に印加する磁場を制御する磁場制御部５３とを有する。

励起光制御部５１は、前述した光検出部２４の検出結果に基づいて、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。より具体的には、励起光制御部５１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、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。また、励起光制御部５１は、光出射部２２から出射される共鳴光１、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５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。

また、温度制御部５２は、温度センサー２６の検出結果に基づいて、ヒーター２５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５３は、コイル２７が発生する磁場が一定となるように、コイル２７への通電を制御する。
このような制御部５は、例えば、パッケージ３が実装される基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。なお、制御部５がパッケージ３内（例えば基体３１上）に設けられていてもよい。
以上説明したような本実施形態の原子発振器１によれば、配線８２２、８３２の横断面積が最適化されているので、配線８２２、８３２の電気抵抗値の上昇を抑えつつ、ガスセル２１やヒーター２５から配線８２２、８３２を通じた熱伝導による基体３１への熱の逃げを抑制し、その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。

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。
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
また、前述したような本発明の原子発振器は、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。
以下、本発明の移動体の一例について説明する。
図１３は、本発明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である。
図１３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（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。そして、原子発振器１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。

なお、本発明の原子発振器または量子干渉装置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）、フライトシュミレーター、地上デジタル放送、携帯電話基地局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、前述した実施形態では、支持部が複数の脚部および連結部で構成されている場合を例に説明したが、支持部の形状は、ベース部に対してガスセルおよび加熱部を含むユニット部を支持することができれば、これに限定されず、例えば、板状、ブロック状、梁状等であってもよい。その際、支持部を通じたユニット部とベース部との間の熱の伝達経路を長くする観点から、支持部の高さや長さを大きくすることが好ましく、また、支持部の熱抵抗を大きくする観点から、支持部の幅を小さくすることが好ましい。また、支持部が複数の部材で構成されていてもよい。

また、前述した実施形態では、支持部に支持されるユニット部がガスセルの他に接続部材、基板等を含む場合を例に説明したが、これに限定されず、ユニット部は少なくともガスセルおよび加熱部を含んでいればよい。
また、前述した実施形態では、ガスセルが基板および接続部材を介して間接的に支持部に支持されている場合を例に説明したが、ガスセルが支持部に直接的に支持されていてもよい。
また、前述した実施形態では、ユニット部とベース部との電気的接続にフレキシブル配線基板を用いた場合を例に説明したが、前述したような横断面積の部分を含んでいれば、これに限定されず、例えば、リード線であってもよい。

１‥‥原子発振器 ２‥‥ユニット部 ３‥‥パッケージ ４‥‥支持部材（支持部） ５‥‥制御部 ６‥‥加熱側反射部 ７‥‥支持側反射部 ２１‥‥ガスセル ２２‥‥光出射部 ２４‥‥光検出部 ２５‥‥ヒーター（温調部） ２６‥‥温度センサー ２７‥‥コイル ２８‥‥基板 ２９‥‥接続部材 ３０‥‥接着剤 ３１‥‥基体（ベース部） ３２‥‥蓋体 ３３‥‥ベース側反射部 ４１‥‥脚部 ４２‥‥連結部 ５１‥‥励起光制御部 ５２‥‥温度制御部 ５３‥‥磁場制御部 ６１‥‥開口部 ６２‥‥開口部 ７１‥‥部分 ７２‥‥部分 ７３‥‥部分 ８１‥‥加熱側反射部 ８２‥‥配線部 ８３‥‥配線部 ８４‥‥反射部 １００‥‥測位システム ２００‥‥ＧＰＳ衛星 ２１１‥‥本体部 ２１２‥‥窓部 ２１３‥‥窓部 ２３１‥‥光学部品 ２３２‥‥光学部品 ２９１‥‥接続部材 ２９１ａ‥‥接続部 ２９１ｂ‥‥接続部 ２９１ｃ‥‥連結部 ２９２‥‥接続部材 ２９２ａ‥‥接続部 ２９２ｂ‥‥接続部 ２９２ｃ‥‥連結部 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 ４１１‥‥中空部 ４２１‥‥凹部 ８１１、８１２‥‥反射部材 ８２１‥‥ベースフィルム ８２２ａ〜８２２ｆ‥‥配線 ８２３‥‥カバーフィルム ８２４ａ〜８２４ｆ‥‥端子 ８２５ａ〜８２５ｆ‥‥端子 ８３１‥‥ベースフィルム ８３２ａ‥‥配線 ８３２ｂ‥‥配線 ８３３‥‥カバーフィルム ８３４ａ‥‥端子 ８３４ｂ‥‥端子 ８３５ａ‥‥端子 ８３５ｂ‥‥端子 １５００‥‥移動体 １５０１‥‥車体 １５０２‥‥車輪 Ｇ‥‥間隔 Ｇ１‥‥間隔 Ｇ２‥‥間隔 ＬＬ‥‥励起光 Ｓ‥‥内部空間

Claims (9)

1. ベース部と、
   金属原子が封入されているガスセルと、前記ガスセルの温度を調整する温調部と、前記ガスセル内の金属原子を励起する光を出射する光出射部と、を有するユニット部と、
   前記ベース部と前記温調部とを電気的に接続していて、横断面積が６０μｍ^２以上１００μｍ^２以下である部分を有し、横断面形状が矩形であり、短辺方向の長さが１μｍ以上４μｍ以下であるミアンダ配線である複数の第１配線と、
   前記ベース部と前記光出射部とを電気的に接続していて、直線的に延びており、前記複数の第１配線の間に位置する第２配線と、を備えることを特徴とする量子干渉装置。
2. 前記第１配線は、絶縁性のフィルムに支持されている請求項１に記載の量子干渉装置。
3. 前記フィルムの表面に配置され、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である反射部を備える請求項２に記載の量子干渉装置。
4. 前記反射部の少なくとも一部は、前記フィルムの前記ユニット部に接続されている端部側に偏在して配置されている請求項３に記載の量子干渉装置。
5. 前記第１配線は、プラチナを含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
6. 前記第１配線は、銅を含んでいる請求項１ないし４のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
7. 請求項１ないし６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。
8. 請求項１ないし６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。
9. 請求項１ないし６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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