量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。
【背景技术】
[0002]作为长期具有高精度的振荡特性的振荡器，公知有基于铷、铯等碱金属的原子的能量跃迀而进行振荡的原子振荡器(例如，参照专利文献I)。
[0003]通常，原子振荡器的工作原理大致分为利用基于光与微波的双共振现象的方式、和利用基于波长不同的两种光的量子干涉效应(CPT:Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘获))的方式，由于利用量子干涉效应的原子振荡器相比利用双共振现象的原子振荡器能够进一步小型化，因此，近年来，期待将其安装于各种设备。
[0004]利用量子干涉效应的原子振荡器例如具有:气室，其封入有气体状的金属原子；半导体激光器，其向气室中的金属原子照射包含频率不同的两种共振光的激光；以及光检测器，其检测透过了气室的激光。而且，在这样的原子振荡器中，在两种共振光的频率差为特定值时，会产生这两种共振光双方都不被气室内的金属原子吸收而透过的电磁感应透明(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)现象，由光检测器检测伴随该 EIT 现象而产生的陡峭信号即EIT信号(原子共振信号)。
[0005]这里，在专利文献I中记载了原子振荡器的各功能块的电连接。
[0006]但是，在专利文献I中未记载气室与各功能块之间的位置关系，根据其位置关系，存在EIT信号的SN比降低、原子振荡器的振荡频率的精度降低的问题。
[0007]【专利文献I】日本特开2005-303641号公报
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提供一种能够提高EIT信号的SN比的量子干涉装置和原子振荡器，并且提供一种具有上述量子干涉装置的可靠性优异的电子设备以及移动体。
[0009]本发明是为了解决上述课题的至少一部分而作出的，其可以作为以下的方式或应用例来实现。
[0010][应用例I]
[0011]本发明的量子干涉装置的特征在于，该量子干涉装置具有:
[0012]气室，其封入有金属原子；
[0013]光射出部，其朝向所述气室射出光；
[0014]受光部，其接收透过所述气室的所述光并输出受光信号；
[0015]输入部，其被输入所述受光信号；
[0016]受光电路，其对从所述输入部输出的所述受光信号进行处理；
[0017]高频电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成高频电流；以及
[0018]第I输出部，其将从所述高频电流生成部输出的所述高频电流输出到所述光射出部，
[0019]所述气室配置在所述输入部与所述第I输出部之间。
[0020]由此，能够缩短输入部与受光部之间的布线长度，能够减少受光信号中的噪声混入，并且能够缩短第I输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少高频电流的衰减，由此，能够提高EIT信号的SN比，能够可靠地检测EIT信号。由此，能够提供高精度的量子干涉装置。
[0021][应用例2]
[0022]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，该量子干涉装置具有:偏置电流生成部，其与所述光射出部并排，并生成提供给所述光射出部的偏置电流；以及
[0023]第2输出部，其将从所述偏置电流生成部输出的所述偏置电流输出到所述光射出部，
[0024]在所述输入部与所述第2输出部之间，配置有所述气室。
[0025]由此，能够缩短第2输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少偏置电流中的噪声混入，由此，能够提高EIT信号的SN比。
[0026][应用例3]
[0027]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述高频电流生成部与连接所述气室和所述光射出部的直线错开。
[0028]由此，与将高频电流生成部配置在所述直线上的情况相比，能够减小所述直线方向上的尺寸，从而能够实现小型化。
[0029][应用例4]
[0030]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述高频电流生成部与所述气室并排。
[0031]由此，能够实现小型化。
[0032][应用例5]
[0033]在本发明的量子干涉装置中，优选的是，所述第I输出部排列在所述气室与所述光射出部排列的方向上，配置在比所述高频电流生成部更靠所述光射出部的一侧。
[0034]由此，能够实现小型化。
[0035][应用例6]
[0036]本发明的原子振荡器的特征在于，该原子振荡器具有本发明的量子干涉装置。
[0037]由此，能够缩短输入部与受光部之间的布线长度，能够减少受光信号中的噪声混入，并且能够缩短第I输出部与光射出部之间的布线长度，能够减少高频电流的衰减，由此，能够提高EIT信号的SN比，能够可靠地检测EIT信号。由此，能够提供高精度的量子干涉装置。
[0038][应用例7]
[0039]本发明的电子设备的特征在于，该电子设备具有本发明的量子干涉装置。
[0040]由此，能够提供具有优异的可靠性的电子设备。
[0041][应用例8]
[0042]本发明的移动体的特征在于，该移动体具有本发明的量子干涉装置。
[0043]由此，能够提供具有优异的可靠性的移动体。
【附图说明】
[0044]图1是示出本发明实施方式的原子振荡器的概略结构的示意图。
[0045]图2是用于说明碱金属的能量状态的图。
[0046]图3是示出从光射出部射出的两个光的频率差、与由受光部以及受光电路检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
[0047]图4是图1所示的原子振荡器的剖视图。
[0048]图5是用于说明图1所示的原子振荡器具有的光射出部以及气室的示意图。
[0049]图6是示出图1所示的原子振荡器具有的第I基板、第2基板以及第3基板的立体图。
[0050]图7是示出图1所示的原子振荡器具有的第I单元、第2单元、第I基板、设置在该第I基板上的各部件的俯视图(包含框图)。
[0051]图8是在利用GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的系统结构概要图。
[0052]图9是示出本发明的移动体的一例的图。
[0053]标号说明
[0054]1:原子振荡器；2:第I单元；3:第2单元；5:外封装；6:控制部；7:支承板；13:石英振荡器；14:升压电路；15:电源端子；16:电源；17:电源电路；18:导电性引脚；191:连接器；192:连接器；193:连接器；194:连接器；195:连接器；21:光射出部；22:第I封装；
23:窗部；24:帕尔贴元件；25:温度传感器；31:气室；33:加热器；34:温度传感器；35:线圈；36:第2封装；37:窗部；38:受光部；41:光学部件；42:光学部件；43:光学部件；46:帕尔贴元件；47:温度传感器；51:基底板；52:罩部件；56:偏置电流生成部；61:激励光控制部；610:高频电流生成部；611:倍增器；612:放大器/衰减器；62:室温度控制部；63:磁场控制部；64:光射出部温度控制部；65:封装温度控制部；66:数字电路；67:模拟电路；68:受光电路；69:扫描电路；71:第I板状部；72:第2板状部；73:连结部；74:贯通孔；81:第I基板；811:开口 ；82:第2基板；83:第3基板；91:布线；92:布线；93:布线；95:直线；100:定位系统；200:GPS卫星；300:基站装置；301:天线；302:接收装置；303:天线；304:发送装置；311:主体部；311a:贯通孔；312:窗部；313:窗部；400:GPS接收装置；401:天线；402:卫星接收部；403:天线；404:基站接收部；1500:移动体；1501:车体；1502:车轮；a:轴；LL:激励光；S:内部空间。
【具体实施方式】
[0055]以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行详细说明。
[0056]1.原子振荡器(量子干涉装置)
[0057]首先，对本发明的原子振荡器(具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器)进行说明。此外，以下，说明将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子，但本发明的量子干涉装置不限于此，除了原子振荡器以外，例如还可以应用于磁传感器、量子存储器等。
[0058]<实施方式>
[0059]图1是示出本发明第I实施方式的原子振荡器的概略结构的示意图。此外，图2是用于说明碱金属的能量状态的图，图3是示出从光射出部射出的两个光的频率差、与由受光部以及受光电路检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
[0060]图1所示的原子振荡器I是利用量子干涉效应的原子振荡器。
[0061]如图1、图4所示，该原子振荡器I具有:作为光射出侧的单元的第I单元2 ;作为光检测侧的单元的第2单元3 ;设置在单元2、3之间的光学部件41、42、43 ;帕尔贴元件46 ;温度传感器47 ;控制第I单元2、第2单元3和帕尔贴元件46的控制部6 ;第I基板81 ;第2基板82 ;第3基板83 ;支承板(连接部件)7 ；以及收纳它们的外封装5。
[0062]这里，第I单元2具有光射出部21、帕尔贴元件24、温度传感器25、收纳它们的第I封装22。
[0063]此外，第2单元3具有气室31、受光部38、加热器(加热部)33、温度传感器34、线圈35以及收纳它们的第2封装(壳体)36。此外，帕尔贴元件46以及温度传感器47例如设置在第2封装36的规定部位。
[0064]首先，简单说明原子振荡器I的原理。
[0065]如图1所不，在原子振荡器I中，光射出部21朝向气室31射出激励光LL，由受光部38以及受光电路68对透过气室31的激励光LL进行检测。
[0066]在气室31内，封入有气体状的碱金属(金属原子)，如图2所示，碱金属具有三能级系统的能量能级，可得到能量能级不同的两个基态(基态1、2)和激励状态这3个状态。这里，基态I是比基态2低的能量状态。
[0067]从光射出部21射出的激励光LL包含频率不同的两种共振光1、2，在对上述那样的气体状的碱金属照射这两种共振光1、2时，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(光透射率)随着共振光I的频率ω I与共振光2的频率ω 2之差(ω I — ω 2)而变化。
[0068]并且，在共振光I的频率ω I与共振光2的频率ω 2之差(ω I — ω 2)和相当于基态I与基态2之间的能量差的频率一致时，分别停止从基态1、2激励成激励状态。此时，共振光1、2均不被碱金属吸收而透过。将这样的现象称作CPT现象或者电磁感应透明现象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)。
[0069]例如，如果光射出部21将共振光I的频率ω I固定而使共振光2的频率ω 2变化，则在共振光I的频率ω I与共振光2的频率ω 2之差(ω I — ω 2)与相当于基态I与基态2之间的能量差的频率ω O—致时，受光部38以及受光电路68的检测强度如图3所示那样陡峭地上升。将这样的陡峭信号检测为EIT信号(原子共振信号)。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，能够通过使用这样的EIT信号，构成振荡器。
[0070]以下，对本实施方式的原子振荡器I的具体结构进行说明。
[0071]图4是图1所示的原子振荡器的剖视图，图5是用于说明图1所示的原子振荡器具有的光射出部以及气室的示意图，图6是示出图1所示的原子振荡器具有的第I基板、第2基板以及第3