12所示的光源部的第I光源部和第2光源部射出的光的图。
[0077]图14是示出本发明第3实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。
[0078]图15是示出本发明第4实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。
[0079]图16是用于说明分别从图15所示的光源部的第I光源部和第2光源部射出的光的图。
[0080]图17是示出本发明第5实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。
[0081]图18是用于说明分别从图17所示的光源部的第I光源部和第2光源部射出的光的图。
[0082]图19是示出在利用了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概略结构的图。
[0083]图20是示出本发明的移动体的一例的图。
[0084]标号说明
[0085]1:原子振荡器；1A:原子振荡器；1B:原子振荡器；1C:原子振荡器；1D:原子振荡器；2:原子室；3:光源部；3A:光源部；3B:光源部；3C:光源部；4:受光部；5:加热器；6:温度传感器；7:磁场产生部；8:控制部；10:检测部；21:主体部；22:窗部；23:窗部；31:第I光源部；31A:第I光源部；32:第2光源部；32A:第2光源部；32B:第2光源部；32C:第2光源部；81:温度控制部；82:光源控制部；82B:光源控制部；83:磁场控制部；91: λ/4波长板；92:偏振镜；93:偏振光束分离器；100:定位系统；200:GPS卫星；211:贯通孔；300:基站装置；301:天线；302:接收装置；303:天线；304:发送装置；311:第I光源；312: λ /2波长板；313: λ /4波长板；314:偏振光束分离器；321:第2光源；321Α:第2光源；322:减光滤光器；323:反射镜；324:偏振镜；325: λ /4波长板；400 =GPS接收装置；401:天线；402:卫星接收部；403:天线；404:基站接收部；821:频率控制部；822:压控型石英振汤器；823:相位同步电路;824:强度控制部；1500:移动体；1501:车体;1502:车轮；a:轴线;al:光轴；a2:光轴；LL:光；LL1:共振光对(第I光)；LLla:第I光；LLlb:共振光对；LLlc:共振光对；LL2:调整光(第2光)；LL2a:第2光；LL2b:共振光；LL2c:调整光；P:交点；S:内部空间；W:宽度;W1:宽度;W2:宽度；ΔΕ:能量差；Θ:倾斜角度；Θ 1:倾斜角度；Θ 2:倾斜角度；0。:频率；(01:频率；ω 2:频率。
【具体实施方式】
[0086]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、电子设备和移动体进行详细说明。
[0087]1.原子振荡器(量子干涉装置)
[0088]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，以下对将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子进行说明，但本发明的量子干涉装置不限于此。本发明的原子振荡器例如也可以应用于磁传感器、量子存储器等器件。
[0089]〈第I实施方式〉
[0090]首先，简单地说明本发明第I实施方式的原子振荡器。
[0091]图1是示出本发明第I实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。图2是用于简略地说明碱金属原子的能量状态的图。图3是示出从光源部射出的两种光的频率差与由受光部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
[0092]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。如图1所示，该原子振荡器I具有原子室2 (气室)、光源部3、受光部4、加热器5、温度传感器6、磁场产生部7和控制部8。
[0093]首先，简单说明原子振荡器I的原理。
[0094]如图1所示，在原子振荡器I中，光源部3向原子室2射出光LL，受光部4检测透过原子室2的光LL。
[0095]在原子室2内，封入有气态的碱金属(金属原子)。如图2所示，碱金属具有由两个基态能级(第I基态能级和第2基态能级)和激励能级构成的三能级系统的能级。此处，第I基态能级是比第2基态能级低的能量状态。
[0096]从光源部3射出的光LL包含第I共振光和第2共振光作为频率不同的两种共振光。在向上述那样的气态的碱金属照射这些第I共振光和第2共振光时，根据第I共振光的频率ωι与第2共振光的频率ω 2之差(CO1-CO 2)，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(光透过率)发生变化。
[0097]进而，在第I共振光的频率O1与第2共振光的频率ω 2之差(ω「ω 2)和相当于第I基态能级与第2基态能级的能量差△ E的频率一致时，从第I基态能级和第2基态能级向激励能级的激励分别停止。此时，第I共振光和第2共振光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 InducedTransparency)0
[0098]例如，如果光源部3使第I共振光的频率ω i固定、使第2共振光的频率ω 2变化，则在第I共振光的频率W1与第2共振光的频率ω 2之差(ω ω 2)和相当于第I基态能级与第2基态能级的能量差ΔΕ的频率ω。一致时，受光部4的检测强度如图3所示那样陡峭地上升。将这样的陡峭的信号作为EIT信号检测出。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，通过使用这样的EIT信号作为基准，能够构成高精度的振荡器。
[0099]以下，简单说明原子振荡器I的各部分。
[0100][气室]
[0101]在原子室2内，封入有气态的铷、铯、钠等碱金属。此外，在原子室2内，还可以根据需要，与碱金属气体一并封入有氩、氖等稀有气体、氮等惰性气体作为缓冲气体。
[0102]详情将后述，原子室2具有:具有贯通孔的主体部；以及封闭该主体部的贯通孔的开口的一对窗部，由此形成封入有气态的碱金属的内部空间。
[0103][光射出部]
[0104]光源部3具有射出包含上述第I共振光和第2共振光的光LL的功能，第I共振光和第2共振光构成使原子室2内的碱金属原子共振的共振光对。
[0105]此外，光源部3射出的光LL除了包含第I共振光和第2共振光以外，还包含第3共振光。
[0106]第I共振光是将原子室2内的碱金属原子从上述第I基态能级激励到激励能级的光(探测光)。另一方面，第2共振光是将原子室2内的碱金属原子从上述第2基态能级激励到激励能级的光(耦合光)。此处，第I共振光和第2共振光彼此在同一方向上进行圆偏振。此外，第3共振光是调整原子室2内的碱金属的磁量子数的“调整光”(再栗浦光)。该第3共振光在与第I共振光和第2共振光相反的方向上进行圆偏振。由此，能够调整原子室2内的碱金属原子的磁量子数。此外，后面将对光源部3进行详细记述。此外，在着眼于光波的电场成分或磁场成分的任意一方的振动时，“圆偏振光”是指如下光:其振动方向在与光的行进方向垂直的面内以光波的频率进行旋转，且振幅与其方向无关地是固定的。换言之，“圆偏振光”是指电场(或磁场)的振动随着传播而描绘出圆的光。
[0107][受光部]
[0108]受光部4具有检测透过原子室2内的光LL (尤其是由第I共振光和第2共振光构成的共振光对)的强度的功能。
[0109]作为该受光部4，只要是能够检测上述那样的光LL的强度的检测器即可，没有特别限定。作为受光部4，例如，能够使用输出与接收到的光的强度对应的信号的光电二极管等光检测器(受光元件)。
[0110][加热器]
[0111]加热器5 (加热部)具有对上述原子室2 (更具体地是原子室2中的碱金属)进行加热的功能。由此，能够将原子室2中的碱金属维持为适当浓度的气态。
[0112]该加热器5例如构成为包含通过通电而发热的发热电阻体。该发热电阻体可以设置成与原子室2接触，也可以设置成不与原子室2接触。
[0113]更具体而言，例如，在将发热电阻体设置成与原子室2接触的情况下，在原子室2的一对窗部分别设置发热电阻体。由此，能够防止碱金属原子在原子室2的窗部上发生结露。其结果是，能够长期使原子振荡器I的特性(振荡特性)保持优异。这样的发热电阻体由对于光LL具有透过性的材料构成，具体而言，例如由IT0(Indium Tin Oxide:氧化铟锡)、IZO (Indium Zinc Oxide:氧化铟锌)、In3O3' Sn02、含 Sb 的 Sn02、含 Al 的 ZnO 等氧化物等的透明电极材料构成。此外，这样的发热电阻体例如能够使用等离子体CVD、热CVD那样的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀等干式镀敷法、溶胶-凝胶法等来形成。
[0114]并且，在将发热电阻体设置成不与原子室2接触的情况下，可以经由热传导性优异的金属等、陶瓷等部件从发热电阻体向原子室2导热。
[0115]此外，加热器5只要能够对原子室2进行加热，则不限于上述方式，能够使用各种加热器。此外，也可以使用帕尔贴元件替代加热器5或者与加热器5 —并使用帕尔贴元件，对原子室2进行温度调节。
[0116][温度传感器]
[0117]温度传感器6具有检测加热器5或原子室2的温度的功能。
[0118]该温度传感器6配置成例如与加热器5或原子室2接触。
[0119]作为温度传感器6，分别没有特别限定，能够使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。
[0120][磁场产生部]
[0121]磁场产生部7具有向原子室2内的碱金属施加磁场的功能。由此，通过塞曼分裂，能够扩大原子室2内的碱金属原子的正在简并的不同的多个能级间的间隙，提高分辨率。其结果是，能够提高原子振荡器I的振荡频率的精度。
[0122]该磁场产生部7例如可以由以构成电磁铁型的方式沿着原子室2的外周卷绕设置的线圈构成，也可以由以构成亥姆霍兹型的方式隔着原子室2相对地设置的I对线圈构成。
[0123]此外，磁场产生部7产生的磁场可以恒定磁场(直流磁场)，但也可以叠加有交流磁场。
[0124][控制部]
[0125]控制部8具有分别控制光源部3、加热器5和磁场产生部7的功能。
[0126]该控制部8具有:控制光源部3的光源控制部82 ;控制原子室2中的碱金属的温度的温度控制部81 ;以及控制来自磁场产生部7的磁场的磁场控制部83。
[0127]光源控制部82具有如下功能:基于上述受光部4的检测结果，控制从光源部3射出的第I共振光和第2共振光的频率。更具体而言，光源控制部82控制从光源部3射出的第I共振光和第2共振光的频率，使得上述频率差(Co1- ω 2)为上述碱金属固有的频率ω。。此外，后面将对光源控制部82