原子室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备和移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及原子室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备和移动体。
【背景技术】
[0002]作为长期具有尚精度的振荡特性的振荡器，公知有基于働、艳等喊金属的原子的能量跃迀而进行振荡的原子振荡器。
[0003]通常，原子振荡器的工作原理大致分为利用光与微波的双重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。
[0004]无论在哪个方式的原子振荡器中，通常，都是将碱金属封入气室(原子室)内，利用加热器将气室加热到规定温度，以使该碱金属保持固定的气体状态。
[0005]此外，例如，如专利文献I公开的那样，通常，预估在气室内碱金属随时间而减少的量，来封入过量的碱金属。这样的过量部分的碱金属因在气室的温度的较低的部分析出(结露)而作为液体存在。
[0006]但是，以往，过量的碱金属附着于激励光的通过区域，使得照射于碱金属的激励光的量产生偏差或降低，由此，频率发生变动，其结果是，存在频率稳定度下降这样的问题。尤其是，在随着近年来的原子振荡器等小型化的要求而原子室变得小型时，激励光透过区域和除此以外的区域之间的温度差减小，在激励光通过区域容易附着碱金属，因而该问题变得明显。
[0007]专利文献1:日本特开2013-38382号公报
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供能够提高频率稳定度的原子室，此外，提供具有该原子室的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备和移动体。
[0009]本发明是为了解决上述的问题的至少一部分而完成的，其能够作为以下的方式或者应用例来实现。
[0010][应用例I]
[0011]本发明的原子室的特征在于，具有:金属；一对窗部；主体部，其被配置在所述一对窗部之间，与所述一对窗部一同构成以气体状态封入有所述金属的内部空间；以及金属存留部，其是构成所述内部空间的一部分或与所述内部空间连通的空间，所述金属以液体状态或固体状态配置在该金属存留部，构成所述金属存留部且处于所述空间与外部之间的壁部具有薄壁部，该薄壁部的厚度小于所述窗部。
[0012]根据这样的原子室，在构成金属存留部的空间(区域)与外部之间的壁部设置的薄壁部的厚度小于窗部的厚度，与窗部相比，薄壁部容易散热或冷却。因此，与窗部的内表面上相比，能够容易使过量的金属以液体状或固体状凝结在薄壁部的内表面上。因此，即使实现原子室的小型化，也能够减轻过量的金属凝结在窗部的内表面上的情况，并能够选择性且有效地使过量的金属凝结在薄壁部的内表面上，其结果是，能够提高频率稳定度。
[0013][应用例2]
[0014]在本发明的原子室中，优选的是，所述原子室具有基板，该基板包含所述窗部，并与所述主体部层叠，所述原子室具有凹部，该凹部被配置在从所述基板的厚度方向观察时与所述金属存留部重合的位置，并且该凹部朝所述基板开口。
[0015]由此，能够在原子室的窗部侧配置薄壁部。此外，关于包含这样的主体部和基板的结构体，能够使用蚀刻来简单且高精度地形成。因此，能够容易地实现原子室的小型化。
[0016][应用例3]
[0017]在本发明的原子室中，优选的是，所述凹部贯通所述基板。
[0018]由此，能够利用主体部的构成材料来构成薄壁部。因此，作为主体部的构成材料，通过选择热传导性比窗部的构成材料优异的材料来使用，能够提高薄壁部的散热性。
[0019][应用例4]
[0020]在本发明的原子室中，优选的是，所述主体部构成为包含硅。
[0021]硅能够进行基于蚀刻的精细加工。因此，即使实现原子室的小型化，也能够简单且高精度地形成主体部。此外，窗部通常由玻璃构成，而硅的热传导性优于玻璃。因此，能够使薄壁部的散热性优异。此外，在窗部是由玻璃构成的情况下，能够利用阳极接合来简单且气密地使主体部与窗部接合，能够使原子室的可靠性优异。
[0022][应用例5]
[0023]在本发明的原子室中，优选的是，所述基板构成为包含玻璃。
[0024]由此，能够实现具有针对激励光的透过性的窗部。此外，在主体部是由硅构成的情况下，能够利用阳极接合来简单且气密地使主体部与窗部接合，能够使原子室的可靠性优升。
[0025][应用例6]
[0026]在本发明的原子室中，优选的是，所述主体部与所述基板被直接接合或阳极接合。
[0027]由此，能够简单且气密地接合主体部与窗部，能够使原子室的可靠性优异。
[0028][应用例7]
[0029]在本发明的原子室中，优选具有冷却所述薄壁部的冷却构件。
[0030]由此，能够更有效地对薄壁部进行散热或冷却。
[0031][应用例8]
[0032]本发明的量子干涉装置的特征在于具有本发明的原子室。
[0033]由此，能够提供具有优异的频率稳定度的量子干涉装置。
[0034][应用例9]
[0035]本发明的原子振荡器的特征在于具有本发明的原子室。
[0036]由此，能够提供具有优异的频率稳定度的原子振荡器。
[0037][应用例10]
[0038]本发明的电子设备的特征在于具有本发明的原子室。
[0039]由此，可提供具有能够提高频率稳定度的原子室的电子设备。
[0040][应用例11]
[0041]本发明的移动体的特征在于具有本发明的原子室。
[0042]由此，可提供具有能够提尚频率稳定度的原子室的移动体。
【附图说明】
[0043]图1是示出本发明的第I实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。
[0044]图2是用于说明碱金属的能量状态的图。
[0045]图3是示出从光射出部射出的两种光的频率差与由光检测部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
[0046]图4的(a)是图1所不的原子振荡器具有的原子室的立体图，图4的(b)是图4的(a)所示的原子室的分解立体图。
[0047]图5的(a)是图4所示的原子室的横剖视图，图5的(b)是图4所示的原子室的纵剖视图。
[0048]图6的(a)是本发明的第2实施方式的原子室的纵剖视图，图6的(b)是图6的(a)所示的原子室的横剖视图。
[0049]图7的(a)是本发明的第3实施方式的原子室的纵剖视图，图7的(b)是图7的
(a)所示的原子室的横剖视图。
[0050]图8的(a)是本发明的第4实施方式的原子室的立体图，图8的(b)是图8的(a)所示的原子室的纵剖视图。
[0051]图9是本发明的第5实施方式的原子室的纵剖视图。
[0052]图10是示出在利用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概略结构的图。
[0053]图11是示出本发明的移动体的一例的图。
[0054]标号说明
[0055]1:原子振荡器；2:气室'2k:气室；2B:气室；2C:气室；2D:气室；3:光射出部；5:光检测部；6:加热器；7:温度传感器；8:磁场产生部；10:控制部；11:温度控制部；12:激励光te制部；13:磁场fe制部；21:王体部；21A:王体部；21B:王体部；21C:王体部；22:窗部;22C:窗部;23:窗部;23A:窗部;23C:窗部;24:金属存留部;25:冷却部件;41:光学部件；42:光学部件；43:光学部件；44:光学部件；100:定位系统；200:GPS卫星；211:贯通孔；211A:贯通孔；211B:贯通孔；211C:贯通孔；212:凹部；213:槽；214:贯通孔；215:底部(薄壁部);216:凹部;217:底部(薄壁部);218:凹部;219:底部(薄壁部);231:贯通孔；241:凹部；242:底部(薄壁部)；300:基站装置；301:天线；302:接收装置；303:天线；304:发送装置；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；LL:激励光;M:碱金属;S:内部空间。
【具体实施方式】
[0056]以下，基于附图所示的实施方式，对本发明的原子室、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。
[0057]1.原子振荡器(量子干涉装置)
[0058]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，但是本发明的量子干涉装置不限于此，除了原子振荡器以外，例如也可以应用于磁性传感器、量子存储器等。
[0059]〈第I实施方式〉
[0060]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。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种光的频率差与由光检测部检测出的光的强度之间的关系的曲线图。
[0061]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具有气室2 (原子室)、光射出部3、光学部件41、42、43、44、光检测部5、加热器
6、温度传感器7、磁场产生部8和控制部10。
[0062]首先，简单说明原子振荡器I的原理。
[0063]如图1所不，在原子振荡器I中，光射出部3朝气室2射出激励光LL，光检测部5检测透过了气室2的激励光LL。
[0064]在气室2内，封入有气体状的碱金属(金属原子)，碱金属如图2所示地具有三能级体系的能级，可得到能级不同的两个基态(基态1、2)和激发态这3个状态。此处，基态I是比基态2低的能量状态。
[0065]从光射出部3射出的激励光LL包含频率不同的2种共振光1、2，在向上述那样的气体状的碱金属照射这2种共振光1、2时，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(光透过率)随着共振光I的频率ω I与共振光2的频率ω2之差(ω 1-ω2)而变化。
[0066]并且，在共振光I的频率ω I与共振光2的频率ω