原子共振跃迁装置、原子振荡器、电子设备以及移动体的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及原子共振跃迀装置、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，在这样的原子振荡器中，如专利文献1中公开的那样，在气室的周围配置线圈，利用该线圈产生稳定磁场，由此，使气室内的碱金属原子的简并后的多个能量能级进行分裂(塞曼分裂)。例如，在专利文献1中记载的原子振荡器中，为了提高频率稳定度，谋求气室内的磁场的均匀化。
[0006]另外，随着近年来的原子振荡器的小型化的需求，要求气室的小型化以及减小气室与光源之间的距离。但是，在气室与光源之间的距离减小时，不能在气室与光源之间配置准直透镜，或者即使能够配置，也不能使气室内的光成为平行光。因此，即便使气室内的磁场变得均匀，由于光量密度越大则频率越高这样的、被称作光偏移(Light Shift)的现象的影响，由原子共振现象而产生的EIT信号成为扭曲的形状，其结果是，存在频率稳定度下降这样的问题。
[0007]专利文献1:日本特开2010-287937号公报
【发明内容】
[0008]本发明的目的是提供能够提高频率稳定度的原子共振跃迀装置，此外，提供具有该原子共振跃迀装置的原子振荡器、电子设备以及移动体。
[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1]
[0011]本发明的原子共振跃迀装置的特征在于，具有:原子室，其具有封入有金属的内部空间；光射出部，其朝所述金属射出光，该光包含使所述金属共振的共振光对；以及磁场施加单元，其对所述金属施加磁场，在所述内部空间中，所述光的宽度随着从所述光的入射侧朝向出射侧而扩大，所述磁场具有强度在所述内部空间中随着从所述光的入射侧朝向出射侧而增大的部分。
[0012]根据这样的原子共振跃迀装置，在原子室的内部空间中，随着从光的入射侧朝向出射侧，来自光射出部的光量密度减小，另一方面，磁场的强度增大。因此，能够使光量密度越大则频率越高的现象即光偏移导致的频率变动与磁通密度越大则频率越高的现象即塞曼偏移导致的频率变动相互抵消或缓和。因此，降低了因原子共振现象而产生的EIT信号的扭曲，其结果是，能够提高频率稳定度。
[0013][应用例2]
[0014]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述磁场的强度在所述内部空间中随着从所述光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0015]由此，能够有效地使光偏移导致的频率变动与塞曼偏移导致的频率变动相互抵消或缓和。
[0016][应用例3]
[0017]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述磁场施加单元具有沿着所述光的行进方向配置的线圈。
[0018]由此，能够以比较简单的结构，在原子室的内部空间中产生磁场，该磁场的强度随着从光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0019][应用例4]
[0020]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述线圈包含随着远离所述光射出部而匝数增大的部分。
[0021 ] 由此，能够以比较简单的结构，在原子室的内部空间中产生磁场，该磁场的强度随着从光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0022][应用例5]
[0023]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述线圈包含随着远离所述光射出部而与所述光的轴线之间的距离减小的部分。
[0024]由此，能够以比较简单的结构，在原子室的内部空间中产生磁场，该磁场的强度随着从光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0025][应用例6]
[0026]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述磁场施加单元具有磁场调整部件，该磁场调整部件被配置在所述线圈与所述内部空间之间并具有磁屏蔽性。
[0027]由此，能够以比较简单的结构，在原子室的内部空间中产生磁场，该磁场的强度随着从光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0028][应用例7]
[0029]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述磁场调整部件具有随着远离所述光射出部而磁屏蔽性降低的部分。
[0030]由此，能够以比较简单的结构，在原子室的内部空间中产生磁场，该磁场的强度随着从光的入射侧朝向出射侧而连续或断续地增大。
[0031][应用例8]
[0032]在本发明的原子共振跃迀装置中，优选的是，所述内部空间中的所述光的放射角超过0°且为90°以下。
[0033]由此，即使减小光射出部与原子室之间的距离，也能够有效地利用来自光射出部的光来产生原子共振现象。
[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共振跃迀装置。
[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共振跃迀装置。
[0039]由此，可提供具有能够提高频率稳定度的原子共振跃迀装置的电子设备。
[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共振跃迀装置。
[0042]由此，可提供具有能够提高频率稳定度的原子共振跃迀装置的移动体。
【附图说明】
[0043]图1是示出本发明的第1实施方式的原子振荡器(原子共振跃迀装置)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)是不出图1所不的原子振荡器具有的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图，图4的(b)是示出(a)所示的原子室中的磁场强度(磁通密度)的分布的曲线图。
[0047]图5是用于说明光偏移的曲线图。
[0048]图6的(a)是示出作用于原子室内的金属的光的光量密度与频率偏移量之间的关系(光偏移)的曲线图，图6的(b)是示出作用于原子室内的金属的磁场的磁通密度与频率偏移量之间的关系(塞曼偏移)的曲线图。
[0049]图7是示出本发明的第2实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0050]图8是示出本发明的第3实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0051]图9是示出本发明的第4实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0052]图10是示出本发明的第5实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0053]图11是示出本发明的第6实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0054]图12是示出本发明的第7实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0055]图13是示出本发明的第8实施方式的原子室、光射出部以及磁场施加单元的示意性剖视图。
[0056]图14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。
[0057]图15是示出本发明的移动体的一例的图。
[0058]标号说明
[0059]1:原子振荡器；2: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；8A:磁场产生部；8B:磁场产生部；8C:磁场产生部；8D:磁场产生部；8E:磁场产生部；8F:磁场产生部；8G:磁场产生部；10:控制部；11:温度控制部；12:激励光控制部；13:磁场控制部；21:主体部；22:窗部；23:窗部；42:光学部件；43:光学部件；44:光学部件；81:线圈；81A:线圈；81B:线圈；81C:线圈；81D:线圈；81E:线圈；81F:线圈；81G:线圈；81a:线圈；81b:线圈；81c:线圈；81d:线圈；82:磁场调整部