原子室、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原子室、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長期具有尚精度的振蕩特性的振蕩器，公知有基于働、艷等喊金屬的原子的能量躍迀而進(jìn)行振蕩的原子振蕩器。
[0003]通常，原子振蕩器的工作原理大致分為利用光與微波的雙重共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)(CPT-Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式。
[0004]無論在哪個方式的原子振蕩器中，通常，都是將堿金屬封入氣室(原子室)內(nèi)，利用加熱器將氣室加熱到規(guī)定溫度，以使該堿金屬保持固定的氣體狀態(tài)。
[0005]此外，例如，如專利文獻(xiàn)I公開的那樣，通常，預(yù)估在氣室內(nèi)堿金屬隨時間而減少的量，來封入過量的堿金屬。這樣的過量部分的堿金屬因在氣室的溫度的較低的部分析出(結(jié)露)而作為液體存在。
[0006]但是，以往，過量的堿金屬附著于激勵光的通過區(qū)域，使得照射于堿金屬的激勵光的量產(chǎn)生偏差或降低，由此，頻率發(fā)生變動，其結(jié)果是，存在頻率穩(wěn)定度下降這樣的問題。尤其是，在隨著近年來的原子振蕩器等小型化的要求而原子室變得小型時，激勵光透過區(qū)域和除此以外的區(qū)域之間的溫度差減小，在激勵光通過區(qū)域容易附著堿金屬，因而該問題變得明顯。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開2013-38382號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子室，此外，提供具有該原子室的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的問題的至少一部分而完成的，其能夠作為以下的方式或者應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0010][應(yīng)用例I]
[0011]本發(fā)明的原子室的特征在于，具有:金屬；一對窗部；主體部，其被配置在所述一對窗部之間，與所述一對窗部一同構(gòu)成以氣體狀態(tài)封入有所述金屬的內(nèi)部空間；以及金屬存留部，其是構(gòu)成所述內(nèi)部空間的一部分或與所述內(nèi)部空間連通的空間，所述金屬以液體狀態(tài)或固體狀態(tài)配置在該金屬存留部，構(gòu)成所述金屬存留部且處于所述空間與外部之間的壁部具有薄壁部，該薄壁部的厚度小于所述窗部。
[0012]根據(jù)這樣的原子室，在構(gòu)成金屬存留部的空間(區(qū)域)與外部之間的壁部設(shè)置的薄壁部的厚度小于窗部的厚度，與窗部相比，薄壁部容易散熱或冷卻。因此，與窗部的內(nèi)表面上相比，能夠容易使過量的金屬以液體狀或固體狀凝結(jié)在薄壁部的內(nèi)表面上。因此，即使實(shí)現(xiàn)原子室的小型化，也能夠減輕過量的金屬凝結(jié)在窗部的內(nèi)表面上的情況，并能夠選擇性且有效地使過量的金屬凝結(jié)在薄壁部的內(nèi)表面上，其結(jié)果是，能夠提高頻率穩(wěn)定度。
[0013][應(yīng)用例2]
[0014]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述原子室具有基板，該基板包含所述窗部，并與所述主體部層疊，所述原子室具有凹部，該凹部被配置在從所述基板的厚度方向觀察時與所述金屬存留部重合的位置，并且該凹部朝所述基板開口。
[0015]由此，能夠在原子室的窗部側(cè)配置薄壁部。此外，關(guān)于包含這樣的主體部和基板的結(jié)構(gòu)體，能夠使用蝕刻來簡單且高精度地形成。因此，能夠容易地實(shí)現(xiàn)原子室的小型化。
[0016][應(yīng)用例3]
[0017]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述凹部貫通所述基板。
[0018]由此，能夠利用主體部的構(gòu)成材料來構(gòu)成薄壁部。因此，作為主體部的構(gòu)成材料，通過選擇熱傳導(dǎo)性比窗部的構(gòu)成材料優(yōu)異的材料來使用，能夠提高薄壁部的散熱性。
[0019][應(yīng)用例4]
[0020]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述主體部構(gòu)成為包含硅。
[0021]硅能夠進(jìn)行基于蝕刻的精細(xì)加工。因此，即使實(shí)現(xiàn)原子室的小型化，也能夠簡單且高精度地形成主體部。此外，窗部通常由玻璃構(gòu)成，而硅的熱傳導(dǎo)性優(yōu)于玻璃。因此，能夠使薄壁部的散熱性優(yōu)異。此外，在窗部是由玻璃構(gòu)成的情況下，能夠利用陽極接合來簡單且氣密地使主體部與窗部接合，能夠使原子室的可靠性優(yōu)異。
[0022][應(yīng)用例5]
[0023]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述基板構(gòu)成為包含玻璃。
[0024]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)具有針對激勵光的透過性的窗部。此外，在主體部是由硅構(gòu)成的情況下，能夠利用陽極接合來簡單且氣密地使主體部與窗部接合，能夠使原子室的可靠性優(yōu)升。
[0025][應(yīng)用例6]
[0026]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述主體部與所述基板被直接接合或陽極接合。
[0027]由此，能夠簡單且氣密地接合主體部與窗部，能夠使原子室的可靠性優(yōu)異。
[0028][應(yīng)用例7]
[0029]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選具有冷卻所述薄壁部的冷卻構(gòu)件。
[0030]由此，能夠更有效地對薄壁部進(jìn)行散熱或冷卻。
[0031][應(yīng)用例8]
[0032]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0033]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的量子干涉裝置。
[0034][應(yīng)用例9]
[0035]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0036]由此，能夠提供具有優(yōu)異的頻率穩(wěn)定度的原子振蕩器。
[0037][應(yīng)用例10]
[0038]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0039]由此，可提供具有能夠提高頻率穩(wěn)定度的原子室的電子設(shè)備。
[0040][應(yīng)用例11]
[0041]本發(fā)明的移動體的特征在于具有本發(fā)明的原子室。
[0042]由此，可提供具有能夠提尚頻率穩(wěn)定度的原子室的移動體。
【附圖說明】
[0043]圖1是示出本發(fā)明的第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。
[0044]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0045]圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測部檢測出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0046]圖4的(a)是圖1所不的原子振蕩器具有的原子室的立體圖，圖4的(b)是圖4的(a)所示的原子室的分解立體圖。
[0047]圖5的(a)是圖4所示的原子室的橫剖視圖，圖5的(b)是圖4所示的原子室的縱剖視圖。
[0048]圖6的(a)是本發(fā)明的第2實(shí)施方式的原子室的縱剖視圖，圖6的(b)是圖6的(a)所示的原子室的橫剖視圖。
[0049]圖7的(a)是本發(fā)明的第3實(shí)施方式的原子室的縱剖視圖，圖7的(b)是圖7的
(a)所示的原子室的橫剖視圖。
[0050]圖8的(a)是本發(fā)明的第4實(shí)施方式的原子室的立體圖，圖8的(b)是圖8的(a)所示的原子室的縱剖視圖。
[0051]圖9是本發(fā)明的第5實(shí)施方式的原子室的縱剖視圖。
[0052]圖10是示出在利用GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的原子振蕩器的情況下的概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0053]圖11是示出本發(fā)明的移動體的一例的圖。
[0054]標(biāo)號說明
[0055]1:原子振蕩器；2:氣室'2k:氣室；2B:氣室；2C:氣室；2D:氣室；3:光射出部；5:光檢測部；6:加熱器；7:溫度傳感器；8:磁場產(chǎn)生部；10:控制部；11:溫度控制部；12:激勵光te制部；13:磁場fe制部；21:王體部；21A:王體部；21B:王體部；21C:王體部；22:窗部;22C:窗部;23:窗部;23A:窗部;23C:窗部;24:金屬存留部;25:冷卻部件;41:光學(xué)部件；42:光學(xué)部件；43:光學(xué)部件；44:光學(xué)部件；100:定位系統(tǒng)；200:GPS衛(wèi)星；211:貫通孔；211A:貫通孔；211B:貫通孔；211C:貫通孔；212:凹部；213:槽；214:貫通孔；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:貫通孔；241:凹部；242:底部(薄壁部)；300:基站裝置；301:天線；302:接收裝置；303:天線；304:發(fā)送裝置；400:GPS接收裝置；401:天線；402:衛(wèi)星接收部；403:天線；404:基站接收部；1500:移動體；1501:車體；1502:車輪；LL:激勵光;M:堿金屬;S:內(nèi)部空間。
【具體實(shí)施方式】
[0056]以下，基于附圖所示的實(shí)施方式，對本發(fā)明的原子室、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0057]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0058]首先，對本發(fā)明的原子振蕩器(具有本發(fā)明的量子干涉裝置的原子振蕩器)進(jìn)行說明。此外，以下對將本發(fā)明的量子干涉裝置應(yīng)用于原子振蕩器的例子進(jìn)行說明，但是本發(fā)明的量子干涉裝置不限于此，除了原子振蕩器以外，例如也可以應(yīng)用于磁性傳感器、量子存儲器等。
[0059]〈第I實(shí)施方式〉
[0060]圖1是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。此外，圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖，圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測部檢測出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0061]圖1所示的原子振蕩器I是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器。如圖1所示，該原子振蕩器I具有氣室2 (原子室)、光射出部3、光學(xué)部件41、42、43、44、光檢測部5、加熱器
6、溫度傳感器7、磁場產(chǎn)生部8和控制部10。
[0062]首先，簡單說明原子振蕩器I的原理。
[0063]如圖1所不，在原子振蕩器I中，光射出部3朝氣室2射出激勵光LL，光檢測部5檢測透過了氣室2的激勵光LL。
[0064]在氣室2內(nèi)，封入有氣體狀的堿金屬(金屬原子)，堿金屬如圖2所示地具有三能級體系的能級，可得到能級不同的兩個基態(tài)(基態(tài)1、2)和激發(fā)態(tài)這3個狀態(tài)。此處，基態(tài)I是比基態(tài)2低的能量狀態(tài)。
[0065]從光射出部3射出的激勵光LL包含頻率不同的2種共振光1、2，在向上述那樣的氣體狀的堿金屬照射這2種共振光1、2時，共振光1、2在堿金屬中的光吸收率(光透過率)隨著共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω2之差(ω 1-ω2)而變化。
[0066]并且，在共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω