(57)【要約】      （修正有）【課題】高い周波数安定性を有する原子発振器、および、かかる原子発振器を備える周波数信号生成システムを提供すること。【解決手段】発光素子１０２と、発光素子から出射した光Ｌの一部を第１反射角度で反射させる光学素子１１９を備え、発光素子を収容する容器と、容器に収容され、第１反射角度で反射した光を受光する第１受光素子１０４と、第１受光素子の受光面上に設けられ、第１反射角度で反射した光の入射面に、第１入射角度で入射するときの透過率より、前記入射面に第１入射角度とは異なる第２入射角度で入射する光の透過率が小さい入射角度制限フィルター５と、アルカリ金属原子が収容され、前記発光素子から出射して前記光学素子を透過した光が入射する原子セルと、前記原子セルを透過した光を受光する第２受光素子と、を有する、原子発振器。【選択図】図７
2020161574.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子と、
前記発光素子から出射した光の一部を第１反射角度で反射させる光学素子を備え、前記発光素子を収容する容器と、
前記容器に収容され、前記第１反射角度で反射した光を受光する受光面を有する第１受光素子と、
入射面を有し、前記第１受光素子の前記受光面上に設けられ、前記第１反射角度で反射した光の、前記入射面に第１入射角度で入射するときの透過率より、前記入射面に前記第１入射角度とは異なる第２入射角度で入射する光の透過率が小さい入射角度制限フィルターと、
アルカリ金属原子が収容され、前記発光素子から出射して前記光学素子を透過した光が入射する原子セルと、
前記原子セルを透過した光を受光する第２受光素子と、
を有する、原子発振器。
【請求項２】
前記発光素子は、広がり角を有する光を出射し、
前記第１反射角度は、前記広がり角を有する光が前記光学素子で反射したとき、前記発光素子から外れる位置に投射される角度である請求項１に記載の原子発振器。
【請求項３】
前記入射角度制限フィルターは、透過帯域が入射角度依存性を示す波長バンドパス特性を有する多層膜である請求項１または２に記載の原子発振器。
【請求項４】
前記入射角度制限フィルターは、前記波長バンドパス特性が互いに異なる複数の部分を含む請求項３に記載の原子発振器。
【請求項５】
前記入射角度制限フィルターは、
第１開口部を含む第１遮光層と、
前記発光素子と前記第１受光素子とを結ぶ軸に沿った位置が前記第１開口部の位置とずれている第２開口部を含み、前記第１遮光層に積層されている第２遮光層と、
を有し、
前記入射面に前記第１入射角度で入射する光が、前記第１開口部および前記第２開口部の双方を通過する請求項１または２に記載の原子発振器。
【請求項６】
前記入射角度制限フィルターは、
前記第１遮光層、前記第２遮光層、…第ｎ遮光層（ｎ＝１、２、…Ｎ、ただし、Ｎ≧２）を有し、
前記第ｎ遮光層は第ｎ開口部を含み、
前記軸に沿った、前記第ｎ開口部の長さをＬｘとし、
前記軸に沿った第ｊ開口部と第ｊ＋１開口部（ｊ＝１、２、…Ｎ−１）とのずれ量をΔとし、
前記第ｎ遮光層の厚さをＴとし、
前記第１反射角度をα１としたとき、
（１／２）ｔａｎ−１（Δ／Ｔ）≦α１≦（１／２）ｔａｎ−１｛（Ｎ−１）Δ＋Ｌｘ／（Ｎ×Ｔ）｝の関係を満たす請求項５に記載の原子発振器。
【請求項７】
前記入射角度制限フィルターは、前記Ｌｘおよび前記Δの少なくとも一方が異なる複数の部分を含む請求項６に記載の原子発振器。
【請求項８】
原子発振器と、
前記原子発振器からの周波数信号が入力される端子と、
を含み、
前記原子発振器は、
発光素子と、
前記発光素子から出射した光の一部を第１反射角度で反射させる光学素子を備え、前記発光素子を収容する容器と、
前記容器に収容され、前記第１反射角度で反射した光を受光する受光面を有する第１受光素子と、
入射面を有し、前記第１受光素子の前記受光面上に設けられ、前記第１反射角度で反射した光の、前記入射面に第１入射角度で入射するときの透過率より、前記入射面に前記第１入射角度とは異なる第２入射角度で入射する光の透過率が小さい入射角度制限フィルターと、
アルカリ金属原子が収容され、前記発光素子から出射して前記光学素子を透過した光が入射する原子セルと、
前記原子セルを透過した光を受光する第２受光素子と、
を有する、周波数信号生成システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子発振器および周波数信号生成システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている。一般に、原子発振器の作動原理は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した方式と、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果を利用した方式とに大別される。
【０００３】
量子干渉効果を利用した原子発振器は、電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ現象、ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）を利用して、周波数信号を生成する。
【０００４】
ところが、原子発振器では、ガスセル中のアルカリ金属原子に照射される光の光量が変化すると、アルカリ金属の各準位間のエネルギー差が変化するシュタルクシフトと呼ばれる現象の影響により、取り出される周波数の安定度が低下する場合がある。原子発振器から出力される周波数を安定させるためには、発光素子から出射される光の光量の変動を低減する必要がある。
【０００５】
そこで、発光素子の出射する光の光量を受光素子で検出し、検出結果に基づいて発光素子の光出力を制御するＡＰＣ（Auto Power Control）を用いることが検討されている。ＡＰＣを利用することにより、受光素子で検出した光量を発光素子に印加するバイアス電流に反映させ、発光素子から出射される光の光量を目的とする値に制御することができる。
【０００６】
特許文献１には、パッケージ、リッド、スペーサーおよび光分離素子によって形成された内部空間に、面発光レーザーアレイチップおよびフォトダイオードを収容し、ＡＰＣを実現可能な光源装置が開示されている。この光源装置では、面発光レーザーアレイチップから出射した光の一部が、光分離素子を透過する一方、残部は光分離素子で反射される。反射した光は、フォトダイオードに入射し、モニター光として利用される。そして、フォトダイオードは、モニター光の光量をモニター電流として出力し、このモニター電流が、面発光レーザーアレイチップのレーザーパワーにフィードバックされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１４−７２４７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
光分離素子で反射した光は、モニター光としてフォトダイオードに入射するが、反射した光の一部は、前述した内部空間の内面、すなわちパッケージやリッドの内面に照射される。こうした光は、内部空間の内面で多重反射し、ノイズ光となってフォトダイオードに入射するおそれがある。このようなノイズ光は、フォトダイオードにおけるモニター光の検出精度を低下させ、ひいてはＡＰＣの精度を低下させる原因となる。そして、ＡＰＣの精度が低下すると、目的とする光量に制御する際の精度が低下するため、原子発振器の周波数安定性が低下する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の適用例に係る原子発振器は、発光素子と、前記発光素子から出射した光の一部を第１反射角度で反射させる光学素子を備え、前記発光素子を収容する容器と、前記容器に収容され、前記第１反射角度で反射した光を受光する受光面を有する第１受光素子と、入射面を有し、前記第１受光素子の前記受光面上に設けられ、前記第１反射角度で反射した光の、前記入射面に第１入射角度で入射するときの透過率より、前記入射面に前記第１入射角度とは異なる第２入射角度で入射する光の透過率が小さい入射角度制限フィルターと、アルカリ金属原子が収容され、前記発光素子から出射して前記光学素子を透過した光が入射する原子セルと、前記原子セルを透過した光を受光する第２受光素子と、を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１実施形態に係る原子発振器の機能ブロック図である。
【図２】第１実施形態に係る原子発振器の原子セル内におけるアルカリ金属原子のエネルギー状態を説明するための図である。
【図３】第１実施形態に係る原子発振器において、半導体レーザーから出射される２つの光の周波数差と、第２受光素子で検出される検出強度と、の関係を示すグラフである。
【図４】図１に示す発光素子モジュールを模式的に示す斜視図である。
【図５】図４に示す発光素子モジュールを模式的に示す平面図である。
【図６】図５のＸ１−Ｘ１線断面図である。
【図７】図６に示す発光素子モジュールの部分拡大図である。
【図８】図７のＡ１部拡大図である。
【図９】図７のＡ２部拡大図である。
【図１０】図７に示す入射角度制限フィルターの透過率の波長依存性が、第１入射角度β１と第２入射角度β２とで異なる様子を示したグラフである。
【図１１】図１０に示す波長バンドパス特性を実現可能な多層膜で構成された入射角度制限フィルターの例を示す断面図である。
【図１２】図７に示す入射角度制限フィルターの変形例を示す平面図である。
【図１３】第２実施形態に係る原子発振器が備える入射角度制限フィルターの平面図である。
【図１４】図１３に示す入射角度制限フィルターの原理を説明するための断面図である。
【図１５】図１３に示す入射角度制限フィルターについて、Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線で切断したときの断面図である。
【図１６】図１３に示す入射角度制限フィルターについて、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線およびＦ−Ｆ’線で切断したときの断面図である。
【図１７】第２実施形態に係る入射角度制限フィルターの変形例について、Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線で切断したときの断面図である。
【図１８】図１７に示す入射角度制限フィルターについて、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線およびＦ−Ｆ’線で切断したときの断面図である。
【図１９】実施形態に係る周波数信号生成システムの一例として、クロック伝送システムを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の原子発振器および周波数信号生成システムを添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
１．  原子発振器
＜第１実施形態＞
まず、第１実施形態に係る原子発振器について説明する。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係る原子発振器１００の機能ブロック図である。図２は、第１実施形態に係る原子発振器１００の原子セル３０内におけるアルカリ金属原子のエネルギー状態を説明するための図である。図３は、第１実施形態に係る原子発振器１００において、半導体レーザー１０２から出射される２つの光の周波数差と、第２受光素子４０で検出される検出強度と、の関係を示すグラフである。
【００１４】
原子発振器１００は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。量子干渉効果を利用した原子発振器１００は、二重共鳴効果を利用した原子発振器に比べて、小型化を図ることができる。
【００１５】
原子発振器１００は、図１に示すように、発光素子モジュール１０と、光学部品２０、２２、２４、２６と、原子セル３０と、第２受光素子４０と、ヒーター５０と、温度センサー６０と、コイル７０と、制御回路８０と、を含む。
【００１６】
まず、原子発振器１００の原理について説明する。
図１に示すように、原子発振器１００では、発光素子モジュール１０から原子セル３０に向けて励起光Ｌを出射し、原子セル３０を透過した励起光Ｌを第２受光素子４０で検出する。
【００１７】
原子セル３０内には、気体のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属原子が封入されている。
【００１８】
アルカリ金属原子は、図２に示すように、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態である第１基底状態１および第２基底状態２と、励起状態と、の３つの状態をとり得る。ここで、第１基底状態１は、第２基底状態２よりも低いエネルギー状態である。
【００１９】
このような気体のアルカリ金属原子に対して、励起光Ｌを照射する。励起光Ｌは、互いに周波数の異なる第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２を含んでいる。励起光Ｌが照射された気体のアルカリ金属原子では、第１共鳴光Ｌ１の周波数ω１と第２共鳴光Ｌ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２のアルカリ金属原子における光吸収率、つまり光透過率が変化する。そして、第１共鳴光Ｌ１の周波数ω１と第２共鳴光Ｌ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が第１基底状態１と第２基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、第１基底状態１および第２基底状態２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２は、いずれも、アルカリ金属原子に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ現象）と呼ぶ。
【００２０】
ここで、例えば、第１共鳴光Ｌ１の周波数ω１を固定し、第２共鳴光Ｌ２の周波数ω２を変化させていくと、第１共鳴光Ｌ１の周波数ω１と第２共鳴光Ｌ２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が第１基底状態１と第２基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω０に一致したとき、第２受光素子４０の検出強度は、図３に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号と呼ぶ。ＥＩＴ信号は、アルカリ金属原子の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、ＥＩＴ信号を基準として用いることにより、高精度な発振器を実現することができる。
【００２１】
次に、原子発振器１００の各部について説明する。
原子発振器１００は、前述したように、発光素子モジュール１０と、光学部品２０、２２、２４、２６と、原子セル３０と、第２受光素子４０と、ヒーター５０と、温度センサー６０と、コイル７０と、制御回路８０と、を含む。
【００２２】
このうち、発光素子モジュール１０は、半導体レーザー１０２と、第１受光素子１０４と、温度調節素子１０６と、温度センサー１０８と、を含んでいる。なお、発光素子モジュール１０については後述する。
【００２３】
［光学部品］
光学部品２０、２２、２４、２６は、発光素子モジュール１０と原子セル３０との間における励起光Ｌの光路上に設けられている。図１に示す例では、発光素子モジュール１０側から原子セル３０側に向かって、光学部品２０、光学部品２２、光学部品２４および光学部品２６がこの順で配置されている。
【００２４】
光学部品２０は、レンズである。光学部品２０は、励起光Ｌを平行光とする機能を有する。そのため、励起光Ｌが原子セル３０の内壁で反射することを抑制することができる。これにより、原子セル３０内での励起光Ｌの共鳴を好適に生じさせ、原子発振器１００の発振特性を高めることができる。
【００２５】
光学部品２２は、偏光板である。光学部品２２は、発光素子モジュール１０からの励起光Ｌの偏光を所定方向に調整することができる。
【００２６】
光学部品２４は、減光フィルター、すなわちＮＤフィルター（Neutral Density Filter）である。光学部品２４は、原子セル３０に入射する励起光Ｌの強度を調整することができる。そのため、発光素子モジュール１０の光出力が大きい場合でも、原子セル３０に入射する励起光Ｌを所望の光量とすることができる。
【００２７】
光学部品２６は、λ／４波長板である。光学部品２６は、発光素子モジュール１０からの励起光Ｌを直線偏光から円偏光、具体的には右円偏光または左円偏光、に変換することができる。励起光Ｌを円偏光とすることにより、原子セル３０内のアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数を増大させることができる。この結果、所望のＥＩＴ信号の強度を大きくすることができ、原子発振器１００の発振特性を高めることができる。
【００２８】
［原子セル］
原子セル３０には、気体のアルカリ金属原子が収容されている。原子セル３０には、発光素子モジュール１０の半導体レーザー１０２から出射された励起光Ｌが、光学部品２０、２２、２４、２６を介して照射される。なお、原子セル３０内に収容されているアルカリ金属原子は、一部が気体状で存在し、残部が余剰分として液体状または固体状で存在していてもよい。また、原子セル３０には、必要に応じて、アルゴンやネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとして、気体のアルカリ金属原子とともに収容されていてもよい。
【００２９】
原子セル３０は、図示しないが、柱状の貫通孔を有する本体部と、その貫通孔の両開口を気密に封止する１対の窓部と、を有する。これにより、アルカリ金属原子が収容される内部空間が形成されている。本体部を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料、ガラス材料、シリコン材料、水晶等を用いることができるが、加工性や窓部との接合の観点から、ガラス材料またはシリコン材料を用いることが好ましい。窓部は、励起光Ｌを透過する材料で形成されている。窓部を構成する材料としては、例えば、石英ガラスやホウケイ酸ガラス等を用いることができる。
【００３０】
［第２受光素子］
第２受光素子４０は、原子セル３０を透過した励起光Ｌの強度、具体的には第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２の強度を検出し、光の強度に応じた検出信号を出力する。第２受光素子４０としては、例えば、太陽電池、フォトダイオード、フォトトランジスター等が挙げられる。
【００３１】
［ヒーター］
ヒーター５０は、原子セル３０、より具体的には原子セル３０に収容されたアルカリ金属原子を加熱する。これにより、原子セル３０内のアルカリ金属原子を適切な濃度の気体に維持することができる。ヒーター５０は、直流の通電により発熱するものであり、例えば、発熱抵抗体を含んで構成されている。
【００３２】
ヒーター５０は、原子セル３０を加熱することができれば、原子セル３０に接触していてもよいし、非接触でもよい。また、ヒーター５０に代えて、または、ヒーター５０と併用して、ペルチェ素子を用いて原子セル３０を加熱してもよい。
【００３３】
［温度センサー］
温度センサー６０は、ヒーター５０または原子セル３０の温度を検出する。温度センサー６０の検出結果に基づいて、ヒーター５０の発熱量が制御される。これにより、原子セル３０内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。温度センサー６０の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター５０上であってもよいし、原子セル３０の外表面上であってもよい。温度センサー６０としては、例えば、サーミスター、熱電対等、公知の温度センサーを用いることができる。
【００３４】
［コイル］
コイル７０は、原子セル３０内のアルカリ金属原子の縮退した複数のエネルギー準位をゼーマン分裂させる磁場を発生させる。コイル７０は、ゼーマン分裂により、アルカリ金属原子の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１００の発振周波数の精度を高めることができる。
【００３５】
コイル７０は、例えば、原子セル３０を挟むように配置されたヘルムホルツコイル、または、原子セル３０を覆うように配置されたソレノイドコイルである。コイル７０により、原子セル３０内に一方向に均一な磁場を生じさせることができる。なお、コイル７０が発生させる磁場は、例えば定磁場、すなわち直流磁場とされるが、交流磁場が重畳されていてもよい。
【００３６】
［制御回路］
制御回路８０は、発光素子モジュール１０、ヒーター５０、およびコイル７０の各作動を制御する。制御回路８０は、温度センサー１０８の出力に基づいて温度調節素子１０６を制御することにより、半導体レーザー１０２の発振波長、すなわち励起光Ｌの中心波長を制御する波長制御回路８０４と、第１受光素子１０４の検出信号に基づいて半導体レーザー１０２の光出力を制御する光出力制御回路８０６と、半導体レーザー１０２に入力される高周波信号を制御する高周波制御回路８０８と、を有している。さらに、制御回路８０は、原子セル３０に収容されたアルカリ金属原子の温度を制御する温度制御回路８１０と、コイル７０が発生させる磁場を制御する磁場制御回路８１２と、を有している。
【００３７】
このうち、波長制御回路８０４、光出力制御回路８０６および高周波制御回路８０８については後述する。
【００３８】
温度制御回路８１０は、温度センサー６０の検出結果に基づいて、ヒーター５０への通電を制御する。これにより、原子セル３０を所望の温度範囲内、例えば７０℃程度に維持することができる。
【００３９】
磁場制御回路８１２は、コイル７０が発生する磁場が一定となるように、コイル７０への通電を制御する。
【００４０】
制御回路８０は、例えば、図示しない基板に実装されたＩＣ（Integrated Circuit）チップに搭載されている。
【００４１】
なお、制御回路８０として、ＣＰＵ（Central Processing Unit）のようなプロセッサーを用いてもよい。すなわち、プロセッサーで図示しない記憶装置に記憶されたプログラムを実行することで、発光素子モジュール１０、ヒーター５０およびコイル７０の各作動を制御するようにしてもよい。なお、制御回路８０は、単一のＩＣまたはＣＰＵであってもよいし、複数のデジタル回路またはアナログ回路の組み合わせであってもよい。
【００４２】
［発光素子モジュール］
発光素子モジュール１０は、原子セル３０に向けて励起光Ｌを出射する。具体的には、発光素子モジュール１０は、励起光Ｌとして、上述したような周波数の異なる第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２を含む光を出射し、原子セル３０に入射させる。
【００４３】
第１共鳴光Ｌ１は、原子セル３０内のアルカリ金属原子のエネルギー状態を上述した第１基底状態１から励起状態へと遷移させる。一方、第２共鳴光Ｌ２は、原子セル３０内のアルカリ金属原子のエネルギー状態を上述した第２基底状態２から励起状態へと遷移させる。
【００４４】
図１に示す発光素子モジュール１０は、半導体レーザー１０２と、第１受光素子１０４と、温度調節素子１０６と、温度センサー１０８と、を含んでいる。以下、発光素子モジュール１０について説明する。
【００４５】
図４は、図１に示す発光素子モジュール１０を模式的に示す斜視図である。図５は、図４に示す発光素子モジュール１０を模式的に示す平面図である。図６は、図５のＸ１−Ｘ１線断面図である。なお、図４および図５では、リッド１０１ｂを透視して図示している。また、以下の説明では、説明の便宜上、発光素子モジュール１０において相対的に光学素子１１９側を「上」、相対的にベース１０１ａ側を「下」として説明する。
【００４６】
発光素子モジュール１０は、パッケージ１０１を含んで構成されている。このパッケージ１０１には、前述した半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４、温度調節素子１０６および温度センサー１０８が収容されている。
【００４７】
パッケージ１０１は、凹部３を有するベース１０１ａと、凹部３の開口を塞ぐリッド１０１ｂと、を有している。リッド１０１ｂにより塞がれた凹部３は、図４および図５に示すように、半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４、温度調節素子１０６、および温度センサー１０８を収容する収容空間として機能する。収容空間は、真空状態、すなわち大気圧よりも低圧の状態であることが好ましい。これにより、パッケージ１０１の外部の温度変化がパッケージ１０１内の半導体レーザー１０２や第１受光素子１０４、温度センサー１０８等に与える影響を低減でき、半導体レーザー１０２や第１受光素子１０４、温度センサー１０８等の温度変動を低減できる。なお、収容空間は真空状態でなくてもよく、例えば、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが収容空間に充填されていてもよい。
【００４８】
また、温度調節素子１０６は、温度調節される温度調節面１０６ａを有している。そして、温度調節面１０６ａには、その面上のほぼ全体を覆うように、グランド電極１０６ｂが設けられている。グランド電極１０６ｂには、基準電位、例えば接地電位が与えられている。
【００４９】
前述した半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４および温度センサー１０８は、この温度調節面１０６ａ上、すなわちグランド電極１０６ｂ上に配置されている。
【００５０】
ベース１０１ａの構成材料は、絶縁性を有し、かつ、収容空間を気密空間とするのに適した材料であるのが好ましい。具体的に、ベース１０１ａの構成材料としては、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア等の酸化物系セラミックス、窒化珪素、窒化アルミニウム、窒化チタン等の窒化物系セラミックス、炭化珪素等の炭化物系セラミックス等の各種セラミックス等が挙げられる。なお、ベース１０１ａの構成材料としてリッド１０１ｂと同様の金属材料を用いることもできる。
【００５１】
ベース１０１ａは、凹部３の底面よりも上側に形成されている段差部４を有している。段差部４には、半導体レーザー１０２と電気的に接続されている接続端子１１１と、第１受光素子１０４と電気的に接続されている接続端子１１２と、グランド電極１０６ｂと電気的に接続されている接続端子１１３と、温度センサー１０８と電気的に接続されている接続端子１１４と、温度調節素子１０６と電気的に接続されている２つの接続端子１１５、１１６と、が設けられている。これらの接続端子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６は、それぞれ図示しない貫通電極を介して、ベース１０１ａの下面に設けられた、図示しない外部実装端子と電気的に接続されている。
【００５２】
接続端子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６、外部実装端子および貫通電極の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、金、金合金、白金、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、クロム、クロム合金、ニッケル、銅、モリブデン、ニオブ、タングステン、鉄、チタン、コバルト、亜鉛、ジルコニウム等の金属材料が挙げられる。
【００５３】
ベース１０１ａの上端面には、枠状のメタライズ層１２０が設けられている。メタライズ層１２０は、ベース１０１ａの上端面を改質し、ろう材との密着性を高める。これにより、ろう材によるベース１０１ａとリッド１０１ｂとの接合強度を高めることができる。
【００５４】
メタライズ層１２０の構成材料は、ろう材との密着性を高め得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、上述した接続端子１１１、１１２、１１３、１１４、１１５、１１６等の構成材料を含む金属材料である。
【００５５】
リッド１０１ｂは、板状の本体部１１７と、本体部１１７に設けられている筒状の突出部１１８と、突出部１１８の内側に設けられている開口部１１８ａを塞ぐ光学素子１１９と、を備えている。
【００５６】
本体部１１７には、開口部１１８ａと連通する開口部１１７ａが設けられている。また、突出部１１８は、本体部１１７から突出して設けられている。本体部１１７および突出部１１８の構成材料としては、例えばコバール等の金属材料が挙げられる。また、光学素子１１９の構成材料としては、例えばガラス材料が挙げられる。半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌは、開口部１１７ａ、１１８ａを通過し、光学素子１１９を透過して、パッケージ１０１の外部に出射される。
【００５７】
一方、光学素子１１９は、ハーフミラーの機能を有する。これにより、励起光Ｌの一部を反射させるとともに、他部を透過させることができる。したがって、このようなハーフミラーの機能を有する光学素子１１９により、励起光Ｌの一部を分岐することができる。分岐された励起光Ｌの一部は、分岐光ＬＬ１として、第１受光素子１０４に入射する。
【００５８】
また、図６に示す光学素子１１９の反射面１１９ａは、励起光Ｌの光軸Ａに対して傾斜している。すなわち、反射面１１９ａは、光軸Ａと直交せず、かつ平行ではない。そのため、例えば光学素子１１９の反射面１１９ａが光軸Ａと直交する場合に比べて、励起光Ｌが反射面１１９ａで反射し、半導体レーザー１０２に戻る光が発生するのを抑制することができる。なお、反射面１１９ａは、図６のように光学素子１１９の励起光Ｌが入射する面に設けられていてもよいし、励起光Ｌが入射する面とは反対の面に設けられていてもよい。また、反射面１１９ａは、光学素子１１９の励起光Ｌが入射する面および出射する面の両方に設けられていてもよい。
【００５９】
ベース１０１ａの凹部３の底面には、温度調節素子１０６が配置されている。温度調節素子１０６は、例えば、接着剤によりベース１０１ａに固定されている。
【００６０】
本実施形態では、温度調節素子１０６がペルチェ素子である。温度調節素子１０６の１対の面のうち、下面はベース１０１ａに固定され、上面は温度調節される温度調節面１０６ａである。この温度調節面１０６ａ上には、前述したように、グランド電極１０６ｂを介して、半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４および温度センサー１０８が配置されている。なお、本明細書において「面上に配置される」とは、その面上に直接位置している状態、または、何らかの介在物を介して間接的に面上に位置している状態のいずれかを指す。
【００６１】
温度調節素子１０６は、一方が発熱面、他方が吸熱面となる１対の面を有している。温度調節素子１０６は、供給される電流の向きを制御することにより、温度調節面１０６ａを、発熱面とすることもできるし、吸熱面とすることもできる。そのため、環境温度の範囲が広くても、半導体レーザー１０２等を所望の温度に制御することができる。温度調節面１０６ａの温度は、半導体レーザー１０２の特性に応じて決められるものである。なお、環境温度とは、ある部品がさらされる温度、すなわち、ある部品の周囲の温度を意味する。ここでは、半導体レーザー１０２の温度に影響を与え得る、半導体レーザー１０２の周囲の温度である。
【００６２】
温度調節素子１０６は、１対の端子１０５ａ、１０５ｂを有している。端子１０５ａは、配線１３０ａを介して接続端子１１５と電気的に接続され、端子１０５ｂは、配線１３０ｂを介して接続端子１１６と電気的に接続されている。これにより、１対の端子１０５ａ、１０５ｂに電流を供給して、温度調節素子１０６を駆動することができる。配線１３０ａ、１３０ｂは、例えばワイヤー配線、すなわちボンディングワイヤーである。
【００６３】
温度調節素子１０６の温度調節面１０６ａには、例えば、アルミニウム、金、銀等の熱伝導性に優れる金属で構成されたグランド電極１０６ｂが配置されている。前述したように、グランド電極１０６ｂ上には、半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４および温度センサー１０８が配置されている。また、グランド電極１０６ｂ上には、第１中継部材１５０、第２中継部材１６０、および第３中継部材１７０が配置されている。これにより、半導体レーザー１０２、第１受光素子１０４、温度センサー１０８、第１中継部材１５０、第２中継部材１６０、および第３中継部材１７０を、温度調節素子１０６により温度調節することができる。なお、グランド電極１０６ｂは、必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。その場合、上記素子や部材は、温度調節面１０６ａに直接配置されていてもよい。
【００６４】
半導体レーザー１０２は、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）である。半導体レーザー１０２は、直流電流に高周波信号を重畳して用いることにより、励起光Ｌとして、上述したような周波数の異なる２種の光、すなわち第１共鳴光Ｌ１および第２共鳴光Ｌ２を出射する。
【００６５】
半導体レーザー１０２は、図示しない１対の端子を有している。１対の端子のうちの一方の端子は駆動信号用の端子であり、他方の端子は基準電位用の端子である。駆動信号用の端子は、配線１３２ｂ、第１中継部材１５０、および配線１３２ａを介して接続端子１１１と電気的に接続されている。具体的には、接続端子１１１と第１中継部材１５０とが配線１３２ａを介して電気的に接続されている。また、第１中継部材１５０と半導体レーザー１０２の駆動信号用の端子とが配線１３２ｂを介して電気的に接続されている。一方、基準電位用の端子は、複数の配線１３２ｃを介してグランド電極１０６ｂと電気的に接続されている。これらの配線１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、例えばワイヤー配線、すなわちボンディングワイヤーである。半導体レーザー１０２と接続端子１１１およびグランド電極１０６ｂとの電気的接続により、半導体レーザー１０２に電流を供給して半導体レーザー１０２を駆動することができる。なお、基準電位用の端子について、半導体レーザー１０２の裏面に基準電位用の電極面が製膜されている場合には、配線１３２ｃを省略してもよい。
【００６６】
第１受光素子１０４は、グランド電極１０６ｂ上に設けられたサブマウント１０４ａを介して配置されている。第１受光素子１０４は、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌの一部を分岐した分岐光ＬＬ１を受光し、光強度に応じた検出信号を出力する。
【００６７】
第１受光素子１０４としては、例えば、フォトダイオード、フォトトランジスター等が挙げられる。このうち、第１受光素子１０４は、フォトダイオードであるのが好ましい。フォトダイオードは、感度の温度特性が比較的良好で、応答速度が速いことから、第１受光素子１０４として好ましく用いられる。
【００６８】
図６に示す第１受光素子１０４は、上面が受光面であるフォトダイオードである。また、第１受光素子１０４の陰極（カソード）は下面にあり、サブマウント１０４ａに設けられた図示しない導電層を介して引き出されている。そして、この導電層は、配線１３４ｂ、第２中継部材１６０、および配線１３４ａを介して接続端子１１２と電気的に接続されている。具体的には、接続端子１１２と第２中継部材１６０とが配線１３４ａを介して電気的に接続されている。また、第２中継部材１６０とサブマウント１０４ａの導電層とが配線１３４ｂを介して電気的に接続されている。これにより、接続端子１１２と第１受光素子１０４との間は、配線１３４ａ、第２中継部材１６０、配線１３４ｂ、および導電層を介して電気的に接続されている。
【００６９】
なお、サブマウント１０４ａは、必要に応じて設けられればよく、例えば第１受光素子１０４の電極の位置によっては、省略されてもよい。
【００７０】
一方、第１受光素子１０４の陽極は、配線１３４ｃを介してグランド電極１０６ｂと電気的に接続されている。これらの配線１３４ａ、１３４ｂ、１３４ｃは、例えばワイヤー配線、すなわちボンディングワイヤーである。
【００７１】
温度センサー１０８は、温度調節面１０６ａの温度を検出する。温度センサー１０８としては、例えば、サーミスター、熱電対等が挙げられる。
【００７２】
温度センサー１０８は、図示しない１対の端子を有している。１対の端子のうちの一方の端子は検出信号用の端子であり、他方の端子は基準電位用の端子である。検出信号用の端子は、配線１３６ｂ、第３中継部材１７０、および配線１３６ａを介して接続端子１１４と電気的に接続されている。一方、基準電位用の端子は、図示しない配線を介してグランド電極１０６ｂと電気的に接続されている。これらの配線１３６ａ、１３６ｂは、例えば、ワイヤー配線、すなわちボンディングワイヤーである。
【００７３】
また、図５に示すように、接続端子１１３とグランド電極１０６ｂとの間は、複数の配線１３８を介して電気的に接続されている。
【００７４】
なお、第１中継部材１５０、第２中継部材１６０および第３中継部材１７０は、それぞれ必要に応じて設けられればよく、省略されてもよい。
【００７５】
次に、制御回路８０について説明する。
まず、発光素子モジュール１０の制御を行う波長制御回路８０４、光出力制御回路８０６、および高周波制御回路８０８について説明する。
【００７６】
波長制御回路８０４は、第２受光素子４０が出力した検出信号の信号強度および温度センサー１０８の検出結果に基づいて、温度調節素子１０６に供給する電流を制御し、半導体レーザー１０２の発振波長、すなわち励起光Ｌの中心波長を制御する。これにより、半導体レーザー１０２が発生させる励起光Ｌの中心波長を所望の波長で安定させることができる。
【００７７】
具体的には、半導体レーザー１０２の発振波長は、半導体レーザー１０２の温度を調節することによって制御される。そこで、波長制御回路８０４は、第２受光素子４０が出力した検出信号の信号強度に加え、温度センサー１０８の検出結果に基づいて、温度調節素子１０６への通電を制御する。これにより、温度調節面１０６ａの温度が所望の温度になるように、温度調節素子１０６の出力を制御する。
【００７８】
そして、波長制御回路８０４は、第２受光素子４０が出力した検出信号を同期検波し、励起光Ｌの中心波長が吸収の底に相当する波長となるように温度調節素子１０６を制御する。
【００７９】
光出力制御回路８０６は、第１受光素子１０４が出力した検出信号の信号強度に基づいて、半導体レーザー１０２に供給する電流を制御することで、半導体レーザー１０２の光出力を制御する。第１受光素子１０４が出力する検出信号の信号強度は、半導体レーザー１０２から出射され、光学素子１１９よりも後段の光学部品を介さない状態での光の強度に基づいているので、光出力を比較的忠実に反映している。そこで、光出力制御回路８０６は、第１受光素子１０４の検出信号の信号強度が所定値になるように、半導体レーザー１０２に供給する電流を制御することで、光出力を制御する。これにより、半導体レーザー１０２の光量を目的の値に制御することができる。以下、かかるフィードバック制御を「ＡＰＣ」という。
【００８０】
また、光出力制御回路８０６は、さらに、第２受光素子４０が出力した検出信号の信号強度にも基づいて、半導体レーザー１０２に供給する電流を制御するようになっていてもよい。これにより、より精度よく、半導体レーザー１０２の光出力を制御することができる。
【００８１】
なお、光出力制御回路８０６による半導体レーザー１０２の光出力制御の結果、励起光Ｌの中心波長が吸収の底に相当する波長からずれるおそれがある。その場合であっても、上記の波長制御回路８０４による制御が行われることにより、励起光Ｌの中心波長を吸収の底に相当する波長に合わせることができる。
【００８２】
高周波制御回路８０８は、半導体レーザー１０２に高周波信号を供給する制御を行う。高周波制御回路８０８は、第２受光素子４０が出力した検出信号を同期検波してＥＩＴ信号を検出し、高周波信号の周波数を、アルカリ金属原子の第１基底状態１と第２基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数の半分に相当する周波数となるように制御する。
【００８３】
以上のように、本実施形態に係る発光素子モジュール１０では、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌを、原子セル３０に入射する前に分岐し、第１受光素子１０４で受光している。このため、第１受光素子１０４では、原子セル３０における吸収、散乱等の影響を受けることなく、励起光Ｌの光量をモニターすることができる。その結果、より正確に光量を検出することができ、ＡＰＣの精度を高めることができる。
【００８４】
［入射角度制限フィルター］
図７は、図６に示す発光素子モジュール１０の部分拡大図である。図８は、図７のＡ１部拡大図である。図９は、図７のＡ２部拡大図である。
【００８５】
本実施形態に係る原子発振器１００は、図７に示すように、発光素子モジュール１０に内蔵された第１受光素子１０４において、その受光面上に設けられた入射角度制限フィルター５を有している。
【００８６】
入射角度制限フィルター５は、図８に示すように、光学素子１１９において反射した光のうち、所定の第１反射角度α１で反射した分岐光ＬＬ１を透過させる。入射角度制限フィルター５を透過した分岐光ＬＬ１は、第１受光素子１０４で検出することができる。なお、所定の第１反射角度α１は、例えば光学素子１１９が有する反射面１１９ａにおいて、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌが正反射した場合の角度とされる。このような分岐光ＬＬ１は、後述する分岐光ＬＬ２よりも光量が大きいことから、ＡＰＣ用のモニター光として用いられる。これにより、半導体レーザー１０２から出射する励起光Ｌの光量を精度よく検出することができ、ＡＰＣの精度を高めることにつながる。
【００８７】
一方、光学素子１１９において反射した光には、図８に示すように、前述した第１反射角度α１とは異なる角度、すなわち第２反射角度α２で反射する光も含まれる。このように第２反射角度α２で反射してなる分岐光ＬＬ２は、図７に示すように、さらに発光素子モジュール１０のパッケージ１０１の内壁またはパッケージ１０１内のその他の構造物で多重反射または散乱され、第１受光素子１０４の受光面に届くおそれがある。このような分岐光ＬＬ２は、前述した分岐光ＬＬ１とは分岐の原理が異なり、分岐光ＬＬ１よりも光量が小さく不安定であること等から、ＡＰＣ用のモニター光としては不適当である。このため、本実施形態では、分岐光ＬＬ１を第１受光素子１０４に受光させる一方、分岐光ＬＬ２を受光させにくくするため、入射角度制限フィルター５を用いている。なお、分岐光ＬＬ２の発生の原理は、上記の他に、半導体レーザー１０２におけるＬＥＤ（Light Emitting Diode）発光光や、パッケージ１０１の外部から入射した迷光等が挙げられる。
【００８８】
入射角度制限フィルター５は、前述した分岐光ＬＬ１の透過率よりも、このような分岐光ＬＬ２の透過率が小さいという特性を有している。このような特性により、第１受光素子１０４の受光面に到達する分岐光ＬＬ１の割合を高めることができ、分岐光ＬＬ２の受光に伴うＡＰＣの精度の低下を抑制することができる。
【００８９】
光学素子１１９において第１反射角度α１で反射してなる分岐光ＬＬ１は、図９に示すように、入射角度制限フィルター５の入射面５ａに対して第１入射角度β１で入射する。一方、前述した第２反射角度α２で反射してなる光やその他の原理で発生してなる光である分岐光ＬＬ２は、図９に示すように、入射面５ａに対して第２入射角度β２で入射する。したがって、入射角度制限フィルター５は、より具体的には、第１入射角度β１の入射する分岐光ＬＬ１の透過率よりも第２入射角度β２で入射する分岐光ＬＬ２の透過率が小さいという特性を有している。
【００９０】
なお、第１反射角度α１は、光学素子１１９の反射面１１９ａの法線Ｎαと分岐光ＬＬ１の光路とのなす角度のことをいう。同様に、第２反射角度α２は、反射面１１９ａの法線Ｎαと分岐光ＬＬ２の光路とのなす角度のことをいう。
【００９１】
一方、第１入射角度β１は、入射角度制限フィルター５の入射面５ａの法線Ｎβと分岐光ＬＬ１の光路とのなす角度のことをいう。同様に、第２入射角度β２は、入射面５ａの法線Ｎβと分岐光ＬＬ２の光路とのなす角度のことをいう。
【００９２】
また、第１反射角度α１および第１入射角度β１は、それぞれ幅を有していてもよい。例えば、半導体レーザー１０２から出射する励起光Ｌは、指向性が高い光であるものの、一定の広がり角を有している場合がある。このような場合を考慮するため、第１反射角度α１および第１入射角度β１は、広がり角による角度の幅を含む概念とする。
【００９３】
例えば、図８に示す第１反射角度α１は、角度の幅の中央値である第１中央反射角度α１１と、角度の幅の最小値である第１最小反射角度α１２と、角度の幅の最大値である第１最大反射角度α１３と、を含む総称である。また、図９に示す第１入射角度β１は、角度の幅の中央値である第１中央入射角度β１１と、角度の幅の最小値である第１最小入射角度β１２と、角度の幅の最大値である第１最大入射角度β１３と、を含む総称である。
【００９４】
なお、第１反射角度α１および第２反射角度α２は、それぞれ、所定の面内において分岐光ＬＬ１または分岐光ＬＬ２を法線Ｎαに向かって回転させ、法線Ｎαと重なるまでの角度として求められる。
【００９５】
ここで、図７ないし図９において、入射角度制限フィルター５の入射面５ａの法線Ｎβと平行な軸を「Ｚ軸」とする。また、入射面５ａ、すなわちＺ軸と直交する平面において互いに直交する２つの軸を「Ｘ軸」および「Ｙ軸」とする。そして、Ｘ軸は、半導体レーザー１０２と第１受光素子１０４とを結ぶ軸と平行な軸とする。
【００９６】
この場合において、第１反射角度α１および第２反射角度α２を求めるための所定の面とは、ＸＺ平面である。その上で、第１反射角度α１および第２反射角度α２を求めるにあたっては、ＸＺ平面内において分岐光ＬＬ１の光路を法線Ｎαと重なるまで回転させた方向を「正方向」として角度を求める。したがって、法線Ｎαと重なるまで回転させる方向が正方向と逆になる場合には、「負方向」の角度ということになる。そうすると、第１反射角度α１は、いずれも正方向の角度である。一方、第２反射角度α２は、正方向の角度であって、かつ第１反射角度α１とは異なる角度であるか、または、負方向の角度である、ということになる。
【００９７】
一方、第１入射角度β１および第２入射角度β２も、それぞれＸＺ平面内において分岐光ＬＬ１または分岐光ＬＬ２を法線Ｎβに向かって回転させ、法線Ｎβと重なるまでの角度として求められる。
【００９８】
第１入射角度β１および第２入射角度β２を求めるにあたっては、ＸＺ平面内において分岐光ＬＬ１の光路を法線Ｎβと重なるまで回転させた方向を「正方向」として角度を求める。したがって、法線Ｎβと重なるまで回転させる方向が正方向と逆になる場合には、「負方向」の角度ということになる。そうすると、第１入射角度β１は、いずれも正方向の角度である。一方、第２入射角度β２は、正方向の角度であって、かつ第１入射角度β１とは異なる角度であるか、または、負方向の角度である、ということになる。
【００９９】
上述した入射角度制限フィルター５は、正方向の所定の角度範囲である第１入射角度β１で入射する分岐光ＬＬ１の透過率よりも、その角度範囲から外れた第２入射角度β２で入射する分岐光ＬＬ２の透過率が小さくなるように、入射角度が制限されているフィルターである。
【０１００】
図１０は、図７に示す入射角度制限フィルター５の透過率の波長依存性が、第１入射角度β１と第２入射角度β２とで異なる様子を示したグラフである。
【０１０１】
図１０に示す透過率の波長依存性を有する入射角度制限フィルター５は、特定の範囲の波長の透過率が高く、その範囲外の波長の透過率が低いという波長バンドパス特性を有している。また、この入射角度制限フィルター５は、入射面５ａに対する入射角度に応じて波長バンドパス特性が異なっている。
【０１０２】
図１０に示す例では、第１入射角度β１で入射する分岐光ＬＬ１の透過率が高く、第２入射角度β２で入射する分岐光ＬＬ２の透過率が低くなるように、透過率の波長依存性を示す２つのグラフの透過帯域が互いにずれている。これにより、第１受光素子１０４の受光面は、分岐光ＬＬ１を選択的に到達させる確率が高くなるため、分岐光ＬＬ２を検出する割合を低下させつつ、分岐光ＬＬ１を検出する割合を高めることができる。図１０に示す例では、分岐光ＬＬ１の波長を８９５ｎｍと仮定し、その波長の分岐光ＬＬ１については第１入射角度β１で入射するときの透過率が高く、第２入射角度β２で入射するときの透過率が低くなっている。その結果、ＡＰＣの精度を高めることができる。
【０１０３】
なお、このような入射角度制限フィルター５としては、第１受光素子１０４の受光面上に設けられる多層膜が挙げられる。
【０１０４】
図１１は、図１０に示す波長バンドパス特性を実現可能な多層膜で構成された入射角度制限フィルター５の例を示す断面図である。図１１に示す入射角度制限フィルター５は、第１受光素子１０４の受光面上に設けられている。図１１に示す入射角度制限フィルター５では、透明基板５１上に、高屈折率層５２と、それよりも屈折率が低い低屈折率層５３と、が交互に積層されている。
【０１０５】
このような多層膜には入射角度が大きくなるにつれて、波長バンドパス特性が短波長側にシフトする現象、いわゆるブルーシフトが存在する。したがって、このブルーシフトを利用することにより、図１０に示すように、入射角度に応じて波長バンドパス特性を異ならせることができ、分岐光ＬＬ１の透過率を選択的に高めることができる。すなわち、本実施形態に係る入射角度制限フィルター５は、透過帯域が入射角度依存性を示す波長バンドパス特性を有する多層膜である。
【０１０６】
なお、ブルーシフトにおけるシフト量は、高屈折率層５２および低屈折率層５３のそれぞれの屈折率と膜厚、そして積層数を適宜設定することにより、調整することが可能である。
【０１０７】
透明基板５１の構成材料としては、例えばガラス材料、結晶材料、樹脂材料等が挙げられる。
【０１０８】
また、高屈折率層５２および低屈折率層５３の構成材料としては、例えば酸化ケイ素、窒化ケイ素のようなケイ素化合物、酸化ホウ素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウムのような酸化物系化合物、フッ化マグネシウム、フッ化カルシウムのようなフッ化物系化合物等が挙げられる。
【０１０９】
なお、このような多層膜を有する入射角度制限フィルター５は、第１受光素子１０４が例えばフォトダイオードである場合、フォトダイオードを構成する半導体層を積層した後に、続けて形成可能である。これにより、第１受光素子１０４と一体化された入射角度制限フィルター５を実現することができる。このような入射角度制限フィルター５は、第１受光素子１０４の製造工程の延長で形成されるため、装着工程が不要であり、取り扱いが容易である。
【０１１０】
また、入射角度制限フィルター５の載置方法は、上記に限定されず、例えば第１受光素子１０４を用意した後、その受光面上に、別途、各種成膜法を用いて成膜する方法であってもよい。
【０１１１】
さらに、入射角度制限フィルター５として分布ブラッグ反射器（DBR : Distributed Bragg Reflector）を用いるようにしてもよい。分布ブラッグ反射器も、フォトダイオードの受光面上に多層膜を設けることにより、特定波長を共振させ、特定方向の透過率を相対的に高めることが可能である。
【０１１２】
以上のように、本実施形態に係る原子発振器１００は、半導体レーザー１０２（発光素子）と、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌの一部を第１反射角度α１で反射させる光学素子１１９を備え、半導体レーザー１０２を収容するパッケージ１０１（容器）と、パッケージ１０１に収容され、光学素子１１９において第１反射角度α１で反射してなる励起光Ｌを受光する受光面を有する第１受光素子１０４と、入射面５ａを有し、第１受光素子１０４の受光面上に設けられ、光学素子１１９において第１反射角度α１で反射した分岐光ＬＬ１の、入射面５ａに第１入射角度β１で入射するときの透過率より、入射面５ａに第１入射角度β１とは異なる第２入射角度β２で入射する分岐光ＬＬ２の透過率を小さい入射角度制限フィルター５と、アルカリ金属原子が収容され、半導体レーザー１０２（発光素子）から出射して光学素子１１９を透過した励起光Ｌが入射する原子セル３０と、原子セル３０を透過した励起光Ｌを受光する第２受光素子４０と、を有している。
【０１１３】
このような原子発振器１００によれば、光学素子１１９において例えば正反射してなる分岐光ＬＬ１を第１受光素子１０４においてモニター光として選択的に受光することができる。つまり、ノイズ光となる分岐光ＬＬ２を受光しにくくなるため、モニター光のＳ／Ｎ比（Signal to Noise ratio）を高めることができる。その結果、ＡＰＣの精度を高めることができ、半導体レーザー１０２から出射する励起光Ｌの光量を高精度に制御することができる。その結果、高い周波数安定性を有する原子発振器１００を実現することができる。
【０１１４】
（変形例）
次に、第１実施形態に係る入射角度制限フィルター５の変形例について説明する。
【０１１５】
図１２は、図７に示す入射角度制限フィルター５の変形例を示す平面図である。なお、図１２は、図７に示す入射角度制限フィルター５を入射面５ａの法線Ｎβに沿って見た平面図である。併せて、図１２には、投射された分岐光ＬＬ１の投射領域の例を示している。
【０１１６】
以下、第１実施形態の変形例について説明するが、以下の説明では、前記実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１２において前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【０１１７】
前述したように、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌには、角度広がりが存在することがある。このため、このような広がり角を持つ励起光Ｌが光学素子１１９で反射すると、分岐光ＬＬ１の投射領域の中では、部分ごとに第１入射角度β１が異なってくる。具体的には、分岐光ＬＬ１が入射角度制限フィルター５の入射面５ａに投射されたとき、Ｘ軸方向では、入射面５ａの中央部から＋Ｘ側に離れるにつれて、第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１が増える傾向があり、中央部から−Ｘ側に離れるにつれて、第１入射角度β１が小さい分岐光ＬＬ１が増える傾向がある。また、Ｙ軸方向では、中央部から離れるにつれて第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１が増える傾向がある。なお、入射角度制限フィルター５において任意の２つの点を考えた場合に、Ｘ軸に沿って、相対的に半導体レーザー１０２から遠い点が＋側の点であり、相対的に半導体レーザー１０２に近い点が−側の点である。
【０１１８】
そこで、図１１に示す入射角度制限フィルター５では、その全体において、第１中央入射角度β１１で入射する分岐光ＬＬ１の透過率が高くなるように設定している。つまり、入射角度制限フィルター５全体を代表して、第１中央入射角度β１１が採用されている。これにより、入射角度制限フィルター５全体の層構成が一定になるため、製造しやすいという利点はあるものの、部分ごとに第１入射角度β１が異なることに対応させることで、よりＡＰＣの精度を高める余地は残っている。
【０１１９】
そこで、本変形例では、この部分ごとに異なる第１入射角度β１に応じて、入射角度制限フィルター５における波長バンドパス特性を部分ごとに異ならせている。このようにすれば、入射角度制限フィルター５全体において、分岐光ＬＬ２の透過率をより低下させ、分岐光ＬＬ１の透過率をより向上させることができる。その結果、ＡＰＣの精度をさらに高めることができる。
【０１２０】
図１２に示す入射角度制限フィルター５は、波長バンドパス特性が互いに異なる複数の部分を含んでいる。具体的には、図１２に示す入射角度制限フィルター５は、３列×３行の格子状に分割された９個の部分５０１〜５０９を含んでいる。このうち、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方において中央に位置する部分５０５は、第１中央入射角度β１１で入射する分岐光ＬＬ１の透過率が高くなるように設定されている。なお、部分５０５には、ドットを付している。また、その他の部分５０１〜５０４および部分５０６〜５０９にもドットを付しているが、これらのドットは、それらの部分に設定した角度が、第１中央入射角度β１１よりも大きい場合には相対的に密なドットになっており、第１中央入射角度β１１よりも小さい場合には相対的に疎なドットになっている。
【０１２１】
例えば、Ｙ軸方向の中央にあって、最も−Ｘ側に位置する部分５０２は、第１入射角度β１が相対的に最小、すなわち第１最小入射角度β１２になっている。また、部分５０２のＹ軸方向に隣接する部分５０１、５０３では、第１入射角度β１が部分５０５と同様に設定されている。さらに、部分５０５のＹ軸方向に隣接する部分５０４、５０６および＋Ｘ側に隣接する部分５０８では、第１入射角度β１が部分５０５よりも大きくなるように設定されている。また、残る部分５０７、５０９の第１入射角度β１は相対的に最大、すなわち第１最大入射角度β１３になっている。
【０１２２】
以上のように、図１２に示す入射角度制限フィルター５のＸ軸方向では、中央部から＋Ｘ側に離れるにつれて第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１の透過率が高くなるように設定され、一方、−Ｘ側に離れるにつれて第１入射角度β１が小さい分岐光ＬＬ１の透過率が高くなるように設定されている。また、Ｙ軸方向では、中央部から離れるにつれて第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１の透過率が高くなるように設定されている。
【０１２３】
このようにして部分５０１〜５０９ごとに第１入射角度β１の最適化を図ることによって、各部分５０１〜５０９において分岐光ＬＬ１の選択性を高めることができる。その結果、さらにＡＰＣの精度を高めることができる。
【０１２４】
なお、ＸＹ平面に対する反射面１１９ａの傾斜角度がθであり、半導体レーザー１０２から出射した励起光Ｌの広がり角がγであった場合、第１最小入射角度β１２は、２θ−γで与えられる。また、第１最大入射角度β１３は、２θ＋γで与えられる。そして、第１中央入射角度β１１は、２θで与えられる。
【０１２５】
なお、傾斜角度θは、特に限定されないが、５°以上３０°以下であるのが好ましく、１０°以上２０°以下であるのがより好ましい。
以上のような変形例においても、第１実施形態と同様の効果が得られる。
【０１２６】
なお、半導体レーザー１０２（発光素子）が広がり角を有する励起光Ｌを出射するとき、第１反射角度α１は、広がり角を有する励起光Ｌが光学素子１１９で反射したとき、半導体レーザー１０２から外れる位置に投射されるように設定される。これにより、前述したように、励起光が反射面１１９ａで反射し、半導体レーザー１０２に投射されてしまうことによる不具合、例えば、半導体レーザー１０２の発振が不安定になるといった不具合の発生を防止することができる。
【０１２７】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る原子発振器について説明する。
【０１２８】
図１３は、第２実施形態に係る原子発振器が備える入射角度制限フィルターの平面図である。図１４は、図１３に示す入射角度制限フィルターの原理を説明するための断面図である。図１５は、図１３に示す入射角度制限フィルターについて、Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線で切断したときの断面図である。図１６は、図１３に示す入射角度制限フィルターについて、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線およびＦ−Ｆ’線で切断したときの断面図である。
【０１２９】
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１３ないし図１６において前記実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【０１３０】
第２実施形態は、入射角度制限フィルター５の構成が異なる以外、第１実施形態と同様である。
【０１３１】
図１５および図１６に示す入射角度制限フィルター５は、第１開口部５１１を含む第１遮光層５１０と、第２開口部５２１を含む第２遮光層５２０と、第３開口部５３１を含む第３遮光層５３０と、第４開口部５４１を含む第４遮光層５４０と、が第１受光素子１０４側からこの順で積層されてなる積層体である。すなわち、第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、第３遮光層５３０および第４遮光層５４０は、それぞれ分岐光ＬＬ１に対して遮光性を有しており、第１開口部５１１、第２開口部５２１、第３開口部５３１および第４開口部５４１は、それぞれ分岐光ＬＬ１に対して透光性を有している。なお、第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、第３遮光層５３０および第４遮光層５４０は、−Ｚ側から＋Ｚ側に向かってこの順で積層されている。
【０１３２】
また、第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、第３遮光層５３０および第４遮光層５４０は、図１３に示すように、Ｘ軸方向に沿って延在するとともに、Ｙ軸方向に沿って延在している。すなわち、これらはＸＹ平面に沿って広がる格子状に形成されている。
【０１３３】
そして、第１入射角度β１で入射した分岐光ＬＬ１は、第４開口部５４１、第３開口部５３１、第２開口部５２１および第１開口部５１１の全てを透過する確率が高くなるように構成されている。具体的には、図１５では、ＺＸ平面内を、＋Ｚ側から−Ｚ側に向かって、かつ、−Ｘ側から＋Ｘ側に向かって、分岐光ＬＬ１が進行する。このため、図１５に示す入射角度制限フィルター５では、第４開口部５４１から第１開口部５１１に向かって徐々に＋Ｘ側にずれるように、Ｘ軸方向の位置が設定されている。
【０１３４】
換言すれば、本実施形態に係る入射角度制限フィルター５は、第１開口部５１１を含む第１遮光層５１０と、Ｘ軸方向において、すなわち、半導体レーザー１０２（発光素子）と第１受光素子１０４とを結ぶ軸に沿った位置が、第１開口部５１１の位置とずれている第２開口部５２１を含み、第１遮光層５１０に積層されている第２遮光層５２０と、を少なくとも有している。そして、入射面５ａに第１入射角度β１で入射する分岐光ＬＬ１が、第１開口部５１１および第２開口部５２１の双方を通過するように構成されている。
【０１３５】
以上のような構成によれば、分岐光ＬＬ１の進行方向に沿って「窓」が形成されることになるため、分岐光ＬＬ１の透過率を高めることができる。一方、分岐光ＬＬ２については、その進行方向に沿って形成された窓がないことから、分岐光ＬＬ２の透過率を低くすることができる。
【０１３６】
一方、本実施形態に係る入射角度制限フィルター５では、図１６に示すように、Ｙ軸方向においては、第１開口部５１１から第４開口部５４１までがずれることなく重なっている。
【０１３７】
なお、入射角度制限フィルター５を構成する積層体の層数は、特に限定されず、２層や３層であってもよく、５層以上であってもよい。
【０１３８】
第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、第３遮光層５３０および第４遮光層５４０の各構成材料としては、分岐光ＬＬ１を遮光する材料、または、分岐光ＬＬ１の透過率が低い材料であれば、特に限定されないが、例えば、タングステン、銅、チタン、タンタル、クロム、モリブデンのような金属単体もしくは合金、またはこれらを含む化合物等が挙げられる。
【０１３９】
また、第１開口部５１１、第２開口部５２１、第３開口部５３１および第４開口部５４１の各構成材料としては、分岐光ＬＬ１の透過率が高い材料であれば、特に限定されないが、例えば、ヒ化ガリウム（ＧａＡｓ）等が挙げられる。
【０１４０】
なお、第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、第３遮光層５３０および第４遮光層５４０は、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）法、スパッタリング法、真空蒸着法等の気相成膜法を用いて形成することができる。また、第１開口部５１１、第２開口部５２１、第３開口部５３１および第４開口部５４１は、例えばＣＶＤ法等の気相成膜法を用いて形成することができる。
【０１４１】
また、形成にあたっては、半導体製造プロセスを用いることにより、成膜、パターニング等を効率よく行うことができるため、目的とする窓を精度よく形成することができる。
【０１４２】
そして、分岐光ＬＬ１の透過率を選択的に高めるためには、第１入射角度β１に応じて各開口部のずらし方を変えるようにすればよい。例えば、入射角度制限フィルター５全体において、開口部のずらし方を同じにする場合、図１４に示すように、第１中央入射角度β１１、第１最小入射角度β１２、および第１最大入射角度β１３で入射する分岐光ＬＬ１の全てが透過可能になるように、開口部の大きさに余裕を持たせるようにすればよい。
【０１４３】
以下、具体的に説明する。
図１４に示す入射角度制限フィルター５は、前述したように、第１受光素子１０４の受光面上に設けられた第１遮光層５１０と、それに積層された第２遮光層５２０と、を有している。図１４の例では遮光層は４層であるが、層の数は２層以上であればよく、５層以上であってもよいので、層の数をＮ（Ｎ≧２）とおく。層の数がＮの場合、入射角度制限フィルター５は、第１遮光層５１０、第２遮光層５２０、…第ｎ遮光層（ｎ＝１、２、…Ｎ）を有し、第ｎ遮光層は第ｎ開口部を有する。そして、Ｘ軸方向、すなわち半導体レーザー１０２（発光素子）と第１受光素子１０４とを結ぶ軸に沿った第１開口部５１１の長さ、第２開口部５２１の長さ、…第ｎ開口部の長さを、それぞれＬｘとする。また、Ｘ軸に沿った第ｊ開口部と第ｊ＋１開口部（ｊ＝１、２、…Ｎ−１）とのずれ量をΔとする。例えば、第１開口部５１１と第２開口部５２１とのずれ量をΔとする。第１遮光層５１０の厚さ、第２遮光層５２０の厚さ、…第ｎ遮光層の厚さをそれぞれＴとする。このとき、第１反射角度をα１とすると、入射角度制限フィルター５は、（１／２）ｔａｎ−１（Δ／Ｔ）≦α１≦（１／２）ｔａｎ−１｛（Ｎ−１）Δ＋Ｌｘ／（Ｎ×Ｔ）｝の関係を満たす。
【０１４４】
このような関係を満たすことにより、光学素子１１９における第１反射角度α１に基づいて、入射角度制限フィルター５を最適に設計することができる。つまり、入射角度制限フィルター５全体において、開口部のずらし方を同じにしても、第１中央入射角度β１１、第１最小入射角度β１２、および第１最大入射角度β１３で入射する分岐光ＬＬ１の全てが透過可能になるように、設計の最適化を行うことができる。その結果、分岐光ＬＬ１の透過率を確保しつつ、入射角度制限フィルター５の製造容易性を高めることができる。
【０１４５】
（変形例）
次に、第２実施形態に係る入射角度制限フィルター５の変形例について説明する。
【０１４６】
図１７は、第２実施形態に係る入射角度制限フィルターの変形例について、Ａ−Ａ’線、Ｂ−Ｂ’線およびＣ−Ｃ’線で切断したときの断面図である。図１８は、図１７に示す入射角度制限フィルターについて、Ｄ−Ｄ’線、Ｅ−Ｅ’線およびＦ−Ｆ’線で切断したときの断面図である。
【０１４７】
以下、第２実施形態の変形例について説明するが、以下の説明では、第２実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。なお、図１７または図１８において第２実施形態と同様の構成については、同一の符号を付している。
【０１４８】
本変形例では、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の双方において開口部のずらし方が異なる以外、第２実施形態と同様である。
【０１４９】
具体的には、分岐光ＬＬ１が入射角度制限フィルター５の入射面５ａに投射されたとき、Ｘ軸方向では、入射面５ａの中央部から＋Ｘ側に離れるにつれて、第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１が増える傾向があり、中央部から−Ｘ側に離れるにつれて、第１入射角度β１が小さい分岐光ＬＬ１が増える傾向がある。また、Ｙ軸方向では、中央部から離れるにつれて第１入射角度β１が大きい分岐光ＬＬ１が増える傾向がある。
【０１５０】
そこで、図１７に示す入射角度制限フィルター５では、第４開口部５４１から第１開口部５１１に向かうとき、その位置が徐々に＋Ｘ側にずれるように、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１のＸ軸方向における位置が設定されている。その上で、入射面５ａの中央部から＋Ｘ側に離れるにつれて、第４開口部５４１から第１開口部５１１に向かうときのずれ量Δｘが拡大している。また、中央部から−Ｘ側に離れるにつれて、第４開口部５４１から第１開口部５１１に向かうときのずれ量Δｘが縮小している。その結果、入射面５ａに投射される分岐光ＬＬ１における第１入射角度β１のＸ軸方向における変化傾向と、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１で形成される窓のＸ軸方向における傾斜角度とを、合わせることができる。これにより、ＡＰＣの精度をより高めることができる。
【０１５１】
これと同様に、図１８に示す入射角度制限フィルター５では、第４開口部５４１から第１開口部５１１に向かうとき、その位置が徐々に＋Ｙ側または−Ｙ側にずれるように、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１のＹ軸方向における位置が設定される。具体的には、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１が中央部よりも＋Ｙ側に位置しているときには、＋Ｙ側に徐々にずれていくように設定され、逆に、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１が中央部よりも−Ｙ側に位置しているときには、−Ｙ側に徐々にずれていくように設定されている。その結果、入射面５ａに投射される分岐光ＬＬ１における第１入射角度β１のＹ軸方向における変化傾向と、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１で形成される窓のＹ軸方向における傾斜角度とを、合わせることができる。これにより、ＡＰＣの精度をより高めることができる。
【０１５２】
以上のように、図１７および図１８に示す入射角度制限フィルター５は、Ｘ軸方向、すなわち半導体レーザー１０２（発光素子）と第１受光素子１０４とを結ぶ軸に沿った、第１開口部５１１の長さ、および、第２開口部５２１の長さを、それぞれＬｘとし、Ｘ軸方向における第１開口部５１１と第２開口部５２１とのずれ量をΔとしたとき、ＬｘおよびΔの少なくとも一方が異なる複数の部分を含んでいる。
【０１５３】
これにより、入射面５ａに投射される分岐光ＬＬ１における第１入射角度β１のＸ軸方向における変化傾向と、第１開口部５１１ないし第４開口部５４１で形成される窓のＸ軸方向における傾斜角度とを、合わせることができる。その結果、ＡＰＣの精度をより高めることができる。
【０１５４】
２．  周波数信号生成システム
次に、実施形態に係る周波数信号生成システムについて説明する。
【０１５５】
図１９は、実施形態に係る周波数信号生成システムの一例として、クロック伝送システム２０００を説明するための図である。
【０１５６】
図１９に示すクロック伝送システム２０００は、時分割多重方式のネットワーク内の各装置のクロックを一致させるものであって、Ｎｏｒｍａｌ系（Ｎ系）およびＥｍｅｒｇｅｎｃｙ系（Ｅ系）の冗長構成を有するシステムである。
【０１５７】
クロック伝送システム２０００は、上位のＮ系であるＡ局のＣＳＭ（Clock Supply Module）であるクロック供給装置２００１およびＳＤＨ装置２００２と、上位のＥ系であるＢ局のクロック供給装置２００３およびＳＤＨ装置２００４と、下位のＣ局のクロック供給装置２００５およびＳＤＨ装置２００６、２００７とを備える。なお、ＳＤＨは、Synchronous Digital Hierarchyである。
【０１５８】
クロック供給装置２００１は、原子発振器１００を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置２００１は、原子発振器１００からの周波数信号が入力される端子２００１Ｔを有する。クロック供給装置２００１内の原子発振器１００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック２００８、２００９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。
【０１５９】
ＳＤＨ装置２００２は、クロック供給装置２００１からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｎ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置２００５に伝送する。
【０１６０】
クロック供給装置２００３は、原子発振器１００を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置２００３は、原子発振器１００からの周波数信号が入力される端子２００３Ｔを有する。このクロック供給装置２００３内の原子発振器１００は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック２００８、２００９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。
【０１６１】
ＳＤＨ装置２００４は、クロック供給装置２００３からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｅ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置２００５に伝送する。クロック供給装置２００５は、クロック供給装置２００１、２００３からのクロック信号を受信し、その受信したクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。
【０１６２】
ここで、クロック供給装置２００５は、通常、クロック供給装置２００１からのＮ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。そして、Ｎ系に異常が発生した場合、クロック供給装置２００５は、クロック供給装置２００３からのＥ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。このようにＮ系からＥ系に切り換えることにより、安定したクロック供給を担保し、クロックパス網の信頼性を高めることができる。ＳＤＨ装置２００６は、クロック供給装置２００５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。同様に、ＳＤＨ装置２００７は、クロック供給装置２００５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。これにより、Ｃ局の装置をＡ局またはＢ局の装置と同期させることができる。
【０１６３】
クロック伝送システム２０００は、優れた周波数安定性を有する原子発振器１００を含むため、優れた信頼性を有することができる。
【０１６４】
なお、本発明の原子発振器を含む周波数信号生成システムは、クロック伝送システムに限定されない。周波数信号生成システムは、原子発振器が搭載され、原子発振器の周波数信号を利用する各種の装置を備えるシステムであればよい。また、周波数信号生成システムは、原子発振器１００からの周波数信号が入力される端子および原子発振器を制御する制御部を備えていてもよい。
【０１６５】
本実施形態に係る周波数信号生成システムは、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、デジタルスチルカメラ、例えばインクジェットプリンターのような液体吐出装置、パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ（point of sales）端末、医療機器、魚群探知機、ＧＮＳＳ（Global N avigation Satellite System）周波数標準器、各種測定機器、計器類、フライトシミュレーター、地上デジタル放送システム、携帯電話基地局、移動体等であってもよい。
【０１６６】
このうち、上記の医療機器としては、例えば、電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡、心磁計等が挙げられる。また、上記の計器類としては、例えば、自動車、航空機、船舶等の計器類が挙げられる。さらに、上記の移動体としては、例えば、自動車、航空機、船舶等が挙げられる。
【０１６７】
以上、本発明の原子発振器および周波数信号生成システムを図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、前記実施形態の各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成に置換することができる。例えば、前記実施形態に係る入射角度制限フィルターとして、視野角制御フィルムを用いるようにしてもよい。また、前記実施形態には、他の任意の構成物が付加されていてもよい。さらに、前記実施形態を適宜組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１６８】
１…第１基底状態、２…第２基底状態、３…凹部、４…段差部、５…入射角度制限フィルター、５ａ…入射面、１０…発光素子モジュール、２０…光学部品、２２…光学部品、２４…光学部品、２６…光学部品、３０…原子セル、４０…第２受光素子、５０…ヒーター、５１…透明基板、５２…高屈折率層、５３…低屈折率層、６０…温度センサー、７０…コイル、８０…制御回路、１００…原子発振器、１０１…パッケージ、１０１ａ…ベース、１０１ｂ…リッド、１０２…半導体レーザー、１０４…第１受光素子、１０４ａ…サブマウント、１０５ａ…端子、１０５ｂ…端子、１０６…温度調節素子、１０６ａ…温度調節面、１０６ｂ…グランド電極、１０８…温度センサー、１１１…接続端子、１１２…接続端子、１１３…接続端子、１１４…接続端子、１１５…接続端子、１１６…接続端子、１１７…本体部、１１７ａ…開口部、１１８…突出部、１１８ａ…開口部、１１９…光学素子、１１９ａ…反射面、１２０…メタライズ層、１３０ａ…配線、１３０ｂ…配線、１３２ａ…配線、１３２ｂ…配線、１３２ｃ…配線、１３４ａ…配線、１３４ｂ…配線、１３４ｃ…配線、１３６ａ…配線、１３６ｂ…配線、１３８…配線、１５０…第１中継部材、１６０…第２中継部材、１７０…第３中継部材、５０１…部分、５０２…部分、５０３…部分、５０４…部分、５０５…部分、５０６…部分、５０７…部分、５０８…部分、５０９…部分、５１０…第１遮光層、５１１…第１開口部、５２０…第２遮光層、５２１…第２開口部、５３０…第３遮光層、５３１…第３開口部、５４０…第４遮光層、５４１…第４開口部、８０４…波長制御回路、８０６…光出力制御回路、８０８…高周波制御回路、８１０…温度制御回路、８１２…磁場制御回路、２０００…クロック伝送システム、２００１…クロック供給装置、２００１Ｔ…端子、２００２…ＳＤＨ装置、２００３…クロック供給装置、２００３Ｔ…端子、２００４…ＳＤＨ装置、２００５…クロック供給装置、２００６…ＳＤＨ装置、２００７…ＳＤＨ装置、２００８…マスタークロック、２００９…マスタークロック、Ａ…光軸、Ｌ…励起光、Ｌ１…第１共鳴光、Ｌ２…第２共鳴光、ＬＬ１…分岐光、ＬＬ２…分岐光、Ｌｘ…長さ、Ｎα…法線、Ｎβ…法線、Δ…ずれ量、Δｘ…ずれ量、α１…第１反射角度、α１１…第１中央反射角度、α１２…第１最小反射角度、α１３…第１最大反射角度、α２…第２反射角度、β１…第１入射角度、β１１…第１中央入射角度、β１２…第１最小入射角度、β１３…第１最大入射角度、β２…第２入射角度、ω０…周波数、ω１…周波数、ω２…周波数
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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