(57)【要約】【課題】ガスセル、発熱部、光出射部および光検出部がユニット化されたユニット部が支持部材を介してベース部に支持された構成において、小型化を図ることともに、ユニット部の振動を抑制しつつ、ユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、この原子発振器を備える信頼性に優れた移動体を提供すること。【解決手段】本発明の原子発振器１は、基体３１と、ガスセル２１等を有するユニット部２と、基体３１に対してユニット部２を支持する支持部材４とを備え、支持部材４は、複数の脚部４１と、複数の脚部４１間を互いに連結する連結部４２とを有し、各脚部４１と基体３１との接続部は、基体３１とユニット部２とが重なる方向からみた平面視にて、ユニット部２に対して離間している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース部と、
金属原子が封入されているガスセルと、発熱する発熱部と、前記ガスセル内の前記金属原子を励起する光を出射する光出射部と、前記ガスセルを透過した前記光を検出する光検出部と、を含むユニット部と、
前記ベース部に対して前記ユニット部を支持し、一端部が前記ベース部に接続されている複数の脚部と、前記複数の脚部を連結する連結部とを有する支持部と、
を備え、
前記脚部の他端部または前記連結部は、前記ユニット部に接続され、
前記脚部と前記ベース部との接続部は、前記ベース部と前記ユニット部とが重なる方向からみた平面視で、前記ユニット部に対して離間していることを特徴とする量子干渉装置。
【請求項２】
前記支持部は、前記ユニット部と前記支持部との接続部から前記脚部と前記ベース部との接続部への熱の伝達経路が曲がっている部分を有する請求項１に記載の量子干渉装置。
【請求項３】
前記各伝達経路の長さをＬ［ｍ］とし、前記複数の伝達経路における前記支持部の平均横断面積の合計をＡ［ｍ２］とし、前記支持部を構成する材料の熱伝導率をλ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、
（１／λ）×（Ｌ／Ａ）≧１６８００［℃／Ｗ］の関係を満たす請求項２に記載の量子干渉装置。
【請求項４】
前記連結部は、板状部を含む請求項１ないし３のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項５】
前記連結部と前記ユニット部とが対向している領域には、互いに離間している領域を含む請求項４に記載の量子干渉装置。
【請求項６】
前記連結部は、前記ベース部と前記ユニット部とが重なる方向に貫通する貫通孔を有する請求項４に記載の量子干渉装置。
【請求項７】
前記脚部は、中空部を有する請求項１ないし６のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項８】
前記中空部は、大気圧よりも減圧した雰囲気である請求項７に記載の量子干渉装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の量子干渉装置を備えることを特徴とする原子発振器。
【請求項１０】
請求項９に記載の原子発振器を備えることを特徴とする移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子干渉装置、原子発振器および移動体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、原子発振器の動作原理は、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（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した方式とに大別される。
いずれの方式の原子発振器においても、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入し、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルをヒーターにより所定温度に加熱する必要がある。また、アルカリ金属を励起する励起光を光出射部からガスセル内に照射し、ガスセル内を透過した励起光の強度を光検出部で検出する。
【０００３】
このような原子発振器としては、特許文献１に開示されているように、ガスセル、光出射部、光検出部およびヒーターをユニット化し、そのユニットをパッケージ内に収納した構成が知られている。
特許文献１に記載の原子発振器では、ガスセル等を含むユニットとパッケージ外部との間の熱干渉を抑制するため、そのユニットがサスペンションフレーム構造により支持されている。
【０００４】
しかし、特許文献１に記載の原子発振器では、サスペンションフレーム構造が柔軟であるため、ガスセル等を含むユニットが固有振動により振動し、発振特性が低下してしまうという問題があった。
また、近年、特にＣＰＴを利用した原子発振器は、二重共鳴現象を利用した原子発振器に比し小型であることから、様々な電子機器へ原子発振器を組み込むことが期待されており、さらなる小型化（特に低背化）が望まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００６／０１７３４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ガスセル、発熱部、光出射部および光検出部がユニット化されたユニット部が支持部を介してベース部に支持された構成において、小型化を図ることともに、ユニット部の振動を抑制しつつ、ユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、この原子発振器を備える信頼性に優れた電子機器および移動体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本適用例の量子干渉装置は、ベース部と、
金属原子が封入されているガスセルと、発熱する発熱部と、前記ガスセル内の前記金属原子を励起する光を出射する光出射部と、前記ガスセルを透過した前記光を検出する光検出部と、を含むユニット部と、
前記ベース部に対して前記ユニット部を支持し、一端部が前記ベース部に接続されている複数の脚部と、前記複数の脚部を連結する連結部とを有する支持部と、
を備え、
前記脚部の他端部または前記連結部は、前記ユニット部に接続され、
前記脚部と前記ベース部との接続部は、前記ベース部と前記ユニット部とが重なる方向からみた平面視で、前記ユニット部に対して離間していることを特徴とする。
【０００８】
このような量子干渉装置によれば、各脚部の一端部（ベース部との接続部）が平面視にてユニット部に対して離間しているので、ベース部とユニット部との間の距離を小さくしても、支持部（支持部材）を介したユニット部からベース部への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、量子干渉装置の小型化を図りつつ、支持部を介したユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる。また、複数の脚部間が連結部により連結されているので、支持部の剛性を高めることができる。そのため、ユニット部の振動を抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例の量子干渉装置では、前記支持部は、前記ユニット部と前記支持部との接続部から前記脚部と前記ベース部との接続部への熱の伝達経路が曲がっている部分を有することが好ましい。
これにより、ベース部とユニット部との間の距離を小さくしても、支持部を介したユニット部からベース部への熱の伝達経路を長くすることができる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例の量子干渉装置では、前記各伝達経路の長さをＬ［ｍ］とし、前記複数の伝達経路における前記支持部の平均横断面積の合計をＡ［ｍ２］とし、前記支持部を構成する材料の熱伝導率をλ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、
（１／λ）×（Ｌ／Ａ）≧１６８００［℃／Ｗ］の関係を満たすことが好ましい。
これにより、支持部を介したユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例の量子干渉装置では、前記連結部は、板状部を含むことが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、支持部の剛性を高めることができる。
［適用例５］
本適用例の量子干渉装置では、前記連結部と前記ユニット部とが対向している領域には、互いに離間している領域を含むことが好ましい。
これにより、連結部とユニット部との間の熱の伝達を効果的に抑制することができる。また、連結部における熱の伝達を抑制することもできる。
【００１２】
［適用例６］
本適用例の量子干渉装置では、前記連結部は、前記ベース部と前記ユニット部とが重なる方向に貫通する貫通孔を有することが好ましい。
これにより、連結部の剛性を確保しつつ、連結部における熱の伝達を抑制することができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例の量子干渉装置では、前記脚部は、中空部を有することが好ましい。
これにより、脚部の剛性を確保しつつ、脚部における熱の伝達を抑制することができる。
［適用例８］
本適用例の量子干渉装置では、前記中空部は、大気圧よりも減圧した雰囲気であることが好ましい。
これにより、脚部における熱の伝達をより効果的に抑制することができる。
【００１４】
［適用例９］
本適用例の原子発振器は、本適用例の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、小型化を図ることともに、ユニット部の振動を抑制しつつ、ユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる原子発振器を提供することができる。
［適用例１０］
本適用例の移動体は、本適用例の原子発振器を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す断面図である。
【図２】図１に示す原子発振器の概略図である。
【図３】図１に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。
【図４】図１に示す原子発振器の光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。
【図５】図１に示す原子発振器の発熱部および接続部材を説明するための断面図である。
【図６】図１に示す原子発振器のガスセルおよび接続部材を説明するための分解図である。
【図７】図１に示す原子発振器のガスセルおよび接続部材を説明するための平面図である。
【図８】（ａ）は、図１に示す原子発振器の支持部の平面図、（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す断面図である。
【図１０】図９に示す原子発振器の支持部の平面図である。
【図１１】図１０に示す支持部の部分拡大斜視図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る支持部を示す部分拡大斜視図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る支持部を示す部分拡大斜視図である。
【図１４】ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【図１５】本発明の原子発振器を用いたクロック伝送システムの一例を示す概略構成図である。
【図１６】本発明の原子発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の量子干渉装置、原子発振器、電子機器および移動体を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
１．原子発振器（量子干渉装置）
まず、本発明の原子発振器（本発明の量子干渉装置を備える原子発振器）について説明する。なお、以下では、本発明の量子干渉装置を原子発振器に適用した例を説明するが、本発明の量子干渉装置は、これに限定されず、原子発振器の他、例えば、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。
【００１７】
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す断面図、図２は、図１に示す原子発振器の概略図である。また、図３は、図１に示す原子発振器のガスセル内におけるアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図４は、図１に示す原子発振器の光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部での検出強度との関係を示すグラフである。また、図５は、図１に示す原子発振器の発熱部および接続部材を説明するための断面図、図６は、図１に示す原子発振器のガスセルおよび接続部材を説明するための分解図、図７は、図１に示す原子発振器のガスセルおよび接続部材を説明するための平面図である。また、図８（ａ）は、図１に示す原子発振器の支持部の平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。
【００１８】
なお、以下では、説明の便宜上、図１中の上側を「上」、下側を「下」という。
図１に示す原子発振器１は、量子干渉効果を利用した原子発振器である。
この原子発振器１は、図１に示すように、量子干渉効果を生じさせる主要部を構成するユニット部２と、ユニット部２を収納するパッケージ３と、パッケージ３内に収納され、ユニット部２をパッケージ３に対して支持する支持部材４（支持部）とを備える。
【００１９】
ここで、ユニット部２は、ガスセル２１と、光出射部２２と、光学部品２３１、２３２と、光検出部２４と、ヒーター２５（発熱部）と、温度センサー２６と、基板２８と、接続部材２９とを含み、これらがユニット化されている。
また、図１では図示しないが、原子発振器１は、上記のほか、コイル２７および制御部５を有する（図２参照）。
【００２０】
まず、原子発振器１の原理を簡単に説明する。
原子発振器１では、ガスセル２１内に、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属（金属原子）が封入されている。
アルカリ金属は、図３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（基底状態１、２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態１は、基底状態２よりも低いエネルギー状態である。
【００２１】
このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、２を照射すると、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。
そして、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態１、２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、２は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。
光出射部２２は、ガスセル２１に向けて、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射する。
【００２２】
例えば、光出射部２２が共鳴光１の周波数ω１を固定し、共鳴光２の周波数ω２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω１と共鳴光２の周波数ω２との差（ω１−ω２）が基底状態１と基底状態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、光検出部２４の検出強度は、図４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信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属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、このようなＥＩＴ信号を用いることにより、発振器を構成することができる。
【００２３】
以下、原子発振器１の各部を順次詳細に説明する。
［ガスセル］
ガスセル２１内には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。
図５に示すように、ガスセル２１は、柱状の貫通孔を有する本体部２１１と、その貫通孔の両開口を封鎖する１対の窓部２１２、２１３とを有する。これにより、前述したようなアルカリ金属が封入される内部空間Ｓが形成される。
【００２４】
ここで、ガスセル２１の各窓部２１２、２１３は、前述した光出射部２２からの励起光に対する透過性を有している。そして、一方の窓部２１２は、ガスセル２１内へ入射する励起光が透過するものであり、他方の窓部２１３は、ガスセル２１内から出射した励起光が透過するものである。
この窓部２１２、２１３を構成する材料としては、前述したような励起光に対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
【００２５】
また、ガスセル２１の本体部２１１を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、窓部２１２、２１３と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。
そして、各窓部２１２、２１３は、本体部２１１に対して気密的に接合されている。これにより、ガスセル２１の内部空間Ｓを気密空間とすることができる。
【００２６】
ガスセル２１の本体部２１１と窓部２１２、２１３との接合方法としては、これらの構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
また、ガスセル２１の窓部２１２の表面には、伝熱層２１４が設けられている。同様に、ガスセル２１の窓部２１３の表面には、伝熱層２１５が設けられている。
【００２７】
伝熱層２１４、２１５は、それぞれ、窓部２１２、２１３を構成する材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されている。これにより、接続部材２９からの熱を伝熱層２１４、２１５による熱伝導により効率的に拡散させることができる。その結果、各窓部２１２、２１３の温度分布を均一化することができる。
本実施形態では、伝熱層２１４、２１５は、ガスセル２１の外表面側に設けられている。そのため、接続部材２９を各伝熱層２１４、２１５に接触させることができる。これにより、接続部材２９から各伝熱層２１４、２１５への熱の伝達を効率歴に行うことができる。
【００２８】
なお、各窓部２１２、２１３の内側の表面にも、伝熱層２１４、２１５と同様の伝熱層が設けられていてもよい。この場合、各窓部２１２、２１３の温度分布をより効率的に均一化することができる。
また、伝熱層２１４、２１５は、励起光に対する透過性を有する。これにより、ガスセル２１の外部から励起光を伝熱層２１４および窓部２１２を介してガスセル２１内に入射させることができる。また、ガスセル２１内から励起光を窓部２１３および伝熱層２１５を介してガスセル２１の外部へ出射させることができる。
このような伝熱層２１４、２１５の構成材料としては、窓部２１２、２１３の構成材料の熱伝導率よりも高い熱伝導率を有し、かつ、伝熱層２１４、２１５が励起光を透過し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、ダイヤモンド、ＤＬＣ（diamond‐like carbon）等を用いることができる。
【００２９】
［光出射部］
光出射部２２は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射する機能を有する。
より具体的には、光出射部２２は、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射するものである。
【００３０】
共鳴光１の周波数ω１は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態に励起し得るものである。
また、共鳴光２の周波数ω２は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態に励起し得るものである。
この光出射部２２としては、前述したような励起光を出射し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）等の半導体レーザー等を用いることができる。
【００３１】
［光学部品］
図２に示すように、複数の光学部品２３１、２３２、それぞれ、前述した光出射部２２とガスセル２１との間における励起光ＬＬの光路上に設けられている。
本実施形態では、光出射部２２側からガスセル２１側へ、光学部品２３１、光学部品２３２がこの順に配置されている。
光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光出射部２２からの励起光ＬＬを直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。
【００３２】
後述するようにコイル２７の磁場によりガスセル２１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、仮に直線偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位に均等に分散して存在することとなる。その結果、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数が他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に少なくなるため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が減少し、所望のＥＩＴ信号の強度が小さくなり、その結果、原子発振器１の発振特性の低下をもたらす。
【００３３】
これに対し、後述するようにコイル２７の磁場によりガスセル２１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、円偏光の励起光をアルカリ金属原子に照射すると、励起光とアルカリ金属原子との相互作用により、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くすることができる。そのため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が増大し、所望のＥＩＴ信号の強度が大きくなり、その結果、原子発振器１の発振特性を向上させることができる。
【００３４】
光学部品２３２は、減光フィルター（ＮＤフィルター）である。これにより、ガスセル２１に入射する励起光ＬＬの強度を調整（減少）させることができる。そのため、光出射部２２の出力が大きい場合でも、ガスセル２１に入射する励起光を所望の光量とすることができる。本実施形態では、前述した光学部品２３１を通過した所定方向の偏光を有する励起光ＬＬの強度を光学部品２３２により調整する。
なお、光出射部２２とガスセル２１との間には、波長板および減光フィルターの他に、レンズ、偏光板等の他の光学部品が配置されていてもよい。また、光出射部２２からの励起光の強度によっては、光学部品２３２を省略することができる。
【００３５】
［光検出部］
光検出部２４は、ガスセル２１内を透過した励起光ＬＬ（共鳴光１、２）の強度を検出する機能を有する。
本実施形態では、光検出部２４は、接着剤３０を介して接続部材２９上に接合されている。
【００３６】
ここで、接着剤３０としては、公知の接着剤を用いることができるが、熱伝導性が優れる接着剤を用いた場合、接続部材２９から熱により光検出部２４も温度調節することができる。
この光検出部２４としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
【００３７】
［ヒーター］
ヒーター２５は、通電により発熱する発熱抵抗体（発熱部）である。
このヒーター２５からの熱は、基板２８および接続部材２９を介して、ガスセル２１に伝達される。これにより、ガスセル２１（より具体的にはガスセル２１中のアルカリ金属）が加熱され、ガスセル２１中のアルカリ金属をガス状に維持することができる。また、本実施形態では、ヒーター２５からの熱は、基板２８を介して光出射部２２にも伝達される。
【００３８】
このヒーター２５は、ガスセル２１に対して離間している。これにより、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場がガスセル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。
本実施形態では、ヒーター２５は、基板２８上に設けられている。これにより、ヒーター２５からの熱は、基板２８に伝達される。
なお、ヒーター２５に代えて、または、ヒーター２５と併用して、ペルチェ素子を用いてもよい。この場合、ペルチェ素子の発熱側の部分が発熱部を構成する。
【００３９】
［温度センサー］
温度センサー２６は、ヒーター２５またはガスセル２１の温度を検出するものである。そして、この温度センサー２６の検出結果に基づいて、前述したヒーター２５の発熱量が制御される。これにより、ガスセル２１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。
【００４０】
本実施形態では、温度センサー２６は、基板２８上に設けられている。
なお、温度センサー２６の設置位置は、これに限定されず、例えば、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター２５上であってもよいし、ガスセル２１の外表面上であってもよい。
温度センサー２６としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
【００４１】
［コイル］
コイル２７は、通電により、磁場を発生させる機能を有する。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、ゼーマン分裂により、アルカリ金属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１の発振周波数の精度を高めることができる。
【００４２】
なお、コイル２７が発生する磁場は、直流磁場または交流磁場のいずれかの磁場であってもよいし、直流磁場と交流磁場とを重畳させた磁場であってもよい。
また、このコイル２７は、ガスセル２１を囲むように設けられたソレノイドコイルであってもよいし、ガスセル２１を挟むように設けられたヘルムホルツコイルであってもよい。
コイル２７の設置位置は、図示しないが、ガスセル２１と接続部材２９との間であってもよいし、接続部材２９とパッケージ３との間であってもよい。
【００４３】
［基板］
基板２８の一方の面（上面）には、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９が搭載されている。
基板２８は、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達する機能を有する。これにより、ヒーター２５が接続部材２９に対して離間していても、ヒーター２５からの熱を接続部材２９へ伝達することができる。
【００４４】
ここで、基板２８は、ヒーター２５と接続部材２９とを熱的に接続している。このようにヒーター２５および接続部材２９を基板２８に搭載することにより、ヒーター２５の設置の自由度を高めることができる。
また、光出射部２２が基板２８に搭載されていることにより、ヒーター２５からの熱により光出射部２２を温度調節することができる。
また、基板２８は、光出射部２２、ヒーター２５、温度センサー２６および接続部材２９を支持する機能をも有する。
【００４５】
このような基板２８の構成材料としては、特に限定されないが、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることができる。なお、基板２８を金属材料で構成した場合、基板２８の表面には、必要に応じて、例えば、樹脂材料、金属酸化物、金属窒化物等で構成された絶縁層が設けられていてもよい。
なお、基板２８は、接続部材２９の形状、ヒーター２５の設置位置等によっては、省略することができる。この場合、ヒーター２５を接続部材２９に接触させる位置に設置すればよい。
【００４６】
［接続部材］
接続部材２９は、ヒーター２５とガスセル２１の各窓部２１２、２１３とを熱的に接続している。これにより、ヒーター２５からの熱を接続部材２９による熱伝導により各窓部２１２、２１３に伝達し、各窓部２１２、２１３を加熱することができる。また、ヒーター２５とガスセル２１とを離間することができる。そのため、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場がガスセル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。また、ヒーター２５の数を少なくすることができるため、例えば、ヒーター２５への通電のための配線の数を少なくし、その結果、原子発振器１（量子干渉装置）の小型化を図ることができる。
【００４７】
図５に示すように、接続部材２９は、ガスセル２１を挟んで設けられた１対の接続部材２９１、２９２で構成されている。これにより、ガスセル２１に対する接続部材２９の設置を容易なものとしつつ、接続部材２９からガスセル２１の各窓部２１２、２１３に均一に熱を伝達させることができる。
より具体的に説明すると、接続部材２９１は、ガスセル２１を挟んで配置されている１対の接続部２９１ａ、２９１ｂと、１対の接続部２９１ａ、２９１ｂ間を連結する連結部２９１ｃとを有している。同様に、接続部材２９２は、ガスセル２１を挟んで配置されている１対の接続部２９２ａ、２９２ｂと、１対の接続部２９２ａ、２９２ｂ間を連結する連結部２９２ｃとを有している。これにより、ヒーター２５からの熱を各窓部２１２、２１３に効率的に伝達することができる。
【００４８】
ここで、接続部２９１ａ、２９２ａは、それぞれ、伝熱層２１４に接触している。同様に、接続部２９１ｂ、２９２ｂは、それぞれ、伝熱層２１４に接触している。
すなわち、窓部２１２と接続部材２９１、２９２とは、伝熱層２１４を介して接続されている。同様に、窓部２１３と接続部材２９１、２９２とは、伝熱層２１５を介して接続されている。これにより、接続部材２９１、２９２からの熱を各窓部２１２、２１３に効率的に伝達することができる。
【００４９】
また、接続部２９１ａ、２９１ｂ、２９２ａ、２９２ｂは、それぞれ、励起光ＬＬの通過領域を避けるように形成されている。すなわち、接続部２９１ａ、２９１ｂ、２９２ａ、２９２ｂは、それぞれ、励起光ＬＬの通過領域の外側に配置されている。これにより、ガスセル２１へ励起光を入射させるとともに、ガスセル２１から励起光を出射させることができる。
【００５０】
本実施形態では、励起光ＬＬの軸ａに平行な方向からみたとき、接続部２９１ａ、２９１ｂ、２９２ａ、２９２ｂは、内部空間Ｓの外側に位置している。これにより、励起光ＬＬの通過領域を大きくすることができる。
このような１対の接続部材２９１、２９２は、例えば、図６に示すように、ガスセル２１の互いに対向する１対の側面の両側からガスセル２１を挟むようにして嵌合している。
【００５１】
この嵌合前の接続部材２９１、２９２は、接続部材２９１における接続部２９１ａと接続部２９１ｂとの間の距離、および、接続部材２９２における接続部２９２ａと接続部２９２ｂとの間の距離を、それぞれ、ガスセル２１における伝熱層２１４の外表面と伝熱層２１５の外表面との間の距離（伝熱層２１４、２１５を省略した場合、窓部２１２の外表面と窓部２１３の外表面との間の距離）と等しいかまたはそれよりも若干小さく設計される。そして、連結部２９１ｃ、２９２ｃを必要に応じて弾性変形させて、前述したように接続部材２９１、２９２をガスセル２１に嵌合させる。これにより、接続部２９１ａ、２９２ａをそれぞれ伝熱層２１４（伝熱層２１４、２１５を省略した場合、窓部２１２）に接触させるとともに、接続部２９１ｂ、２９２ｂをそれぞれ伝熱層２１４（伝熱層２１４、２１５を省略した場合、窓部２１２）に接触させることができる。
【００５２】
なお、伝熱層２１４と接続部２９１ａ、２９２ａとの間、および、伝熱層２１５と接続部２９１ｂ、２９２ｂとの間の少なくとも一方に隙間が形成されている場合には、その隙間に、熱伝導性を有する接着剤が充填されていてもよい。かかる接着剤としては、例えば、金属ペースト、伝熱性フィラーを含有した樹脂系接着剤、シリコーン樹脂系接着剤等が挙げられる。このような接着剤を用いることにより、これらの間に隙間が形成されていても、これらの間の熱伝導性を優れたものとすることができる。また、かかる隙間が形成されていなくても、前述したような接着剤を用いて、接続部材２９１、２９２をガスセル２１に対して固定することもできる。また、かかる接着剤は、接続部材２９１と接続部材２９２との間に充填することもできる。
【００５３】
また、連結部２９１ｃ、２９２ｃは、それぞれ、ガスセル２１との間に隙間を形成して配置されている。これにより、連結部２９１ｃ、２９２ｃとガスセル２１との間の熱の伝達を抑制し、接続部材２９１、２９２から各窓部２１２、２１３へ効率的に熱の伝達を行うことができる。
このような接続部材２９の構成材料としては、熱伝導性に優れた材料、例えば、金属材料を用いることができる。
【００５４】
［パッケージ］
パッケージ３は、ユニット部２および支持部材４を収納する機能を有する。なお、図１では、図示を省略しているが、パッケージ３内には、図２に示すコイル２７も収納されている。また、パッケージ３内には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。
このパッケージ３は、図１に示すように、板状の基体３１（ベース部）と、有底筒状の蓋体３２とを備え、蓋体３２の開口が基体３１により封鎖されている。これにより、ユニット部２および支持部材４を収納する空間が形成されている。
【００５５】
基体３１は、支持部材４を介してユニット部２を支持している。
また、図示しないが、基体３１には、パッケージ３の外部から内部のユニット部２への通電のための複数の配線および複数の端子が設けられている。
この基体３１の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等を用いることができる。
【００５６】
このような基体３１には、蓋体３２が接合されている。
基体３１と蓋体３２との接合方法としては、特に限定されないが、例えば、ろう接、シーム溶接、エネルギー線溶接（レーザー溶接、電子線溶接等）等を用いることができる。
なお、基体３１と蓋体３２との間には、これらを接合するための接合部材が介在していてもよい。
【００５７】
このような蓋体３２の構成材料としては、特に限定されず、例えば、樹脂材料、セラミックス材料、金属材料等を用いることができる。
また、基体３１と蓋体３２とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、パッケージ３内が気密空間であることが好ましい。これにより、パッケージ３内を減圧状態または不活性ガス封入状態とすることができ、その結果、原子発振器１の特性を向上させることができる。
【００５８】
特に、パッケージ３内は、減圧状態であることが好ましい。
これにより、パッケージ３内の空間を介した熱の伝達を抑制することができる。そのため、接続部材２９とパッケージ３の外部との間や、パッケージ３内の空間を介したヒーター２５とガスセル２１との間の熱干渉を抑制することができる。そのため、ヒーター２５からの熱を接続部材２９を介して効率的に各窓部２１２、２１３へ伝達し、２つの窓部２１２、２１３間の温度差を抑制することができる。
また、ユニット部２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達をより効果的に抑制することができる。
【００５９】
［支持部材４］
支持部材４（支持部）は、パッケージ３内に収納されており、パッケージ３の一部を構成する基体３１に対してユニット部２を支持する機能を有する。
また、支持部材４は、ユニット部２とパッケージ３の外部との間の熱の伝達を抑制する機能を有する。
【００６０】
この支持部材４は、図８に示すように、複数の脚部４１（柱部）と、複数の脚部４１を連結する連結部４２とを有する。
複数の脚部４１は、それぞれ、パッケージ３の基体３１の内側の面に例えば接着剤により接合されている。
この複数の脚部４１は、基体３１とユニット部２とが重なる方向からみた平面視（以下、単に「平面視」ともいう）にて、ユニット部２の外側に配置されている。
【００６１】
本実施形態では、脚部４１は、平面視にて、正方形をなすガスセル２１の角部に対応するように、４つ設けられている。
各脚部４１は、円筒状をなし、基体３１の内側の面に対して垂直な方向に延びて立設されている。
また、各脚部４１には、中空部４１１が形成されている。これにより、各脚部４１の剛性を確保しつつ、脚部４１における熱の伝達を抑制することができる。
【００６２】
この中空部４１１は、大気圧よりも減圧した雰囲気（減圧状態または真空状態）であることが好ましい。これにより、脚部４１における熱の伝達をより効果的に抑制することができる。
本実施形態では、中空部４１１は、脚部４１を上下に貫通している。そのため、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、中空部４１１内も減圧状態とすることができる。
【００６３】
なお、中空部４１１の上側が開放していない場合、各脚部４１と基体３１との間に中空部４１１の内外を連通する隙間を形成すれば、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、中空部４１１内も減圧状態とすることができる。
連結部４２は、複数の脚部４１の上端部（他端部）同士を連結している。これにより、支持部材４の剛性が高められている。本実施形態では、連結部４２は、複数の脚部４１と一体で形成されている。なお、連結部４２は、複数の脚部４１と別体で形成され、例えば、接着剤により各脚部４１と接合されていてもよい。
【００６４】
連結部４２は、全体が板状をなしている。すなわち、連結部４２は、板状をなす板状部を含む。これにより、比較的簡単な構成で、支持部材４の剛性を高めることができる。
また、連結部４２は、平面視にて、４つの脚部４１が角部に位置するように四角形をなしている。
この連結部４２の上面（脚部４１とは反対側の面）には、ユニット部２（より具体的には基板２８）が接合（接続）されている。これにより、支持部材４によりユニット部２が支持されている。
【００６５】
連結部４２とユニット部２との接続部は、平面視にて、前述した複数の脚部４１の上端部（他端部）よりも内側に位置している。
この連結部４２の上面（すなわちユニット部２側の面）の中央部には、凹部４２１が形成されている。
この凹部４２１内の空間は、ユニット部２と連結部４２との間に位置する。そのため、連結部４２とユニット部２とが対向している領域には、互いに離間している領域を含む。これにより、ユニット部２と連結部４２との接触面積を低減して、連結部４２とユニット部２との間の熱の伝達を効果的に抑制することができる。また、連結部４２における熱の伝達を抑制することもできる。
【００６６】
本実施形態では、凹部４２１は、平面視にて、ユニット部２の外形よりも内側に配置されている。したがって、ユニット部２は、連結部４２の凹部４２１よりも外周側の部分に接合されている。なお、凹部４２１は、平面視にて、ユニット部２の外形よりも外側に位置する部分を有していてもよい。
また、凹部４２１内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、凹部４２１内の断熱性を高め、ユニット部２から連結部４２への熱の逃げを抑制することができる。
【００６７】
ユニット部２と支持部材４との接合箇所は、凹部４２１の外周に沿って全周に亘って形成されていてもよいが、接合箇所を介したユニット部２と支持部材４との間の熱伝導を抑制する観点から、スポット状に複数形成されていることが好ましい。
また、ユニット部２と支持部材４との間には、凹部４２１の内外を連通する隙間が形成されていることが好ましい。これにより、パッケージ３内を減圧状態とすることにより、凹部４２１内も減圧状態とすることができる。
【００６８】
このような支持部材４によれば、各脚部４１の下端部（一端部）が平面視にてユニット部２に対して離間している。そのため、支持部材４は、ユニット部２と支持部材４との接続部から各脚部４１の下端部（すなわち脚部４１と基体３１との接続部）への熱の伝達経路（以下、「支持部材４の熱伝達経路」という）が屈曲または湾曲した部分（曲がっている部分）を有する。
【００６９】
これにより、基体３１とユニット部２との間の距離を小さくしても、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、原子発振器１の小型化を図りつつ、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。また、複数の脚部４１間が連結部４２により連結されているので、支持部材４の剛性を高めることができる。そのため、ユニット部２の振動を抑制することができる。
【００７０】
また、支持部材４の熱伝達経路のそれぞれの長さをＬ［ｍ］とし、支持部材４の熱伝達経路における平均横断面積の合計をＡ［ｍ２］とし、支持部材４を構成する材料の熱伝導率をλ［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］としたとき、
（熱抵抗）＝（１／λ）×（Ｌ／Ａ）≧１６８００［℃／Ｗ］の関係を満たすことが好ましい。
【００７１】
これにより、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。また、ヒーター２５の消費電力を１５ｍＷ以下に抑え、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。また、ヒーター２５を小型なものとすることができるため、原子発振器１の小型化を図ることができる。このようなことから、原子発振器１を様々な機器に搭載することが可能となる。
【００７２】
また、支持部材４の構成材料としては、熱伝導性が比較的低く、かつ、支持部材４がユニット部２を支持する剛性を確保し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等の非金属を用いることが好ましく、樹脂材料を用いることがより好ましい。支持部材４を樹脂材料で構成した場合、支持部材４の形状が複雑であっても、例えば射出成型等の公知の方法を用いて、支持部材４を容易に製造することができる。なお、脚部４１の構成材料と連結部４２の構成材料は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００７３】
支持部材４を構成する樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、アクリル系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテル、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて（例えば２層以上の積層体として）用いることができる。
【００７４】
また、支持部材４の熱電導率は、０．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上４０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることが好ましく、０．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上０．５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることがより好ましい。これにより、ユニット部２とパッケージ３との間の支持部材４を介した熱伝導をより効果的に抑えることができる。すなわち、支持部材４の断熱性を高め、ユニット部２とパッケージ３とを熱的に分離する効果を顕著なものとすることができる。
【００７５】
また、各脚部４１および連結部４２のうちの少なくとも一方の表面には、熱の反射率を高める処理が施されていることが好ましい。これにより、支持部材４と他の部材（特に基体３１）との間における放射による熱の伝達を抑制することができる。
このような熱の反射率を高める処理としては、特に限定されないが、例えば、支持部材４の表面に金属膜を形成する処理が挙げられる。
【００７６】
［制御部］
図２に示す制御部５は、ヒーター２５、コイル２７および光出射部２２をそれぞれ制御する機能を有する。
このような制御部５は、光出射部２２の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部５１と、ガスセル２１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部５２と、ガスセル２１に印加する磁場を制御する磁場制御部５３とを有する。
【００７７】
励起光制御部５１は、前述した光検出部２４の検出結果に基づいて、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。より具体的には、励起光制御部５１は、前述した光検出部２４によって検出された（ω１−ω２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω０となるように、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。また、励起光制御部５１は、光出射部２２から出射される共鳴光１、２の中心周波数を制御する。これにより、前述したようなＥＩＴ信号を検出することができる。そして、制御部５は、図示しない水晶発振器の信号をＥＩＴ信号に同期して出力させる。
【００７８】
また、温度制御部５２は、温度センサー２６の検出結果に基づいて、ヒーター２５への通電を制御する。これにより、ガスセル２１を所望の温度範囲内に維持することができる。
また、磁場制御部５３は、コイル２７が発生する磁場が一定となるように、コイル２７への通電を制御する。
【００７９】
このような制御部５は、例えば、パッケージ３が実装される基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。なお、制御部５がパッケージ３内に設けられていてもよい。
以上説明したような本実施形態の原子発振器１によれば、各脚部４１の下端部が平面視にてユニット部２に対して離間しているので、基体３１とユニット部２との間の距離を小さくしても、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、原子発振器１の小型化を図りつつ、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。そのため、また、複数の脚部４１間が連結部４２により連結されているので、支持部材４の剛性を高めることができる。そのため、ユニット部２の振動を抑制することができる。
【００８０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器（量子干渉装置）を示す断面図、図１０は、図９に示す原子発振器の支持部の平面図、図１１は、図１０に示す支持部の部分拡大斜視図である。
【００８１】
本実施形態に係る原子発振器は、支持部材の構成および光出射部の配置が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかる原子発振器と同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態の原子発振器に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図９および図１０において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
【００８２】
図９に示す原子発振器１Ａは、パッケージ３内でユニット部２をパッケージ３に対して支持する支持部材４Ａ（支持部）を備える。
この支持部材４Ａは、図１０に示すように、複数（本実施形態では４つ）の脚部４１Ａ（柱部）および複数（本実施形態では４つ）の柱部４３と、複数の脚部４１Ａ間および複数の柱部４３間をそれぞれ互いに連結する連結部４２Ａとを有する。ここで、柱部４３および連結部４２Ａが、複数の脚部４１Ａ間を連結する連結部を構成するということもできる。また、連結部４２Ａの脚部４１Ａと柱部４３とを連結する部分と、脚部４１Ａと、柱部４３とが、脚部を構成するということもできる。
【００８３】
この複数の脚部４１Ａは、平面視にて、ユニット部２の外側に配置されている。
各脚部４１Ａは、四角筒状をなし、基体３１の内側の面に対して垂直な方向に延びている。
また、各脚部４１Ａには、その軸線方向に沿って中空部４１１Ａが形成されている。
各脚部４１Ａの下端部は、パッケージ３の基体３１に例えば接着剤により接合されている。
【００８４】
一方、複数の脚部４１Ａの上端部（他端部）間は、連結部４２Ａを介して連結されている。
連結部４２Ａは、全体が板状をなし、連結部４２Ａには、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔４２２、複数の貫通孔４２３および複数の貫通孔４２４が形成されている。すなわち、連結部４２Ａは、基体３１とユニット部２とが重なる方向に貫通する複数の貫通孔４２２、４２３、４２４を有する。これにより、連結部４２Ａの剛性を確保しつつ、連結部４２Ａにおける熱の伝達を抑制することができる。
【００８５】
複数の貫通孔４２２は、複数の脚部４１Ａにそれぞれ対応して設けられている。そして、各貫通孔４２２は、平面視にて、対応する脚部４１Ａとその脚部４１Ａに最も近い柱部４３との間に位置している。これにより、柱部４３から脚部４１Ａへの連結部４２Ａを介した熱の伝達経路を長くすることができる。
また、複数の貫通孔４２３は、平面視にて、互いに隣り合う２つの貫通孔４２２間に位置している。また、複数の貫通孔４２４は、平面視にて、複数の貫通孔４２３で囲まれる領域内に位置している。このような複数の貫通孔４２３および複数の貫通孔４２４を設けることにより、連結部４２Ａ全体の熱抵抗を大きくすることができる。
【００８６】
本実施形態では、各貫通孔４２２、４２３、４２４の平面視形状は、四角形をなしている。なお、かかる平面視形状は、これに限定されず、例えば、三角形、五角形等の他の多角形、円形状、異形状等であってもよい。
複数の柱部４３は、連結部４２Ａの上面側に立設され、複数の柱部４３の下端部間が連結部４２Ａにより連結されている。
【００８７】
この複数の柱部４３は、平面視にて、ユニット部２の内側に配置されている。本実施形態では、柱部４３は、正方形をなすガスセル２１の角部に対応するように、４つ設けられている。
各柱部４３は、四角筒状をなし、脚部４１Ａの延びる方向と平行な方向に延びている。
また、各柱部４３には、その軸線方向に沿って中空部４３１が形成されている。
この各柱部４３の上端部（連結部４２Ａとは反対側の端部）には、ユニット部２（より具体的には基板２８）が接合（接続）されている。これにより、支持部材４Ａによりユニット部２が支持されている。
【００８８】
本実施形態では、各柱部４３の長さは、各脚部４１Ａの長さよりも長い。これにより、柱部４３の熱抵抗を大きくし、ユニット部２から支持部材４Ａへの熱の伝達を抑制することができる。また、各脚部４１Ａの長さを短くすることにより、支持部材４Ａの剛性を高めるとともに、支持部材４Ａの低背化、ひいては、原子発振器１Ａの低背化を図ることができる。
【００８９】
このように構成された支持部材４Ａでは、図１０に示すように、ユニット部２からの熱が、柱部４３、連結部４２Ａの貫通孔４２２を形成する壁部、脚部４１Ａをこの順に通って、基体３１へ伝達される。これにより、支持部材４Ａを介したユニット部２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。
図９に示すように、ヒーター２５（発熱部）は、基板２８に対してガスセル２１とは反対側に設けられている。これにより、光出射部２２の励起光の出射方向からみたとき、すなわち、平面視にて、ヒーター２５を、ガスセル２１の励起光が通過する領域と重なる位置に配置することができる。そのため、比較的簡単に、ヒーター２５から、ガスセル２１の励起光が通過する領域への熱の伝達経路を、ガスセル２１の各窓部の周方向での各部において互いに等しくなるように構成することができる。
【００９０】
また、本実施形態では、基板２８は、磁気シールド性を有することが好ましい。これにより、ヒーター２５への通電により生じた不要磁場がガスセル２１内の金属原子に悪影響を与えるのを抑制することができる。この場合、基板２８の構成材料として、例えば、Ｆｅ、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、アモルファス、センダスト）等の軟磁性材料を用いればよい。
以上説明したような第２実施形態の原子発振器１Ａによっても、小型化を図ることともに、ユニット部２の振動を抑制しつつ、ユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。
【００９１】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１２は、本発明の第３実施形態に係る支持部を示す部分拡大斜視図である。
本実施形態に係る原子発振器は、支持部材の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態にかかる原子発振器と同様である。
【００９２】
なお、以下の説明では、第３実施形態の原子発振器に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態の原子発振器は、前述した第２実施形態の原子発振器１Ａにおいて、支持部材４Ａに代えて、支持部材４Ｂ（支持部）を備える。
【００９３】
この支持部材４Ｂは、図１２に示すように、複数（本実施形態では４つ）の脚部４１Ｂおよび複数（本実施形態では４つ）の柱部４３Ｂと、複数の脚部４１Ｂ間および複数の柱部４３Ｂ間をそれぞれ互いに連結する連結部４２Ｂとを有する。ここで、柱部４３Ｂおよび連結部４２Ｂが、複数の脚部４１Ｂ間を連結する連結部を構成するということもできる。また、連結部４２Ｂの脚部４１Ｂと柱部４３Ｂとを連結する部分と、脚部４１Ｂと、柱部４３Ｂとが、脚部を構成するということもできる。
【００９４】
この複数の脚部４１Ｂは、平面視にて、ユニット部２の外側に配置されている。
各脚部４１Ｂは、その途中に屈曲した部分を有する。
具体的に説明すると、各脚部４１Ｂは、基体３１から上方向に延びる第１部分４１４（第１柱部）と、第１部分４１４から分岐して横方向に延びる１対の第２部分４１３（梁部）と、各第２部分４１３から下方向に延びる第３部分４１２（第２柱部）とを有する。
【００９５】
言い換えると、各脚部４１Ｂは、上下方向に延びる第１部分４１４および１対の第３部分４１２と、第１部分４１４の上端部と１対の第３部分４１２の上端部とを連結する第２部分４１３とを有する。
このような脚部４１Ｂは、支持部材４Ｂの低背化を図りつつ、熱の伝達経路を長くし、熱抵抗を大きくすることができる。
【００９６】
このような各脚部４１Ｂの第１部分４１４の下端部は、パッケージ３の基体３１に例えば接着剤により接合されている。
一方、複数の脚部４１Ｂの第３部分４１２の下端部間は、連結部４２Ｂを介して連結されている。
また、連結部４２Ｂは、全体が板状をなし、連結部４２Ｂには、その厚さ方向に貫通する複数の貫通孔４２２、複数の貫通孔４２３および複数の貫通孔４２４が形成されている。
【００９７】
複数の柱部４３Ｂは、連結部４２Ｂの上面側に立設され、複数の柱部４３Ｂの下端部間が連結部４２Ｂにより連結されている。
この複数の柱部４３Ｂは、平面視にて、ユニット部２の内側に配置されている。
各柱部４３Ｂは、四角柱状をなし、連結部４２Ｂから上方向に延びている。
この各柱部４３Ｂの上端部（連結部４２Ｂとは反対側の端部）には、ユニット部２が接合（接続）されている。これにより、支持部材４Ｂによりユニット部２が支持されている。
以上説明したような第３実施形態の原子発振器によっても、小型化を図ることともに、ユニット部２の振動を抑制しつつ、ユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。
【００９８】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第４実施形態に係る支持部を示す部分拡大斜視図である。
本実施形態に係る原子発振器は、支持部材の構成が異なる以外は、前述した第２実施形態にかかる原子発振器と同様である。
【００９９】
なお、以下の説明では、第４実施形態の原子発振器に関し、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
本実施形態の原子発振器は、前述した第２実施形態の原子発振器１Ａにおいて、支持部材４Ａに代えて、支持部材４Ｃ（支持部）を備える。
【０１００】
図１２に示す支持部材４Ｃは、中空部４１５、４１６、４３１Ｃが形成されている以外は、前述した第３実施形態の支持部材４Ｂと同様である。
具体的に説明すると、この支持部材４Ｂは、図１２に示すように、複数（本実施形態では４つ）の脚部４１Ｃおよび複数（本実施形態では４つ）の柱部４３Ｃと、複数の脚部４１Ｃ間および複数の柱部４３Ｃ間をそれぞれ互いに連結する連結部４２Ｂとを有する。ここで、柱部４３Ｃおよび連結部４２Ｂが、複数の脚部４１Ｃ間を連結する連結部を構成するということもできる。また、連結部４２Ｂの脚部４１Ｃと柱部４３Ｃとを連結する部分と、脚部４１Ｃと、柱部４３Ｃとが、脚部を構成するということもできる。
【０１０１】
各脚部４１Ｃは、基体３１から上方向に延びる第１部分４１４Ｃ（第１柱部）と、第１部分４１４Ｃから分岐して横方向に延びる１対の第２部分４１３Ｃ（梁部）と、各第２部分４１３Ｃから下方向に延びる第３部分４１２Ｃ（第２柱部）とを有する。
また、各脚部４１Ｃの第１部分４１４Ｃには、上下に貫通する中空部４１６が形成されている。また、各脚部４１Ｃの各第３部分４１２Ｃには、上下に貫通する中空部４１５が形成されている。
このような各脚部４１Ｃの第１部分４１４Ｃの下端部は、パッケージ３の基体３１に例えば接着剤により接合されている。
【０１０２】
一方、複数の脚部４１Ｃの第３部分４１２Ｃの下端部間は、連結部４２Ｂを介して連結されている。
複数の柱部４３Ｃは、連結部４２Ｂの上面側に立設され、複数の柱部４３Ｃの下端部間が連結部４２Ｂにより連結されている。
各柱部４３Ｃには、上下に貫通する中空部４３１Ｃが形成されている。
【０１０３】
この各柱部４３Ｃの上端部（連結部４２Ｂとは反対側の端部）には、ユニット部２が接合（接続）されている。これにより、支持部材４Ｃによりユニット部２が支持されている。
以上説明したような第４実施形態の原子発振器によっても、小型化を図ることともに、ユニット部２の振動を抑制しつつ、ユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。
【０１０４】
２．電子機器
以上説明したような本発明の原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。このような本発明の原子発振器を備える電子機器は、優れた信頼性を有する。
以下、本発明の原子発振器を備える電子機器の一例について説明する。
図１４は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明の原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【０１０５】
図１４に示す測位システム１００は、ＧＰＳ衛星２００と、基地局装置３００と、ＧＰＳ受信装置４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
基地局装置３００は、例えば電子基準点（ＧＰＳ連続観測局）に設置されたアンテナ３０１を介してＧＰＳ衛星２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置３０２と、この受信装置３０２で受信した測位情報をアンテナ３０３を介して送信する送信装置３０４とを備える。
【０１０６】
ここで、受信装置３０２は、その基準周波数発振源として前述した本発明の原子発振器１を備える電子装置である。このような受信装置３０２は、優れた信頼性を有する。また、受信装置３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置３０４により送信される。
ＧＰＳ受信装置４００は、ＧＰＳ衛星２００からの測位情報をアンテナ４０１を介して受信する衛星受信部４０２と、基地局装置３００からの測位情報をアンテナ４０３を介して受信する基地局受信部４０４とを備える。
【０１０７】
図１５は、本発明の原子発振器を用いたクロック伝送システムの一例を示す概略構成図である。
図１５に示すクロック伝送システム５００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、Ｎ（Normal）系およびＥ（Emergency）系の冗長構成を有するシステムである。
【０１０８】
このクロック伝送システム５００は、Ａ局（上位（Ｎ系））のクロック供給装置（ＣＳＭ：Clock Supply Module）５０１およびＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）装置５０２と、Ｂ局（上位（Ｅ系））のクロック供給装置５０３およびＳＤＨ装置５０４と、Ｃ局（下位）のクロック供給装置５０５およびＳＤＨ装置５０６、５０７とを備える。
クロック供給装置５０１は、原子発振器１を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置５０１内の原子発振器１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５０８、５０９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。
【０１０９】
ＳＤＨ装置５０２は、クロック供給装置５０１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５０５に伝送する。
クロック供給装置５０３は、原子発振器１を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。このクロック供給装置５０３内の原子発振器１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５０８、５０９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。
【０１１０】
ＳＤＨ装置５０４は、クロック供給装置５０３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５０５に伝送する。
クロック供給装置５０５は、クロック供給装置５０１、５０３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。
【０１１１】
ここで、クロック供給装置５０５は、通常、クロック供給装置５０１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５０５は、クロック供給装置５０３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５０６は、クロック供給装置５０５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５０７は、クロック供給装置５０５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。
【０１１２】
３．移動体
また、前述したような本発明の原子発振器は、各種移動体に組み込むことができる。このような本発明の原子発振器を備える移動体は、優れた信頼性を有する。
以下、本発明の移動体の一例について説明する。
図１６は、本発明の原子発振器を備える移動体（自動車）の構成を示す斜視図である。
図１６に示す移動体１５００は、車体１５０１と、４つの車輪１５０２とを有しており、車体１５０１に設けられた図示しない動力源（エンジン）によって車輪１５０２を回転させるように構成されている。このような移動体１５００には、原子発振器１が内蔵されている。そして、原子発振器１からの発振信号に基づいて、例えば、図示しない制御部が動力源の駆動を制御する。
【０１１３】
なお、本発明の原子発振器を組み込む電子機器または移動体は、前述したものに限定されず、例えば、携帯電話機、ディジタルスチルカメラ、インクジェット式吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、パーソナルコンピューター（モバイル型パーソナルコンピューター、ラップトップ型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（通信機能付も含む）、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端末、医療機器（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）、魚群探知機、各種測定機器、計器類（例えば、車両、航空機、船舶の計器類）、フライトシュミレーター等に適用することができる。
【０１１４】
以上、本発明の量子干渉装置、原子発振器および移動体について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、例えば、前述した実施形態の各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、本発明は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１１５】
１‥‥原子発振器  １Ａ‥‥原子発振器  ２‥‥ユニット部  ３‥‥パッケージ  ４‥‥支持部材  ４Ａ‥‥支持部材  ４Ｂ‥‥支持部材  ４Ｃ‥‥支持部材  ５‥‥制御部  ２１‥‥ガスセル  ２２‥‥光出射部  ２４‥‥光検出部  ２５‥‥ヒーター  ２６‥‥温度センサー  ２７‥‥コイル  ２８‥‥基板  ２９‥‥接続部材  ３０‥‥接着剤  ３１‥‥基体  ３２‥‥蓋体  ４１‥‥脚部  ４１Ａ‥‥脚部  ４１Ｂ‥‥脚部  ４１Ｃ‥‥脚部  ４２‥‥連結部  ４２Ａ‥‥連結部  ４２Ｂ‥‥連結部  ４３‥‥柱部  ４３Ｂ‥‥柱部  ４３Ｃ‥‥柱部  ５１‥‥励起光制御部  ５２‥‥温度制御部  ５３‥‥磁場制御部  １００‥‥測位システム  ２００‥‥衛星  ２１１‥‥本体部  ２１２‥‥窓部  ２１３‥‥窓部  ２１４‥‥伝熱層  ２１５‥‥伝熱層  ２３１‥‥光学部品  ２３２‥‥光学部品  ２９１‥‥接続部材  ２９１ａ‥‥接続部  ２９１ｂ‥‥接続部  ２９１ｃ‥‥連結部  ２９２‥‥接続部材  ２９２ａ‥‥接続部  ２９２ｂ‥‥接続部  ２９２ｃ‥‥連結部  ３００‥‥基地局装置  ３０１‥‥アンテナ  ３０２‥‥受信装置  ３０３‥‥アンテナ  ３０４‥‥送信装置  ４００‥‥受信装置  ４０１‥‥アンテナ  ４０２‥‥衛星受信部  ４０３‥‥アンテナ  ４０４‥‥基地局受信部  ４１１、４１１Ａ‥‥中空部  ４１２‥‥第３部分  ４１２Ｃ‥‥第３部分  ４１３‥‥第２部分  ４１３Ｃ‥‥第２部分  ４１４‥‥第１部分  ４１４Ｃ‥‥第１部分  ４１５‥‥中空部  ４１６‥‥中空部  ４２１‥‥凹部  ４２２‥‥貫通孔  ４２３‥‥貫通孔  ４２４‥‥貫通孔  ４３１‥‥中空部  ４３１Ｃ‥‥中空部  ５００‥‥クロック伝送システム  ５０１‥‥クロック供給装置  ５０２‥‥ＳＤＨ装置  ５０３‥‥クロック供給装置  ５０４‥‥ＳＤＨ装置  ５０５‥‥クロック供給装置  ５０６‥‥ＳＤＨ装置  ５０７‥‥ＳＤＨ装置  ５０８、５０９‥‥マスタークロック  １５００‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪  ａ‥‥軸  ＬＬ‥‥励起光  Ｓ‥‥内部空間
【図１】
2014157987.tif 000003
【図２】
2014157987.tif 000004
【図３】
2014157987.tif 000005
【図４】
2014157987.tif 000006
【図５】
2014157987.tif 000007
【図６】
2014157987.tif 000008
【図７】
2014157987.tif 000009
【図８】
2014157987.tif 000010
【図９】
2014157987.tif 000011
【図１０】
2014157987.tif 000012
【図１１】
2014157987.tif 000013
【図１２】
2014157987.tif 000014
【図１３】
2014157987.tif 000015
【図１４】
2014157987.tif 000016
【図１５】
2014157987.tif 000017
【図１６】
2014157987.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成26年2月27日(2014.2.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
［適用例９］
本適用例の原子発振器は、本適用例の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、小型化を図ることともに、ユニット部の振動を抑制しつつ、ユニット部からベース部への熱の伝達を抑制することができる原子発振器を提供することができる。
［適用例１０］
本適用例の移動体は、本適用例の量子干渉装置を備えることを特徴とする。
これにより、優れた信頼性を有する移動体を提供することができる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
伝熱層２１４、２１５は、それぞれ、窓部２１２、２１３を構成する材料の熱伝導率よりも大きい熱伝導率の材料で構成されている。これにより、接続部材２９からの熱を伝熱層２１４、２１５による熱伝導により効率的に拡散させることができる。その結果、各窓部２１２、２１３の温度分布を均一化することができる。
本実施形態では、伝熱層２１４、２１５は、ガスセル２１の外表面側に設けられている。そのため、接続部材２９を各伝熱層２１４、２１５に接触させることができる。これにより、接続部材２９から各伝熱層２１４、２１５への熱の伝達を効率的に行うことができる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
［光学部品］
図２に示すように、複数の光学部品２３１、２３２は、それぞれ、前述した光出射部２２とガスセル２１との間における励起光ＬＬの光路上に設けられている。
本実施形態では、光出射部２２側からガスセル２１側へ、光学部品２３１、光学部品２３２がこの順に配置されている。
光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光出射部２２からの励起光ＬＬを直線偏光から円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
ここで、接着剤３０としては、公知の接着剤を用いることができるが、熱伝導性が優れる接着剤を用いた場合、接続部材２９からの熱により光検出部２４も温度調節することができる。
この光検出部２４としては、上述したような励起光を検出し得るものであれば、特に限定されないが、例えば、太陽電池、フォトダイオード等の光検出器（受光素子）を用いることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
本実施形態では、温度センサー２６は、基板２８上に設けられている。
なお、温度センサー２６の設置位置は、これに限定されず、例えば、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター２５上であってもよいし、ガスセル２１の外表面上であってもよい。
温度センサー２６としては、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
また、支持部材４の熱伝導率は、０．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上４０Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることが好ましく、０．１Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以上０．５Ｗ・ｍ−１・Ｋ−１以下であることがより好ましい。これにより、ユニット部２とパッケージ３との間の支持部材４を介した熱伝導をより効果的に抑えることができる。すなわち、支持部材４の断熱性を高め、ユニット部２とパッケージ３とを熱的に分離する効果を顕著なものとすることができる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
このような制御部５は、例えば、パッケージ３が実装される基板上に実装されたＩＣチップに設けられている。なお、制御部５がパッケージ３内に設けられていてもよい。
以上説明したような本実施形態の原子発振器１によれば、各脚部４１の下端部が平面視にてユニット部２に対して離間しているので、基体３１とユニット部２との間の距離を小さくしても、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達経路を長くすることができる。そのため、原子発振器１の小型化を図りつつ、支持部材４を介したユニット部２から基体３１への熱の伝達を抑制することができる。また、複数の脚部４１間が連結部４２により連結されているので、支持部材４の剛性を高めることができる。そのため、ユニット部２の振動を抑制することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
図９に示す原子発振器１Ａは、パッケージ３内でユニット部２をパッケージ３に対して支持する支持部材４Ａ（支持部）を備える。
この支持部材４Ａは、図１０に示すように、複数（本実施形態では４つ）の脚部４１Ａおよび複数（本実施形態では４つ）の柱部４３と、複数の脚部４１Ａ間および複数の柱部４３間をそれぞれ互いに連結する連結部４２Ａとを有する。ここで、柱部４３および連結部４２Ａが、複数の脚部４１Ａ間を連結する連結部を構成するということもできる。また、連結部４２Ａの脚部４１Ａと柱部４３とを連結する部分と、脚部４１Ａと、柱部４３とが、脚部を構成するということもできる。