(57)【要約】【課題】小型化（特に低背化）を図りつつ、光出射部の光軸ずれを防止するとともに、優れた温度特性を発揮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。【解決手段】本発明の原子発振器１は、金属原子が収納されているガスセル３１と、金属原子を励起する光を出射する光出射部２１と、金属原子を通過した光を検出する光検出部３２と、ガスセル３１、光出射部２１および光検出部３２を保持する保持部材５と、保持部材５から突出している複数の端子２２３、３６３と、保持部材５が挿入されている貫通孔６１を有し、複数の端子２２３、３６３が接合されていることにより、保持部材５を支持するとともに、複数の端子２２３、３６３に電気的に接続されている配線基板６と、を備える。【選択図】図１
2014187459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属原子が収納されているガスセルと、
前記金属原子を励起する光を出射する光出射部と、
前記金属原子を通過した前記光を検出する光検出部と、
前記ガスセル、前記光出射部および前記光検出部を保持する保持部材と、
前記保持部材から突出している複数の端子と、
前記保持部材が挿入されている貫通孔を有し、前記複数の端子が接合されていることにより、前記保持部材を支持するとともに、前記複数の端子に電気的に接続されている基板と、を備えることを特徴とする量子干渉装置。
【請求項２】
前記複数の端子は、前記基板の面に沿って並んでいる請求項１に記載の量子干渉装置。
【請求項３】
前記光出射部を収納している光出射側パッケージと、
前記ガスセルおよび前記光検出部を収納している光検出側パッケージと、を備え、
前記保持部材は、前記光出射側パッケージおよび前記光検出側パッケージを互いに非接触で保持している請求項１または２に記載の量子干渉装置。
【請求項４】
前記光出射側パッケージは、前記光出射部が設置される光出射側基体と、前記光出射部の少なくとも一部を覆い、かつ、前記光に対する透過性を有する窓部が設けられた光出射側蓋体とを有し、
前記光検出側パッケージは、前記ガスセルおよび前記光検出部が設置される光検出側基体と、前記ガスセルおよび前記光検出部の少なくとも一部を覆い、かつ、前記光に対する透過性を有する窓部が設けられた光検出側蓋体と、を有する請求項３に記載の量子干渉装置。
【請求項５】
前記複数の端子は、前記光出射側基体および前記光検出側基体の少なくとも一方から突出し、前記保持部材を貫通している請求項４に記載の量子干渉装置。
【請求項６】
請求項１ないし５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７】
請求項６に記載の原子発振器を備えることを特徴とする電子機器。
【請求項８】
請求項６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、電子機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（例えば、特許文献１参照）。
このような原子発振器は、一般に、アルカリ金属を緩衝ガスとともに封入したガスセルと、ガスセル内のアルカリ金属を励起する励起光を出射する光出射部と、ガスセルを透過した励起光を検出する光検出部とを備える。
例えば、特許文献１に係る原子発振器では、ガスセル、光源（光出射部）および光検出器（光検出部）を有し、これらがそれぞれ基板に固定されている。
しかし、特許文献１に係る原子発振器では、基板が変形することにより、光源の光軸が所望位置からずれてしまい、発振特性が低下するという問題があった。
【０００３】
また、特許文献１に係る原子発振器では、ガスセル、光源および光検出器と基板との接触面積が大きいため、ガスセル、光源および光検出器と基板との間の熱干渉が大きい。そのため、ガスセル、光源および光検出器が基板を介した外部からの熱の影響を受けやすく、外部の温度変化により、発振特性が低下するという問題もあった。
また、近年、特に、量子干渉効果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、小型化が容易であることから、様々な機器への搭載が期待され、さらなる小型化（特に低背化）が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２３１６８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、小型化（特に低背化）を図りつつ、光出射部の光軸ずれを防止するとともに、優れた温度特性を発揮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】
【０００６】
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、金属原子が収納されているガスセルと、
前記金属原子を励起する光を出射する光出射部と、
前記金属原子を通過した前記光を検出する光検出部と、
前記ガスセル、前記光出射部および前記光検出部を保持する保持部材と、
前記保持部材から突出している複数の端子と、
前記保持部材が挿入されている貫通孔を有し、前記複数の端子が接合されていることにより、前記保持部材を支持するとともに、前記複数の端子に電気的に接続されている基板と、を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような量子干渉装置によれば、基板に複数の端子が接合されていることにより、基板に対して保持部材を支持するとともに、基板と複数の端子との電気的な接続を行うことができる。そのため、保持部材と基板とを離間させることにより、保持部材に保持されたガスセル、光出射部および光検出部と基板との間の熱の干渉を抑制することができる。そのため、量子干渉装置の温度特性を優れたものとすることができる。
【０００８】
また、ガスセル、光出射部および光検出部が保持部材に保持されているので、基板に外力が加わっても、光出射部の光軸がガスセルおよび光検出部に対してずれるのを防止することができる。
また、保持部材が基板の貫通孔に挿入されていることにより、装置全体の低背化を図ることができる。
【０００９】
［適用例２］
本適用例の量子干渉装置では、前記複数の端子は、前記基板の面に沿って並んでいることが好ましい。
これにより、複数の端子に生じる応力を低減しつつ、基板と複数の端子とを接合することができる。そのため、量子干渉装置の信頼性を高めることができる。
【００１０】
［適用例３］
本適用例の量子干渉装置では、前記光出射部を収納している光出射側パッケージと、
前記ガスセルおよび前記光検出部を収納している光検出側パッケージと、を備え、
前記保持部材は、前記光出射側パッケージおよび前記光検出側パッケージを互いに非接触で保持していることが好ましい。
これにより、光出射部およびガスセルが互いに非接触の別々のパッケージに収納されているので、光出射部とガスセルとの間の熱干渉を防止または抑制し、光出射部とガスセルとを独立して高精度に温度制御することができる。
【００１１】
［適用例４］
本適用例の量子干渉装置では、前記光出射側パッケージは、前記光出射部が設置される光出射側基体と、前記光出射部の少なくとも一部を覆い、かつ、前記光に対する透過性を有する窓部が設けられた光出射側蓋体とを有し、
前記光検出側パッケージは、前記ガスセルおよび前記光検出部が設置される光検出側基体と、前記ガスセルおよび前記光検出部の少なくとも一部を覆い、かつ、前記光に対する透過性を有する窓部が設けられた光検出側蓋体と、を有することが好ましい。
これにより、光出射部からガスセルを介して光検出部への光の光路を確保しつつ、光出射部およびガスセルを互いに非接触の別々のパッケージに収納することができる。
【００１２】
［適用例５］
本適用例の量子干渉装置では、前記複数の端子は、前記光出射側基体および前記光検出側基体の少なくとも一方から突出し、前記保持部材を貫通していることが好ましい。
これにより、複数の端子の電気的接続の信頼性を高めることができる。
［適用例６］
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、低背化を図るとともに、優れた発振特性を発揮することができる原子発振器を提供することができる。
【００１３】
［適用例７］
本適用例の電子機器は、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電子機器を提供することができる。
［適用例８］
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】
【００１４】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器を示す斜視図である。
【図２】図１に示す原子発振器の概略構成を示す模式図である。
【図３】図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内の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に示す原子発振器に備えられた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縦断面図である。
【図６】（ａ）は、図１に示す原子発振器の光出射側パッケージの基体を示す図、（ｂ）は、図１に示す原子発振器の保持部材の光出射側パッケージ側の端部を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る原子発振器の縦断面図である。
【図８】（ａ）は、図７に示す原子発振器の光出射側パッケージの基体を示す図、（ｂ）は、図７に示す原子発振器の保持部材の光出射側パッケージ側の端部を示す図である。
【図９】本発明の第３実施形態に係る原子発振器の縦断面図である。
【図１０】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システム構成概要図である。
【図１１】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１２】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】
【００１５】
以下、本発明の原子発振器および電子機器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。
【００１６】
＜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を示す斜視図、図２は、図１に示す原子発振器の概略構成を示す模式図である。また、図３は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内の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に示す原子発振器に備えられた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縦断面図、図６（ａ）は、図１に示す原子発振器の光出射側パッケージの基体を示す図、図６（ｂ）は、図１に示す原子発振器の保持部材の光出射側パッケージ側の端部を示す図である。
【００１７】
なお、図１、５、６では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、その図示された各矢印の先端側を「＋（プラス）側」、基端側を「−（マイナス）側」とする。また、以下では、説明の便宜上、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向を「Ｚ軸方向」といい、また、＋Ｚ方向側（図５の上側）を「上」、−Ｚ方向側（図５の下側）を「下」という。
【００１８】
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、第１ユニット２（光出射側ユニット）と、第２ユニット３（光検出側ユニット）と、光学部品４１、４２、４３と、これらを保持する保持部材５と、保持部材５を支持する配線基板６（基板）と、配線基板６に実装された制御部７とを備える。
【００１９】
ここで、図１、２に示すように、第１ユニット２は、光出射部２１と、光出射部２１を収納する第１パッケージ２２（光出射側パッケージ）とを備える。
また、第２ユニット３は、ガスセル３１と、光検出部３２と、ヒーター３３と、温度センサー３４と、コイル３５と、これらを収納する第２パッケージ３６（光検出側パッケージ）とを備える。
【００２０】
そして、このような第１ユニット２および第２ユニット３は、配線基板６の配線（図示せず）を介して制御部７に電気的に接続され、制御部７により駆動制御される。
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３１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。
【００２１】
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。
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を前述したようなガス状のアルカリ金属に照射すると、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。
【００２２】
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２１は、ガスセル３１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。
【００２３】
例えば、光出射部２１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３２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。
【００２４】
以下、原子発振器１の各部を順次詳細に説明する。
（第１ユニット）
前述したように、第１ユニット２は、光出射部２１と、光出射部２１を収納する第１パッケージ２２とを備える。
［光出射部］
光出射部２１は、ガスセル３１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。
【００２５】
より具体的には、光出射部２１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。
共鳴光１の周波数ω１は、ガスセル３１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３１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。
【００２６】
この光出射部２１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。
また、このような光出射部２１は、図示しない温度調節素子（発熱抵抗体、ペルチェ素子等）により、後述するガスセル３１とは異なる温度、例えば、３０℃程度に温度調節される。
【００２７】
［第１パッケージ（光出射側パッケージ）］
第１パッケージ２２は、前述した光出射部２１を収納する。
この第１パッケージ２２は、図５に示すように、基体２２１（光出射側基体）と、蓋体２２２（光出射側蓋体）とを備える。
基体２２１は、光出射部２１を直接的または間接的に支持する。本実施形態では、基体２２１は、板状をなし、平面視で円形をなしている。
【００２８】
そして、この基体２２１の一方の面（実装面）には、光出射部２１（実装部品）が設置（実装）される。また、基体２２１の他方の面には、図５に示すように、複数の端子２２３（リード）が−Ｘ軸方向に突出している。この複数の端子２２３は、図示しない配線を介して光出射部２１に電気的に接続されている。
この複数の端子２２３は、図５および図６（ａ）に示すように、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、一方向（本実施形態ではＹ軸方向）に並んでいる。
【００２９】
このような基体２２１には、基体２２１上の光出射部２１の少なくとも一部を覆う蓋体２２２が接合されている。
蓋体２２２は、一端部が開口した有底筒状をなしている。本実施形態では、蓋体２２２の筒状部は、円筒状をなす。
この蓋体２２２の一端部の開口は、前述した基体２２１により塞がれている。
【００３０】
そして、蓋体２２２の他端部、すなわち蓋体２２２の開口とは反対側の底部には、窓部２３が設けられている。
この窓部２３は、ガスセル３１と光出射部２１との間の光軸ａ上に設けられている。
そして、窓部２３は、前述した励起光に対して透過性を有する。
本実施形態では、窓部２３は、レンズで構成されている。これにより、励起光ＬＬを無駄なくガスセル３１へ照射することができる。
【００３１】
また、窓部２３は、励起光ＬＬを平行光とする機能を有する。これにより、励起光ＬＬがガスセル３１の内壁で反射するのを簡単かつ確実に防止することができる。そのため、ガスセル３１内での励起光の共鳴を好適に生じさせ、その結果、原子発振器１の発振特性を高めることができる。
なお、窓部２３は、励起光に対する透過性を有するものであれば、レンズに限定されず、例えば、レンズ以外の光学部品であってもよいし、単なる光透過性の板状部材であってもよい。また、前述したような機能を有するレンズは、後述する光学部品４１、４２、４３と同様、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６との間に設けられていてもよい。
【００３２】
このような蓋体２２２の窓部２３以外の部分の構成材料としては、特に限定されず、例えば、セラミックス、金属、樹脂等を用いることができる。
ここで、蓋体２２２の窓部２３以外の部分が励起光に対して透過性を有する材料で構成されている場合、蓋体２２２の窓部２３以外の部分と窓部２３と一体的に形成することができる。また、蓋体２２２の窓部２３以外の部分が励起光に対して透過性を有しない材料で構成されている場合、蓋体２２２の窓部２３以外の部分と窓部２３とを別体で形成し、これらを公知の接合方法により接合すればよい。
【００３３】
また、基体２２１と蓋体２２２とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、第１パッケージ２２内が気密空間であることが好ましい。これにより、第１パッケージ２２内を減圧状態（大気圧よりも減圧した状態）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。
また、基体２２１と蓋体２２２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。
【００３４】
なお、基体２２１と蓋体２２２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。
また、第１パッケージ２２内には、前述した光出射部２１以外の部品が収納されていてもよい。
例えば、第１パッケージ２２内には、光出射部２１の温度を調節する温度調節素子や温度センサー等が収納されていてもよい。かかる温度調節素子としては、例えば、発熱抵抗体（ヒーター）、ペルチェ素子等が挙げられる。
【００３５】
このような基体２２１および蓋体２２２を有して構成された第１パッケージ２２によれば、光出射部２１から第１パッケージ２２外への励起光の出射を許容しつつ、光出射部２１を第１パッケージ２２内に収納することができる。
また、第１パッケージ２２は、基体２２１が第２パッケージ３６とは反対側に配置されるように、後述する保持部材５に保持されている。
【００３６】
（第２ユニット）
前述したように、第２ユニット３は、ガスセル３１と、光検出部３２と、ヒーター３３と、温度センサー３４と、コイル３５と、これらを収納する第２パッケージ３６とを備える。
［ガスセル］
ガスセル３１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。
【００３７】
例えば、ガスセル３１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封鎖する１対の窓部とを有する。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が形成される。
ここで、ガスセル３１の各窓部は、前述した光出射部２１からの励起光に対する透過性を有している。そして、一方の窓部は、ガスセル３１内へ入射する励起光が透過するものであり、他方の窓部は、ガスセル３１内から出射した励起光が透過するものである。
【００３８】
したがって、ガスセル３１の窓部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。
また、ガスセル３１の本体部を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、窓部と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。
【００３９】
そして、各窓部は、本体部に対して気密的に接合されている。これにより、ガスセル３１の内部空間を気密空間とすることができる。
ガスセル３１の本体部と窓部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、このようなガスセル３１は、ヒーター３３により、前述した光出射部２１とは異なる温度、例えば、７０℃程度に温度調節される。
【００４０】
［光検出部］
光検出部３２は、ガスセル３１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。
この光検出部３２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。
【００４１】
［ヒーター］
ヒーター３３は、前述したガスセル３１（より具体的にはガスセル３１中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル３１中のアルカリ金属をガス状に維持することができる。
このヒーター３３は、通電により発熱するものであり、例えば、ガスセル３１の外表面上に設けられた発熱抵抗体で構成されている。このような発熱抵抗体は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成される。
【００４２】
ここで、かかる発熱抵抗体は、ガスセル３１の励起光の入射部または出射部に設けられる場合、励起光に対する透過性を有する材料、具体的には、例えば、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）、Ｉｎ３Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｓｂ含有ＳｎＯ２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料で構成される。
【００４３】
なお、ヒーター３３は、ガスセル３１を加熱することができるものであれば、特に限定されず、ガスセル３１に対して非接触であってもよい。また、ヒーター３３に代えて、または、ヒーター３３と併用して、ペルチェ素子を用いて、ガスセル３１を加熱してもよい。
このようなヒーター３３は、後述する制御部７の温度制御部７２に電気的に接続され、通電される。
【００４４】
［温度センサー］
温度センサー３４は、ヒーター３３またはガスセル３１の温度を検出するものである。そして、この温度センサー３４の検出結果に基づいて、前述したヒーター３３の発熱量が制御される。これにより、ガスセル３１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。
【００４５】
なお、温度センサー３４の設置位置は、特に限定されず、例えば、ヒーター３３上であってもよいし、ガスセル３１の外表面上であってもよい。
温度センサー３４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。
このような温度センサー３４は、図示しない配線を介して、後述する制御部７の温度制御部７２に電気的に接続されている。
【００４６】
［コイル］
コイル３５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３１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。
【００４７】
なお、コイル３５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。
このコイル３５の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、ソレノイド型を構成するようにガスセル３１の外周に沿って巻回して設けられていてもよいし、ヘルムホルツ型を構成するように１対のコイルをガスセル３１を介して対向させてもよい。
【００４８】
このコイル３５は、図示しない配線を介して、後述する制御部７の磁場制御部７３に電気的に接続されている。これにより、コイル３５に通電を行うことができる。
このようなコイル３５の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４９】
［第２パッケージ（光検出側パッケージ）］
第２パッケージ３６は、前述したガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５を収納する。
この第２パッケージ３６は、前述した第１ユニット２の第１パッケージ２２と同様に、構成されている。
【００５０】
具体的には、第２パッケージ３６は、図５に示すように、基体３６１（光検出側基体）と、蓋体３６２（光検出側蓋体）とを備える。
基体３６１は、ガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５を直接的または間接的に支持する。本実施形態では、基体３６１は、板状をなし、平面視で円形をなしている。
【００５１】
そして、この基体３６１の一方の面（実装面）には、ガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５（複数の実装部品）が設置（実装）される。また、基体３６１の他方の面には、図５に示すように、複数の端子３６３（リード）が＋Ｘ軸方向に突出している。この複数の端子３６３は、図示しない配線を介して光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５に電気的に接続されている。
【００５２】
この複数の端子３６３は、図５に示すように、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、一方向（本実施形態ではＹ軸方向）に並んでいる。
このような基体３６１には、基体３６１上のガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５の少なくとも一部を覆う蓋体３６２が接合されている。
【００５３】
蓋体３６２は、一端部が開口した有底筒状をなしている。本実施形態では、蓋体３６２の筒状部は、円筒状をなす。
この蓋体３６２の一端部の開口は、前述した基体３６１により塞がれている。
そして、蓋体３６２の他端部、すなわち蓋体３６２の開口とは反対側の底部には、窓部３７が設けられている。
【００５４】
この窓部３７は、ガスセル３１と光出射部２１との間の光軸ａ上に設けられている。
そして、窓部３７は、前述した励起光に対して透過性を有する。
本実施形態では、窓部３７は、光透過性を有する板状部材で構成されている。
なお、窓部３７は、励起光に対する透過性を有するものであれば、光透過性を有する板状部材に限定されず、例えば、レンズ、偏光板、λ／４波長板等の光学部品であってもよい。
このような蓋体３６２の窓部３７以外の部分の構成材料としては、特に限定されず、例えば、セラミックス、金属、樹脂等を用いることができる。
【００５５】
ここで、蓋体３６２の窓部３７以外の部分が励起光に対して透過性を有する材料で構成されている場合、蓋体３６２の窓部３７以外の部分と窓部３７と一体的に形成することができる。また、蓋体３６２の窓部３７以外の部分が励起光に対して透過性を有しない材料で構成されている場合、蓋体３６２の窓部３７以外の部分と窓部３７とを別体で形成し、これらを公知の接合方法により接合すればよい。
【００５６】
また、基体３６１と蓋体３６２とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、第２パッケージ３６内が気密空間であることが好ましい。これにより、第２パッケージ３６内を減圧状態（大気圧よりも減圧した状態）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。
また、基体３６１と蓋体３６２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。
【００５７】
なお、基体３６１と蓋体３６２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。
また、第２パッケージ３６内には、少なくともガスセル３１および光検出部３２が収納されていればよく、また、前述したガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５以外の部品が収納されていてもよい。
【００５８】
このような基体３６１および蓋体３６２を有して構成された第２パッケージ３６によれば、光出射部２１からの励起光の第２パッケージ３６内への入射を許容しつつ、ガスセル３１および光検出部３２を第２パッケージ３６内に収納することができる。したがって、前述したような第１パッケージ２２と組み合わせて第２パッケージ３６を用いることにより、光出射部２１からガスセル３１を介して光検出部３２への励起光の光路を確保しつつ、光出射部２１およびガスセル３１を互いに非接触の別々のパッケージに収納することができる。
また、第２パッケージ３６は、基体３６１が第１パッケージ２２とは反対側に配置されるように、後述する保持部材５に保持されている。
【００５９】
（光学部品）
前述したような第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間には、複数の光学部品４１、４２、４３が配置されている。この複数の光学部品４１、４２、４３は、それぞれ、前述した第１パッケージ２２内の光出射部２１と、前述した第２パッケージ３６内のガスセル３１との間の光軸ａ上に設けられている。
【００６０】
また、本実施形態では、第１パッケージ２２側から第２パッケージ３６側へ、光学部品４１、光学部品４２、光学部品４３の順に配置されている。
光学部品４１は、λ／４波長板である。これにより、例えば、光出射部２１からの励起光が直線偏光である場合、その励起光を円偏光（右円偏光または左円偏光）に変換することができる。
【００６１】
前述したようにコイル３５の磁場によりガスセル３１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。
【００６２】
これに対し、前述したようにコイル３５の磁場によりガスセル３１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。
【００６３】
本実施形態では、光学部品４１は、円板状をなしている。そのため、後述するような保持部材５の溝５１１（図５参照）に係合した状態で光軸ａに平行な軸線周りに光学部品４１を回転させることができる。なお、光学部品４１の平面視形状は、これに限定されず、例えば、四角形、五角形等の多角形をなしていてもよい。
このような光学部品４１に対して第２ユニット３側には、光学部品４２、４３が配置されている。
【００６４】
光学部品４２、４３は、それぞれ、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３１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２１の出力が大きい場合でも、ガスセル３１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４１により円偏光に変換された励起光の強度を光学部品４２、４３により調整する。
【００６５】
本実施形態では、光学部品４２、４３は、それぞれ、板状をなしている。また、光学部品４２、４３の平面視形状は、それぞれ、四角形をなしている。
なお、光学部品４２、４３の平面視形状は、これに限定されず、例えば、円形をなしていてもよい。光学部品４２、４３の平面視形状が円形である場合、後述するような保持部材５の溝５１２、５１３に係合した状態で光軸ａに平行な軸線周りに光学部品４２、４３を回転させることができる。
【００６６】
また、光学部品４２および光学部品４３は、互いに減光率が等しくてもよいし異なっていてもよい。
また、光学部品４２、４３は、それぞれ、上側と下側とで連続的または段階的に減光率の異なる部分を有していてもよい。この場合、光学部品４２、４３を配線基板６に対して上下方向での位置を調整することにより、励起光の減光率を調整することができる。
【００６７】
また、光学部品４２、４３は、それぞれ、周方向で連続的または断続的に減光率が異なる部分を有していてもよい。この場合、光学部品４２、４３を回転させることにより、励起光の減光率を調整することができる。なお、この場合、光学部品４２、４３の回転中心が光軸ａに対してずれていればよい。
なお、この光学部品４２、４３のうちのいずれか一方の光学部品を省略してもよい。また、光出射部２１の出力が適度である場合、光学部品４２、４３の双方を省略することができる。
また、光学部品４１、４２、４３は、前述した種類、配置順、数等に限定されない。例えば、光学部品４１、４２、４３は、それぞれ、λ／４波長板または減光フィルターに限定されず、レンズ、偏光板等であってもよい。
【００６８】
（保持部材）
保持部材５は、前述した第１パッケージ２２、第２パッケージ３６および複数の光学部品４１、４２、４３を保持する機能を有する。ここで、保持部材５は、第１パッケージ２２を介して光出射部２１を保持するとともに、第２パッケージ３６を介してガスセル３１および光検出部３２等を保持する。
【００６９】
この保持部材５は、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間に空間を介している状態で、且つ第１パッケージ２２および第２パッケージ３６が互いに非接触な状態でこれらを保持する。
これにより、光出射部２１とガスセル３１との間の熱干渉を防止または抑制し、光出射部２１とガスセル３１とを独立して高精度に温度制御することができる。
【００７０】
具体的に説明すると、図５に示すように、保持部材５は、上側に開口する凹部５１を有する。本実施形態では、凹部５１のＹ軸方向に並ぶ１対の側壁には、それぞれ、複数の貫通孔が設けられている。
そして、この凹部５１には、第１パッケージ２２、第２パッケージ３６および複数の光学部品４１、４２、４３が設置されている。本実施形態では、第１パッケージ２２、第２パッケージ３６および複数の光学部品４１、４２、４３の下部がそれぞれ凹部５１内に位置している。
【００７１】
また、この凹部５１は、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６の位置および姿勢を規制する形状をなす。これにより、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６を保持部材５の凹部５１に設置することにより、光出射部２１および光検出部３２を含む光学系の位置決めを行うことができる。そのため、保持部材５に対する第１パッケージ２２および第２パッケージ３６の設置を容易なものとすることができる。
【００７２】
ここで、凹部５１は、Ｘ軸方向に延在し、その一端部側（図５中の左側）には、第１パッケージ２２が配置され、他端部側（図５中の右側）には、第２パッケージ３６が配置されている。
また、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６は、筒状をなす蓋体２２２および蓋体３６２の軸線がそれぞれ凹部５１の延在方向（Ｘ軸方向）に平行となるように配置されている。これにより、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６は、蓋体２２２および蓋体３６２の軸線が互いに一致または平行となるように配置されている。
【００７３】
本実施形態では、凹部５１の横断面が矩形をなしている。
また、保持部材５の一端部側（図５中の左側）には、第１パッケージ２２の基体２２１を支持する支持部５２（第１支持部）が設けられ、保持部材５の他端部（図５中の右側）には、第２パッケージ３６の基体３６１を支持する支持部５３（第２支持部）が設けられている。
【００７４】
このように、支持部５２が基体２２１を支持するとともに、支持部５２に対向する支持部５３が基体３６１を支持することにより、第１パッケージ２２と保持部材５との接触部と、第２パッケージ３６と保持部材５との接触部との距離を大きくすることができる。そのため、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間の保持部材５を介した熱伝導をより効果的に抑えることができる。
【００７５】
また、蓋体２２２および蓋体３６２は、それぞれ、保持部材５に対して非接触である。これにより、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間の保持部材５を介した熱伝導をより効果的に抑えることができる。特に、凹部５１の横断面が矩形をなすのに対し、蓋体２２２、３６２の筒状部がそれぞれ円筒状をなしているため、蓋体２２２、３６２の側面と保持部材５との間に比較的大きな隙間を形成することができる。その結果、蓋体２２２、３６２から保持部材５への熱の伝導を極めて小さく抑えることができる。また、仮に蓋体２２２、３６２の側面と保持部材５とが接触していたとしても、その接触面積を小さくすることができる。
【００７６】
ここで、支持部５２は、Ｙ軸およびＺ軸に平行な設置面を有する。この設置面には、前述した第１パッケージ２２の基体２２１の蓋体２２２とは反対側の面が接触または近接する。これにより、保持部材５に対する第１パッケージ２２の位置および姿勢を規制することができる。なお、基体２２１は、例えば、支持部５２に接着剤を用いて固定することができる。
【００７７】
また、支持部５２には、前述した第１パッケージ２２の複数の端子２２３が挿通される複数の貫通孔５２１が形成されている。すなわち、支持部５２は、第１パッケージ２２が装着されるソケットのような形態をなす。これによっても、保持部材５に対する第１パッケージ２２の位置および姿勢を規制することができる。なお、複数の端子２２３は、例えば、半田により支持部５２に固定することができる。
【００７８】
複数の端子２２３は、複数の貫通孔５２１を貫通している。これにより、各端子２２３の先端部は、保持部材５から突出している。
ここで、複数の貫通孔５２１は、複数の端子２２３に対応して設けられ、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、図６（ｂ）に示すように、Ｙ軸方向に並んでいる。したがって、複数の端子２２３の保持部材５から突出した部分も、Ｙ軸方向に並んでいる。
【００７９】
同様に、支持部５３は、Ｙ軸およびＺ軸に平行な設置面を有する。この設置面には、前述した第２パッケージ３６の基体３６１の蓋体３６２とは反対側の面が接触または近接する。これにより、保持部材５に対する第２パッケージ３６の位置および姿勢を規制することができる。なお、基体３６１は、例えば、支持部５３に接着剤を用いて固定することができる。
【００８０】
また、支持部５３には、前述した第２パッケージ３６の複数の端子３６３が挿通される複数の貫通孔５３１が形成されている。すなわち、支持部５３は、第２パッケージ３６が装着されるソケットのような形態をなす。これによっても、保持部材５に対する第２パッケージ３６の位置および姿勢を規制することができる。なお、複数の端子３６３は、例えば、半田により支持部５３に固定することができる。
【００８１】
また、複数の端子３６３は、複数の貫通孔５３１に挿通されることにより、保持部材５の外表面の下面または側面に設けられた複数の端子（図示せず）に複数の配線（図示せず）を介して電気的に接続される。
複数の端子３６３は、複数の貫通孔５３１を貫通している。これにより、各端子３６３の先端部は、保持部材５から突出している。
【００８２】
ここで、複数の貫通孔５３１は、複数の端子３６３に対応して設けられ、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、Ｙ軸方向に並んでいる。したがって、複数の端子３６３の保持部材５から突出した部分も、Ｙ軸方向に並んでいる。
以上のように、保持部材５は、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６を保持する。
【００８３】
また、前述したように、保持部材５は、光学部品４１、４２、４３をそれぞれ保持する。これにより、原子発振器１の製造時に保持部材５に各部品を取り付ける際、第１パッケージ２２および第２パッケージ３６を保持部材５に保持させた状態で、光学部品４１、４２、４３をその位置または姿勢を調整しながら保持部材５に設置することができる。
具体的に説明すると、保持部材５の凹部５１の壁面には、光学部品４１を保持する溝５１１と、光学部品４２を保持する溝５１２と、光学部品４３を保持する溝５１３とが形成されている。
【００８４】
本実施形態では、溝５１１、５１２、５１３は、光学部品４１、４２、４３の板面が互いに平行となるように形成されている。また、溝５１１、５１２、５１３は、光学部品４１、４２、４３の板面がそれぞれ光軸ａに対して垂直となるように形成されている。なお、溝５１１、５１２、５１３は、光学部品４１、４２、４３の板面が互いに非平行となるように形成されていてもよし、光学部品４１、４２、４３の板面がそれぞれ光軸ａに対して傾斜するように形成されていてもよい。
【００８５】
溝５１１は、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６とを結ぶ線分に沿った軸線（例えば、光軸ａ）周りに光学部品４１を回転可能に保持し得る。これにより、光学部品４１を保持部材５の溝５１１に係合させて光軸ａに平行な方向での位置決めした状態で、光学部品４１の光軸ａ周りの姿勢を調整することができる。
ここで、前述したように光学部品４１がλ／４波長板であるため、保持部材５に対する第１パッケージ２２の姿勢によらず、光学部品４１を回転により姿勢を調整することにより、光出射部２１からの励起光を直線偏光から円偏光へ変換することができる。
また、光学部品４１が円板状をなすため、横断面が矩形をなす凹部５１の壁面に対し３か所で接触する。これにより、保持部材５に対する光学部品４１の位置決めを行うことができる。
【００８６】
光学部品４１、４２、４３を保持部材５に設置するに際しては、例えば、まず、保持部材５に第１ユニット２および第２ユニット３を設置・固定する。その後、光学部品４１、４２、４３をそれぞれ対応する溝５１１、５１２、５１３に係合させた状態で、ＥＩＴ信号等を確認しながら、各光学部品４１、４２、４３の位置および姿勢のうちの少なくとも一方を変化させる。そして、所望のＥＩＴ信号を確認したとき、その状態で、各光学部品４１、４２、４３を保持部材５に対して固定する。かかる固定は、特に限定されないが、例えば、光硬化性接着剤を用いるのが好適である。光硬化性接着剤は、硬化前であれば各溝５１１、５１２、５１３に供給しても各光学部品４１、４２、４３の位置または姿勢を変化させることができ、そして、所望時に短時間で硬化させて固定を行える。
【００８７】
このような保持部材５の構成材料は、特に限定されないが、樹脂材料、セラミックス材料等の非金属であることが好ましい。
これにより、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間の保持部材５を介した熱伝導を小さくすることができる。その結果、光出射部２１とガスセル３１との間の熱干渉を効果的に防止または抑制することができる。
【００８８】
保持部材５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。
【００８９】
また、保持部材５を構成するセラミックス材料としては、特に限定されないが、例えば、各種ガラス、また、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、イットリア、リン酸カルシウム等の酸化物セラミックス、さらに、窒化珪素、窒化アルミ、窒化チタン、窒化ボロン等の窒化物セラミックス、また、グラファイト、タングステンカーバイト等の炭化物系セラミックス、その他、例えばチタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、ＰＺＴ、ＰＬＺＴ、ＰＬＬＺＴ等の強誘電体材料などが挙げられる。
【００９０】
また、保持部材５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、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間の保持部材５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、保持部材５の断熱性を高め、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６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。
【００９１】
これに対し、かかる熱伝導率が低すぎる場合、保持部材５の形状、大きさ等によっては、保持部材５に必要な剛性を確保できる材料の選定が難しく、一方、かかる熱伝導率が高すぎる場合、第１パッケージ２２と保持部材５との接触部と、第２パッケージ３６と保持部材５との接触部との距離によっては、第１パッケージ２２と第２パッケージ３６との間の保持部材５を介した熱伝導を抑えることが難しい。
【００９２】
（配線基板）
配線基板６は、図示しない配線を有し、かかる配線を介して、配線基板６に搭載された制御部７等の電子部品と、第１パッケージ２２の複数の端子２２３および第２パッケージの複数の端子３６３とを電気的に接続する機能を有する。
また、配線基板６は、複数の端子２２３および複数の端子３６３を介して、保持部材５を支持する機能をも有する。
【００９３】
具体的に説明すると、配線基板６は、図５に示すように、その厚さ方向に貫通する貫通孔６１が形成されている。
この貫通孔６１には、保持部材５が挿入されている。これにより、保持部材５を配線基板６の面上に搭載する場合に比し、装置全体の低背化を図ることができる。
本実施形態では、貫通孔６１は、平面視で、保持部材５の外形と相似する形状、すなわち、四角形（より具体的には、Ｘ軸方向を長手方向とする長方形）をなしている。
【００９４】
また、貫通孔６１は、平面視で、保持部材５の外形よりも大きく形成されている。すなわち、貫通孔６１は、平面視で、保持部材５のＸ軸方向での長さも大きい長さを有し、かつ、保持部材５のＹ軸方向での長さ（幅）よりも大きい幅を有する。
したがって、貫通孔６１に挿入された保持部材５は、配線基板６に対して離間している。これにより、保持部材５に保持されたガスセル３１、光出射部２１および光検出部３２と配線基板６との間の熱の干渉を抑制することができる。
【００９５】
このような貫通孔６１の周囲において、配線基板６の一方の面には、複数の端子６２および複数の端子６３が設けられている。
本実施形態では、複数の端子６２は、貫通孔６１の長手方向での一端部近傍に設けられ、一方、複数の端子６３は、貫通孔６１の長手方向での他端部近傍に設けられている。
複数の端子６２は、前述した第１パッケージ２２の複数の端子２２３に対応して設けられている。そして、複数の端子６２には、それぞれ、対応する複数の端子２２３が接合されている。
【００９６】
また、複数の端子６３は、前述した第２パッケージ３６の複数の端子３６３に対応して設けられている。そして、複数の端子６３には、それぞれ、対応する複数の端子３６３が接合されている。
これらの接合により、保持部材５が複数の端子２２３および複数の端子３６３を介して配線基板６に支持されるとともに、複数の端子２２３が複数の端子６２にそれぞれ電気的に接続され、複数の端子３６３が複数の端子６３にそれぞれ電気的に接続されている。
【００９７】
ここで、配線基板６の面は、Ｙ軸およびＹ軸に平行な面であり、前述したように、複数の端子２２３は、Ｙ軸方向に並んでいる。したがって、複数の端子２２３は、配線基板６の面に沿って並んでいる。同様に、複数の端子３６３は、配線基板６の面に沿って並んでいる。
これにより、複数の端子２２３、３６３に生じる応力を低減しつつ、配線基板６と複数の端子２２３、３６３とを接合することができる。そのため、原子発振器１の信頼性を高めることができる。
【００９８】
また、このように、保持部材５を貫通した複数の端子２２３を介して、第１パッケージ２２と配線基板６との電気的接続、および、配線基板６に対する保持部材５の支持を行うことにより、第１パッケージ２２の複数の端子と保持部材５の複数の端子とを別体として構成する場合に比し、端子同士の接点の数が少なくなるため、複数の端子２２３の電気的接続の信頼性を高めることができる。
【００９９】
端子２２３と端子６２との接合方法、および、端子３６３と端子６３との接合方法としては、それぞれ、接合部の電気的導通を確保しながら接合し得るものであれば、特に限定されず、例えば、半田による接合方法、異方性導電接着剤による接合方法等が挙げられる。また、端子２２３および端子６２が圧着端子のように構成されている場合、端子２２３および端子６２を圧着により接合することもできる。同様に、端子３６３および端子６３が圧着端子のように構成されている場合、端子３６３および端子６３を圧着により接合することもできる。
【０１００】
このような複数の端子２２３、３６３は、それぞれ、図示しない配線を介して、制御部７に電気的に接続されている。
このような配線基板６としては、各種プリント配線基板を用いることができるが、保持部材５を支持するのに必要な剛性を確保する観点から、リジット部を有する基板、例えば、リジット基板、リジットフレキシブル基板等を用いるのが好ましい。
【０１０１】
なお、配線基板６として、リジット部を有しない配線基板（例えば、フレキシブル基板）を用いた場合であっても、例えば、かかる配線基板に、剛性を向上させるための補強部材を接合することにより、保持部材５を支持するのに必要な剛性を確保することができる。
また、配線基板６の一方の面には、制御部７が設置されている。なお、配線基板６には、制御部７以外の電子部品が搭載されていてもよい。
【０１０２】
［制御部］
図２に示す制御部７は、ヒーター３３、コイル３５および光出射部２１をそれぞれ制御する機能を有する。
本実施形態では、制御部７は、配線基板６に搭載されたＩＣ（Integrated Circuit）チップで構成されている。
このような制御部７は、光出射部２１の共鳴光１、２の周波数を制御する励起光制御部７１と、ガスセル３１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御部７２と、ガスセル３１に印加する磁場を制御する磁場制御部７３とを有する。
【０１０３】
励起光制御部７１は、前述した光検出部３２の検出結果に基づいて、光出射部２１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７１は、前述した光検出部３２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２１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７１は、光出射部２１から出射される共鳴光１、２の中心周波数を制御する。
【０１０４】
また、温度制御部７２は、温度センサー３４の検出結果に基づいて、ヒーター３３への通電を制御する。これにより、ガスセル３１を所望の温度範囲内に維持することができる。ここで、温度センサー３４は、ガスセル３１の温度を検知する温度検知手段を構成する。
また、磁場制御部７３は、コイル３５が発生する磁場が一定となるように、コイル３５への通電を制御する。
【０１０５】
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、配線基板６に複数の端子２２３、３６３が接合されていることにより、配線基板６に対して保持部材５を支持するとともに、配線基板６と複数の端子２２３、３６３との電気的な接続を行うことができる。そのため、保持部材５と配線基板６とを離間させることにより、保持部材５に保持されたガスセル３１、光出射部２１および光検出部３２と配線基板６との間の熱の干渉を抑制することができる。そのため、原子発振器１の温度特性を優れたものとすることができる。
【０１０６】
また、ガスセル３１、光出射部２１および光検出部３２が保持部材５に保持されているので、配線基板６に外力が加わっても、光出射部２１の光軸がガスセル３１および光検出部３２に対してずれるのを防止することができる。
また、保持部材５が配線基板６の貫通孔６１に挿入されていることにより、装置全体の低背化を図ることができる。
以上より、低背化を図るとともに、優れた発振特性を発揮することができる原子発振器１を提供することができる。
【０１０７】
＜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７は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器の縦断面図、図８（ａ）は、図７に示す原子発振器の光出射側パッケージの基体を示す図、図８（ｂ）は、図７に示す原子発振器の保持部材の光出射側パッケージ側の端部を示す図である。
【０１０８】
本実施形態にかかる原子発振器は、光出射側パッケージおよび光検出側パッケージから突出する複数の端子の配置、および、保持部材から突出する複数の端子の構成が異なる以外は、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、第１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７および図８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。
【０１０９】
図７に示す原子発振器１Ａは、第１ユニット２Ａ（光出射側ユニット）と、第２ユニット３Ａ（光検出側ユニット）と、光学部品４１、４２、４３と、これらを保持する保持部材５Ａと、保持部材５Ａを支持する配線基板６（基板）と、配線基板６に実装された制御部７とを備える。
ここで、図７、８に示すように、第１ユニット２Ａは、光出射部２１と、光出射部２１を収納する第１パッケージ２２Ａ（光出射側パッケージ）とを備える。
【０１１０】
また、第２ユニット３Ａは、ガスセル３１と、光検出部３２と、ヒーター３３と、温度センサー３４と、コイル３５と、これらを収納する第２パッケージ３６Ａ（光検出側パッケージ）とを備える。
第１パッケージ２２Ａは、図７に示すように、基体２２１Ａ（光出射側基体）と、蓋体２２２（光出射側蓋体）とを備える。
【０１１１】
基体２２１Ａの一方の面（実装面）には、光出射部２１（実装部品）が設置（実装）される。また、基体２２１Ａの他方の面には、図７に示すように、複数の端子２２３Ａ（リード）が−Ｘ軸方向に突出している。この複数の端子２２３Ａは、図示しない配線を介して光出射部２１に電気的に接続されている。
この複数の端子２２３Ａは、図７および図８（ａ）に示すように、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、Ｘ軸に平行な軸線周りに周方向に並んでいる。
【０１１２】
このような基体２２１Ａには、基体２２１Ａ上の光出射部２１を覆う蓋体２２２が接合されている。
第２パッケージ３６Ａは、前述した第１ユニット２Ａの第１パッケージ２２Ａと同様に、構成されている。
具体的には、第２パッケージ３６Ａは、図７に示すように、基体３６１Ａ（光検出側基体）と、蓋体３６２（光検出側蓋体）とを備える。
【０１１３】
基体３６１Ａの一方の面（実装面）には、ガスセル３１、光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５（複数の実装部品）が設置（実装）される。また、基体３６１Ａの他方の面には、図７に示すように、複数の端子３６３Ａ（リード）が＋Ｘ軸方向に突出している。この複数の端子３６３Ａは、図示しない配線を介して光検出部３２、ヒーター３３、温度センサー３４およびコイル３５に電気的に接続されている。
【０１１４】
この複数の端子３６３Ａは、図７に示すように、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、Ｘ軸に平行な軸線周りに周方向に並んでいる。
保持部材５Ａは、上側に開口する凹部５１を有する。
そして、この凹部５１には、第１パッケージ２２Ａ、第２パッケージ３６Ａおよび複数の光学部品４１、４２、４３が設置されている。
【０１１５】
また、保持部材５Ａの一端部側（図７中の左側）には、第１パッケージ２２Ａの基体２２１Ａを支持する支持部５２Ａ（第１支持部）が設けられ、保持部材５Ａの他端部（図７中の右側）には、第２パッケージ３６Ａの基体３６１Ａを支持する支持部５３Ａ（第２支持部）が設けられている。
支持部５２Ａには、前述した第１パッケージ２２Ａの複数の端子２２３Ａが挿通される複数の貫通孔５２１Ａが形成されている。
【０１１６】
ここで、複数の貫通孔５２１Ａは、複数の端子２２３Ａに対応して設けられ、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、図８（ｂ）に示すように、Ｘ軸に平行な軸線周りに周方向に並んでいる。
また、支持部５２Ａの凹部５１と反対側の面には、複数の端子２２３Ａに対応して設けられた複数の端子５２２が−Ｘ軸方向に突出している。
【０１１７】
この複数の端子５２２は、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、Ｙ軸方向に並んでいる。そして、複数の端子５２２は、図示しない配線を介して、複数の端子２２３Ａに電気的に接続されている。すなわち、支持部５２Ａは、配置の異なる複数の端子２２３Ａと複数の端子５２２とを電気的に接続する機能を有する。
同様に、支持部５３Ａには、前述した第２パッケージ３６Ａの複数の端子３６３Ａが挿通される複数の貫通孔５３１Ａが形成されている。
【０１１８】
ここで、複数の貫通孔５３１Ａは、複数の端子３６３Ａに対応して設けられ、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、Ｘ軸に平行な軸線周りに周方向に並んでいる。
また、支持部５３Ａの凹部５１と反対側の面には、複数の端子３６３Ａに対応して設けられた複数の端子５３２が＋Ｘ軸方向に突出している。
この複数の端子５３２は、それぞれ、Ｘ軸方向に延びており、互いに平行となるように、Ｙ軸方向に並んでいる。そして、複数の端子５３２は、図示しない配線を介して、複数の端子３６３Ａに電気的に接続されている。すなわち、支持部５３Ａは、配置の異なる複数の端子３６３Ａと複数の端子５３２とを電気的に接続する機能を有する。
【０１１９】
このような複数の端子５２２は、配線基板６の面に沿って並んでいる。同様に、複数の端子５３２は、配線基板６の面に沿って並んでいる。
そして、配線基板６の複数の端子６２には、それぞれ、対応する複数の端子５２２が接合されている。同様に、複数の端子６３には、それぞれ、対応する複数の端子５３２が接合されている。
【０１２０】
これらの接合により、保持部材５Ａが複数の端子５２２および複数の端子５３２を介して配線基板６に支持されるとともに、複数の端子５２２が複数の端子６２にそれぞれ電気的に接続され、複数の端子５３２が複数の端子６３にそれぞれ電気的に接続されている。
以上説明したような第２実施形態に係る原子発振器１Ａによっても、小型化（特に低背化）を図りつつ、光出射部２１の光軸ずれを防止するとともに、優れた温度特性を発揮することができる。
【０１２１】
＜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９は、本発明の第３実施形態に係る原子発振器の縦断面図である。
本実施形態にかかる原子発振器は、保持部材の構成が異なる以外は、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。
【０１２２】
なお、以下の説明では、第３実施形態の原子発振器に関し、第１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。
図９に示す原子発振器１Ｂは、第１ユニット２（光出射側ユニット）、第２ユニット３（光検出側ユニット）および光学部品４１、４２、４３を保持する保持部材５Ｂを備える。
【０１２３】
保持部材５Ａは、ガスセル３１、光出射部２１および光検出部３２を収納し、封止されているパッケージを構成している。これにより、原子発振器１Ｂの信頼性を高めることができる。
具体的に説明すると、保持部材５Ｂは、凹部５１Ｂを有する本体５０と、凹部５１Ｂを封鎖する蓋体５４とを有する。
【０１２４】
本体５０の凹部５１Ｂには、第１パッケージ２２、第２パッケージ３６および複数の光学部品４１、４２、４３が設置されている。
また、本体５０の一端部側（図９中の左側）には、第１パッケージ２２の基体２２１を支持する支持部５２（第１支持部）が設けられ、本体５０の他端部（図９中の右側）には、第２パッケージ３６の基体３６１を支持する支持部５３（第２支持部）が設けられている。
【０１２５】
また、本体５０の凹部５１Ｂの壁面には、光学部品４１を保持する溝５１１Ｂと、光学部品４２を保持する溝５１２Ｂと、光学部品４３を保持する溝５１３Ｂとが形成されている。
このような本体５０には、凹部５１Ｂの開口を塞ぐ蓋体５４が接合されている。
蓋体５４は、平板状をなしている。
【０１２６】
また、本体５０と蓋体５４とは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、保持部材５Ｂ内が気密空間であることが好ましい。これにより、保持部材５Ｂ内を減圧状態（大気圧よりも減圧した状態）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１Ｂの特性を向上させることができる。
また、本体５０と蓋体５４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。
【０１２７】
なお、本実施形態では、光出射部２１を第１パッケージ２２内に収納するとともに、ガスセル３１および光検出部３２を第２パッケージ３６内に収納しているが、保持部材５Ｂ内が気密空間とする場合、光出射部２１、ガスセル３１および光検出部３２が保持部材５内に露出されていてもよい。例えば、第１パッケージ２２の蓋体２２２および第２パッケージ３６の蓋体３６２を省略してもよい。
以上説明したような第３実施形態に係る原子発振器１Ｂによっても、小型化（特に低背化）を図りつつ、光出射部２１の光軸ずれを防止するとともに、優れた温度特性を発揮することができる。
【０１２８】
２．電子機器
以上説明したような原子発振器は、各種電子機器に組み込むことができる。
以下、本発明の電子機器について説明する。
図１０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システム構成概要図である。
【０１２９】
図１０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。
【０１３０】
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。
【０１３１】
図１１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１１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。
【０１３２】
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。
【０１３３】
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。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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１２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。
【０１３７】
図１２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。
【０１３８】
なお、本発明の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）、フライトシミュレーター等に適用することができる。
【０１３９】
以上、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い。
また、本発明における各部の構成は、前述した実施形態の構成と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。例えば、本発明の原子発振器（量子干渉装置）は、前述した実施形態において、Ｘ軸方向での一方側の構成が第１実施形態、他方側の構成が第２実施形態となるように構成されていてもよい。
【符号の説明】
【０１４０】
１‥‥原子発振器  １Ａ‥‥原子発振器  １Ｂ‥‥原子発振器  ２‥‥第１ユニット  ２Ａ‥‥第１ユニット  ３‥‥第２ユニット  ３Ａ‥‥第２ユニット  ５‥‥保持部材  ５Ａ‥‥保持部材  ５Ｂ‥‥保持部材  ６‥‥配線基板  ７‥‥制御部  ２１‥‥光出射部  ２２‥‥第１パッケージ（光出射側パッケージ）  ２２Ａ‥‥第１パッケージ（光出射側パッケージ）  ２３‥‥窓部  ３１‥‥ガスセル  ３２‥‥光検出部  ３３‥‥ヒーター  ３４‥‥温度センサー  ３５‥‥コイル  ３６‥‥第２パッケージ（光検出側パッケージ）  ３６Ａ‥‥第２パッケージ（光検出側パッケージ）  ３７‥‥窓部  ４１‥‥光学部品  ４２‥‥光学部品  ４３‥‥光学部品  ５０‥‥本体  ５１‥‥凹部  ５１Ｂ‥‥凹部  ５２‥‥支持部  ５２Ａ‥‥支持部  ５３‥‥支持部  ５３Ａ‥‥支持部  ５４‥‥蓋体  ６１‥‥貫通孔  ６２‥‥端子  ６３‥‥端子  ７１‥‥励起光制御部  ７２‥‥温度制御部  ７３‥‥磁場制御部  １００‥‥測位システム  ２００‥‥衛星  ２２１‥‥基体（光出射側基体）  ２２１Ａ‥‥基体（光出射側基体）  ２２２‥‥蓋体（光出射側蓋体）  ２２３‥‥端子  ２２３Ａ‥‥端子  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  ３６１‥‥基体（光検出側基体）  ３６１Ａ‥‥基体（光検出側基体）  ３６２‥‥蓋体（光検出側蓋体）  ３６３‥‥端子  ３６３Ａ‥‥端子  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  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‥‥マスタークロック  ５０９‥‥マスタークロック  ５１１‥‥溝  ５１１Ｂ‥‥溝  ５１２‥‥溝  ５１２Ｂ‥‥溝  ５１３‥‥溝  ５１３Ｂ‥‥溝  ５２１‥‥貫通孔  ５２１Ａ‥‥貫通孔  ５２２‥‥端子  ５３１‥‥貫通孔  ５３１Ａ‥‥貫通孔  ５３２‥‥端子  １５００‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪
【図１】
2014187459.tif 000003
【図２】
2014187459.tif 000004
【図３】
2014187459.tif 000005
【図４】
2014187459.tif 000006
【図５】
2014187459.tif 000007
【図６】
2014187459.tif 000008
【図７】
2014187459.tif 000009
【図８】
2014187459.tif 000010
【図９】
2014187459.tif 000011
【図１０】
2014187459.tif 000012
【図１１】
2014187459.tif 000013
【図１２】
2014187459.tif 000014