(57)【要約】【課題】大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる発光素子モジュールを提供すること、また、かかる発光素子モジュールを備える原子発振器、電子機器および移動体を提供すること。【解決手段】光を出射する発光素子と、前記発光素子が収納されている凹部を有するベースと、前記凹部の開口を覆って前記ベースに接合されているリッドと、を備え、前記リッドは、前記ベースとは反対側に突出して設けられ、前記光を通過させる孔を有する突出部と、前記突出部に前記孔を塞いで設けられ、前記光を透過させる窓部と、を有し、前記窓部の前記発光素子側の面は、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜していることを特徴とする発光素子モジュール。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を出射する発光素子と、
前記発光素子が収納されている凹部を有するベースと、
前記凹部の開口を覆って前記ベースに接合されているリッドと、を備え、
前記リッドは、
前記ベースとは反対側に突出して設けられ、前記光を通過させる孔を有する突出部と、
前記突出部に前記孔を塞いで設けられ、前記光を透過させる窓部と、を有し、
前記窓部の前記発光素子側の面は、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜していることを特徴とする発光素子モジュール。
【請求項２】
前記光の光軸を法線とする面に対する前記窓部の前記発光素子側の面の傾斜角度は、５°以上４５°以下の範囲内である請求項１に記載の発光素子モジュール。
【請求項３】
前記リッドは、前記突出部を支持している第１部分と、前記ベースに接合され、前記第１部分よりも厚さが薄い第２部分とを有する請求項１または２に記載の発光素子モジュール。
【請求項４】
前記突出部の外周面は、前記光の光軸に沿った方向から見て、前記第１部分の外形に沿っている平坦な平坦部を有する請求項３に記載の発光素子モジュール。
【請求項５】
前記突出部の前記孔の内壁面には、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜し、前記窓部を支持している段差部を有している請求項３または４に記載の発光素子モジュール。
【請求項６】
前記孔の前記ベース側の開口に沿った面における前記光のピーク強度の１／ｅ2（ｅは自然対数の底）の強度での幅をＷ［ｍｍ］としたとき、前記孔の前記ベース側の開口の幅Ｌ［ｍｍ］は、Ｗ＜Ｌ＜２０×Ｗの範囲内を満足する請求項１ないし５のいずれか１項に記載の発光素子モジュール。
【請求項７】
前記窓部の中心は、前記光の光軸に対してずれている請求項１ないし６のいずれか１項に記載の発光素子モジュール。
【請求項８】
前記窓部の側面は、前記光の光束よりも外側に位置している請求項７に記載の発光素子モジュール。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子モジュールを備えることを特徴とする原子発振器。
【請求項１０】
前記発光素子からの前記光を通過させる光学素子と、前記光学素子を保持しているホルダーとを備え、
前記ホルダーは、前記発光素子モジュールが備える前記突出部を挿通可能な貫通孔を有する請求項９に記載の原子発振器。
【請求項１１】
前記発光素子と前記光学素子との間に前記窓部が設けられており、
前記光学素子の前記窓部側の面は、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜し、
前記光学素子の中心は、前記光の光軸に対してずれている請求項１０に記載の原子発振器。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子モジュールを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１３】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の発光素子モジュール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、発光素子モジュール、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】
従来から、例えばレーザー光を出射する発光素子を備えた発光素子モジュールが知られている。
【０００３】
発光素子モジュールとしては、例えば、半導体レーザー、当該半導体レーザーからのレーザー光によって励起されるレーザー媒体および当該レーザー媒体からのレーザー光の波長を変換等する光学素子を有する光学部と、光学部を収容するパッケージとを備える光学ピックアップ装置が知られている（特許文献１参照）。このような光学ピックアップ装置では、パッケージに窓が設けられており、この窓を介して光学素子から波長変換されたレーザー光がパッケージ外へと出射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９８８８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に係る光学ピックアップ装置では、パッケージに設けられた窓がレーザー光の出射方向に対して直交して設けられているため、窓で反射したレーザー光（反射光）がパッケージ内の半導体レーザーに戻ってしまい、これにより、半導体レーザーから出射されるレーザー光の安定性（特に、波長の安定性）が低下するという問題がある。
【０００６】
一方、近年、発光素子モジュールを搭載する機器の小型化に伴って、発光素子モジュールについても小型化の要請が高い。
【０００７】
本発明の目的は、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる発光素子モジュールを提供すること、また、かかる発光素子モジュールを備える原子発振器、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】
【０００８】
上記目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の発光素子モジュールは、光を出射する発光素子と、
前記発光素子が収納されている凹部を有するベースと、
前記凹部の開口を覆って前記ベースに接合されているリッドと、を備え、
前記リッドは、
前記ベースとは反対側に突出して設けられ、前記光を通過させる孔を有する突出部と、
前記突出部に前記孔を塞いで設けられ、前記光を透過させる窓部と、を有し、
前記窓部の前記発光素子側の面は、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明の発光素子モジュールによれば、窓部の発光素子側の面が光の光軸を法線とする面に対して傾斜しているため、発光素子からの光が窓部で反射して発光素子に戻る戻り光を少なくすることができる。さらに、窓部が突出部に設けられているため、窓部と発光素子との離間距離を大きくすることができる。そのため、発光素子からの光が進行するに伴って光量密度が低くなることと相まって、戻り光を効果的に少なくすることができる。また、本発明の発光素子モジュールは、窓部をリッドの突出部に設けることで、例えばリッドが突出部を有さずにベースの凹部を大きく（深く）して窓部と発光素子との離間距離を大きくする場合に比べ、発光素子モジュール全体を小型にすることができる。このようなことから、本発明の発光素子モジュールによれば、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる。
【００１０】
本発明の発光素子モジュールでは、前記光の光軸を法線とする面に対する前記窓部の前記発光素子側の面の傾斜角度は、５°以上４５°以下の範囲内であることが好ましい。
【００１１】
これにより、比較的簡単な構成で、窓部の必要な光学特性を発揮させつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる。
【００１２】
本発明の発光素子モジュールでは、前記リッドは、前記突出部を支持している第１部分と、前記ベースに接合され、前記第１部分よりも厚さが薄い第２部分とを有することが好ましい。
【００１３】
このように、ベースと接合される第２部分が第１部分よりも薄いことで、リッドとベースとの接合を例えばシーム溶接等により容易に行うことができる。また、第１部分が第２部分よりも厚いことで、リッドの必要な機械的強度を確保することができる。また、第１部分が第２部分よりも厚いことで、リッドとベースとを接合する際に第１部分に生じる応力を低減することができる。
【００１４】
本発明の発光素子モジュールでは、前記突出部の外周面は、前記光の光軸に沿った方向から見て、前記第１部分の外形に沿っている平坦な平坦部を有することが好ましい。
【００１５】
これにより、リッドの第２部分とベースとを接合する際、突出部が邪魔にならず、リッドとベースとの接合をより容易に行うことができる。
【００１６】
本発明の発光素子モジュールでは、前記突出部の前記孔の内壁面には、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜し、前記窓部を支持している段差部を有していることが好ましい。
【００１７】
これにより、突出部に対して窓部を適正な位置および傾斜角度で設けることが容易となる。
【００１８】
本発明の発光素子モジュールでは、前記孔の前記ベース側の開口に沿った面における前記光のピーク強度の１／ｅ2（ｅは自然対数の底）の強度での幅をＷ［ｍｍ］としたとき、前記孔の前記ベース側の開口の幅Ｌ［ｍｍ］は、Ｗ＜Ｌ＜２０×Ｗの範囲内を満足することが好ましい。
【００１９】
これにより、突出部の過度な大型化を低減しつつ、光学素子から出射された光のうちエネルギー密度の変化が大きい部分（外周部）を除く部分（中央部）を孔内に効率よく入射させることができる。
【００２０】
本発明の発光素子モジュールでは、前記窓部の中心は、前記光の光軸に対してずれていることが好ましい。
これにより、窓部の大型化を低減しつつ、窓部を通過しない光が生じることを低減することができる。そのため、発光素子モジュールの大型化を低減しつつ、窓部から外れた光が乱反射して発光素子等に悪影響を及ぼすことを低減することができる。
【００２１】
本発明の発光素子モジュールでは、前記窓部の側面は、前記光の光束よりも外側に位置していることが好ましい。
これにより、窓部の両主面内に光を通過させることができ、窓部の側面での光の乱反射を低減することができる。
【００２２】
本発明の原子発振器は、本発明の発光素子モジュールを備えることを特徴とする。
このような原子発振器によれば、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる発光素子モジュールを備えるため、発光素子からの光の波長変動を低減し、当該光を利用して優れた発振特性を有する原子発振器を実現することができる。
【００２３】
本発明の原子発振器では、前記発光素子からの前記光を通過させる光学素子と、前記光学素子を保持しているホルダーとを備え、
前記ホルダーは、前記発光素子モジュールが備える前記突出部を挿通可能な貫通孔を有することが好ましい。
【００２４】
これにより、ホルダーの貫通孔に突出部を挿通することで、発光素子モジュールとホルダーとの相対的な位置決めを簡単かつ高精度に行うことができる。そのため、発光素子モジュールから出射された光を光学素子に適正に入射させることができる。
【００２５】
本発明の原子発振器では、前記発光素子と前記光学素子との間に前記窓部が設けられており、
前記光学素子の前記窓部側の面は、前記光の光軸を法線とする面に対して傾斜し、
前記光学素子の中心は、前記光の光軸に対してずれていることが好ましい。
これにより、光学素子の大型化を低減しつつ、光学素子を通過しない光が生じることを低減することができる。
【００２６】
本発明の電子機器は、本発明の発光素子モジュールを備えることを特徴とする。
このような電子機器によれば、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる発光素子モジュールを備えるため、質の高い光を利用した特性の高い電子機器を実現することができる。
【００２７】
本発明の移動体は、本発明の発光素子モジュールを備えることを特徴とする。
このような移動体によれば、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子に与える影響を低減することができる発光素子モジュールを備えるため、質の高い光を利用した特性の高い移動体を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器を示す概略図である。
【図２】図１に示す原子発振器の断面側面図である。
【図３】図２に示す原子発振器の平面図である。
【図４】図２および図３に示す原子発振器が備える発光素子モジュールの断面図である。
【図５】図４に示す発光素子モジュールの平面図である。
【図６】図４に示す発光素子モジュールが備えるリッドの平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの発光素子および窓部を示す概略図である。
【図８】窓部の中心と光の光軸とが一致している状態を示す図である。
【図９】図７に示す窓部の配置の変形例を示す概略図である。
【図１０】本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの発光素子および窓部を示す概略図である。
【図１１】図１０に示す窓部の変形例を示す概略図である。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの窓部と光学系ユニットとを示す概略図である。
【図１３】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１４】本発明の移動体の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の発光素子モジュール、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。
【００３０】
１．原子発振器
まず、本発明の原子発振器（本発明の発光素子モジュールを備える原子発振器）について説明する。
【００３１】
＜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概略図である。
図１に示す原子発振器１０は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。
【００３２】
この原子発振器１０は、図１に示すように、発光素子モジュール１と、原子セルユニット２０と、発光素子モジュール１と原子セルユニット２０との間に設けられている光学系ユニット３０と、発光素子モジュール１および原子セルユニット２０の作動を制御する制御ユニット５０と、を備える。以下、まず、原子発振器１０の概略について説明する。
【００３３】
発光素子モジュール１は、ペルチェ素子２と、発光素子３と、温度センサー４と、を備える。発光素子３は、周波数の異なる２種の光を含んでいる直線偏光の光ＬＬを出射する。発光素子３が出射する光ＬＬ（光束）は、所定の放射角をもって拡がって出射され、出射された光ＬＬの断面強度分布は、ガウス分布をなす。ここで、「放射角」とは、光ＬＬの光軸ａを中心軸とした拡がり角度を示す。具体的には、「放射角」とは、光ＬＬのピーク強度の１／ｅ2での角度のことを言う。なお、光ＬＬの断面強度分布がガウス分布をなさない場合、「放射角」とは、光ＬＬのピーク強度の半分での角度のことを言う。光ＬＬの放射角より内側の部分を光束という。また、温度センサー４は、発光素子３の温度を検出する。また、ペルチェ素子２は、発光素子３の温度を調節（発光素子３を加温または冷却）する。
【００３４】
光学系ユニット３０は、減光フィルター３０１（光学素子）と、レンズ３０２（光学素子）と、１／４波長板３０３（光学素子）と、を備える。減光フィルター３０１は、前述した発光素子３からの光ＬＬの強度を減少させる。また、レンズ３０２は、光ＬＬの放射角度を調整する（例えば光ＬＬを平行光とする）。また、１／４波長板３０３は、光ＬＬに含まれる周波数の異なる２種の光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。
【００３５】
原子セルユニット２０は、原子セル２０１と、受光素子２０２と、ヒーター２０３と、温度センサー２０４と、コイル２０５と、を備える。
【００３６】
原子セル２０１は、光透過性を有し、原子セル２０１内には、アルカリ金属が封入されている。アルカリ金属原子は、互いに異なる２つの基底準位と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。原子セル２０１には、発光素子３からの光ＬＬが減光フィルター３０１、レンズ３０２および１／４波長板３０３を介して入射する。そして、受光素子２０２は、原子セル２０１を通過した光ＬＬを受光し、検出する。
【００３７】
ヒーター２０３は、原子セル２０１内のアルカリ金属を加熱し、そのアルカリ金属の少なくとも一部をガス状態とする。また、温度センサー２０４は、原子セル２０１の温度を検出する。コイル２０５は、原子セル２０１内のアルカリ金属に所定方向の磁場を印加し、そのアルカリ金属原子のエネルギー準位をゼーマン分裂させる。このようにアルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、前述したような円偏光の共鳴光対がアルカリ金属原子に照射されると、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１０の発振特性を向上させることができる。
【００３８】
制御ユニット５０は、温度制御部５０１と、光源制御部５０２と、磁場制御部５０３と、温度制御部５０４と、を備える。温度制御部５０１は、温度センサー２０４の検出結果に基づいて、原子セル２０１内が所望の温度となるように、ヒーター２０３への通電を制御する。また、磁場制御部５０３は、コイル２０５が発生する磁場が一定となるように、コイル２０５への通電を制御する。また、温度制御部５０４は、温度センサー４の検出結果に基づいて、発光素子３の温度が所望の温度（温度領域内）となるように、ペルチェ素子２への通電を制御する。
【００３９】
光源制御部５０２は、受光素子２０２の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象が生じるように、発光素子３からの光ＬＬに含まれる２種の光の周波数を制御する。ここで、これら２種の光が原子セル２０１内のアルカリ金属原子の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数差の共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象が生じる。また、光源制御部５０２は、前述した２種の光の周波数の制御に同期して安定化するように発振周波数が制御される電圧制御型水晶発振器（図示せず）を備えており、この電圧制御型水晶発振器（ＶＣＸＯ）の出力信号を原子発振器１０の出力信号（クロック信号）として出力する。
【００４０】
以上、原子発振器１０の概略について説明した。以下、図２および図３に基づいて、原子発振器１０のより具体的な構成について説明する。
【００４１】
図２は、図１に示す原子発振器の断面側面図である。図３は、図２に示す原子発振器の平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図２中の上側を「上」、下側を「下」ともいう。
【００４２】
図２に示すように、原子発振器１０は、発光素子モジュール１と、原子セルユニット２０と、発光素子モジュール１を保持している光学系ユニット３０と、原子セルユニット２０および光学系ユニット３０を一括して支持している支持部材４０と、発光素子モジュール１および原子セルユニット２０に電気的に接続されている制御ユニット５０と、これらを収納しているパッケージ６０と、を備えている。
【００４３】
発光素子モジュール１は、ペルチェ素子２と、発光素子３と、温度センサー４と、これらを収納しているパッケージ５と、を有している。なお、発光素子モジュール１については、後に詳述する。
【００４４】
光学系ユニット３０は、減光フィルター３０１と、レンズ３０２と、１／４波長板３０３と、これらを保持しているホルダー３０４と、を有している。ここで、ホルダー３０４は、両端が開口した柱状の貫通孔３０５を有する。この貫通孔３０５は、光ＬＬの通過領域であり、貫通孔３０５内には、減光フィルター３０１、レンズ３０２および１／４波長板３０３がこの順で配置されている。図３に示すように、減光フィルター３０１は、光軸ａを法線とする面に対して傾斜した姿勢で、図示しない接着剤等によりホルダー３０４に対して固定されている。レンズ３０２および１／４波長板３０３は、それぞれ、光軸ａを法線とする面に沿った姿勢で、図示しない接着剤等によりホルダー３０４に対して固定されている。また、貫通孔３０５の減光フィルター３０１側（図２中の左側）の端部には、図示しない取付部材により発光素子モジュール１が取り付けられている。このようなホルダー３０４は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されており、放熱性を有する。これにより、発光素子モジュール１の放熱を効率的に行うことができる。
【００４５】
なお、光学系ユニット３０は、発光素子３からの光ＬＬの強度、放射角等によっては、減光フィルター３０１およびレンズ３０２のうちの少なくとも一方を省略することができる。また、光学系ユニット３０は、減光フィルター３０１、レンズ３０２および１／４波長板３０３以外の光学素子を有していてもよい。また、減光フィルター３０１、レンズ３０２および１／４波長板３０３の配置順は、図示の順に限定されず、任意である。
【００４６】
原子セルユニット２０は、原子セル２０１と、受光素子２０２と、ヒーター２０３と、温度センサー２０４と、コイル２０５と、これらを収納しているパッケージ２０６と、を備える。
【００４７】
原子セル２０１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。また、原子セル２０１内には、必要に応じて、アルゴン、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アルカリ金属ガスとともに封入されていてもよい。
【００４８】
図示しないが、原子セル２０１は、例えば、柱状の貫通孔を有する胴体部と、その胴体部の貫通孔の両開口を封鎖して気密封止された内部空間を形成している１対の窓部（窓部５６、５６Ａ、５６Ｂとは異なる）と、を有する。ここで、１対の窓部のうち、一方の窓部には、原子セル２０１内へ入射する光ＬＬが透過し、他方の窓部には、原子セル２０１内から出射した光ＬＬが透過する。したがって、各窓部の構成材料としては、光ＬＬに対する透過性を有していればよく、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。一方、胴体部の構成材料としては、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、水晶等が挙げられるが、加工性や各窓部との接合の観点から、ガラス材料、シリコン材料を用いるのが好ましい。また、胴体部と各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、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
【００４９】
受光素子２０２は、原子セル２０１に対して発光素子モジュール１とは反対側に配置されている。この受光素子２０２としては、原子セル２０１内を透過した光ＬＬ（共鳴光対）の強度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）が挙げられる。
【００５０】
ヒーター２０３は、図示しないが、例えば、前述した原子セル２０１上に配置されているか、または、金属等の熱伝導性部材を介して原子セル２０１に接続されている。このヒーター２０３としては、原子セル２０１（より具体的には原子セル２０１内のアルカリ金属）を加熱することができれば、特に限定されないが、例えば、発熱抵抗体を有する各種ヒーター、ペルチェ素子等が挙げられる。
【００５１】
温度センサー２０４は、図示しないが、例えば、原子セル２０１またはヒーター２０３の近傍に配置されている。この温度センサー２０４としては、原子セル２０１またはヒーター２０３の温度を検出することができれば、特に限定されないが、例えば、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーが挙げられる。
【００５２】
コイル２０５は、図示しないが、例えば、原子セル２０１の外周に沿って巻回して設けられているソレノイド型のコイル、または、原子セル２０１を介して対向するヘルムホルツ型の１対のコイルである。このコイル２０５は、原子セル２０１内に光ＬＬの光軸ａに沿った方向（平行な方向）の磁場を発生させる。これにより、原子セル２０１内の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ゼーマン分裂により拡げて、分解能を向上させ、ＥＩＴ信号の線幅を小さくすることができる。なお、コイル２０５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。
【００５３】
パッケージ２０６は、図示しないが、例えば、板状の基体と、この基体に接合されている蓋体と、を備え、これらの間に、前述した原子セル２０１、受光素子２０２、ヒーター２０３、温度センサー２０４およびコイル２０５を収納している気密空間を形成している。ここで、基体は、原子セル２０１、受光素子２０２、ヒーター２０３、温度センサー２０４およびコイル２０５を直接的または間接的に支持している。また、基体の外表面には、受光素子２０２、ヒーター２０３、温度センサー２０４およびコイル２０５に電気的に接続されている複数の端子が設けられている。一方、蓋体は、一端部が開口した有底筒状をなし、その開口が基体により塞がれている。また、蓋体の他端部（底部）には、光ＬＬに対する透過性を有する窓部２０７が設けられている。
【００５４】
このようなパッケージ２０６の基体および蓋体の窓部以外の部分の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、セラミックス、金属等が挙げられる。また、窓部２０７の構成材料としては、例えば、ガラス材料等が挙げられる。また、基体と蓋体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）等が挙げられる。また、パッケージ２０６内は、大気圧よりも減圧されていることが好ましい。これにより、簡単かつ高精度に、原子セル２０１の温度を制御することができる。その結果、原子発振器１０の特性を向上させることができる。
【００５５】
支持部材４０は、板状をなし、その一方の面上には、前述した原子セルユニット２０および光学系ユニット３０が載置されている。この支持部材４０は、光学系ユニット３０のホルダー３０４の下面の形状に沿った設置面４０１を有する。この設置面４０１には、段差部４０２が形成されている。この段差部４０２は、ホルダー３０４の下面の段差部と係合して、ホルダー３０４が原子セルユニット２０側（図２中右側）へ移動するのを規制する。同様に、支持部材４０は、原子セルユニット２０のパッケージ２０６の下面の形状に沿った設置面４０３を有する。この設置面４０３には、段差部４０４が形成されている。この段差部４０４は、パッケージ２０６の端面（図２中左側の端面）と係合して、パッケージ２０６が光学系ユニット３０側（図２中左側）へ移動するのを規制する。
【００５６】
このように、支持部材４０により原子セルユニット２０および光学系ユニット３０の相対的な位置関係を規定することができる。ここで、発光素子モジュール１がホルダー３０４に対して固定されているため、原子セルユニット２０および光学系ユニット３０に対する発光素子モジュール１の相対的な位置関係も規定されることとなる。ここで、パッケージ２０６およびホルダー３０４は、それぞれ、図示しないネジ等の固定部材により、支持部材４０に対して固定されている。また、支持部材４０は、図示しないネジ等の固定部材により、パッケージ６０に対して固定されている。また、支持部材４０は、例えば、アルミニウム等の金属材料で構成されており、放熱性を有する。これにより、発光素子モジュール１の放熱を効率的に行うことができる。
【００５７】
図３に示すように、制御ユニット５０は、回路基板５０５と、回路基板５０５上に設けられている２つのコネクター５０６ａ、５０６ｂと、発光素子モジュール１に接続されているリジット配線基板５０７ａと、原子セルユニット２０に接続されているリジット配線基板５０７ｂと、コネクター５０６ａとリジット配線基板５０７ａとを接続しているフレキシブル配線基板５０８ａと、コネクター５０６ｂとリジット配線基板５０７ｂとを接続しているフレキシブル配線基板５０８ｂと、回路基板５０５を貫通している複数のリードピン５０９と、を有する。
【００５８】
ここで、回路基板５０５には、ＩＣ（Integrated Circuit）チップ（図示せず）が設けられ、このＩＣチップが前述した温度制御部５０１、光源制御部５０２、磁場制御部５０３および温度制御部５０４として機能する。また、回路基板５０５は、前述した支持部材４０が挿通されている貫通孔５０５１を有する。また、回路基板５０５は、複数のリードピン５０９を介してパッケージ６０に対して支持されている。複数のリードピン５０９は、回路基板５０５に電気的に接続されている。
【００５９】
なお、回路基板５０５と発光素子モジュール１とを電気的に接続する構成、および、回路基板５０５と原子セルユニット２０とを電気的に接続する構成は、図示のコネクター５０６ａ、５０６ｂ、リジット配線基板５０７ａ、５０７ｂおよびフレキシブル配線基板５０８ａ、５０８ｂに限定されず、それぞれ、他の公知のコネクターおよび配線であってもよい。
【００６０】
パッケージ６０は、例えば、コバール等の金属材料で構成されており、磁気シールド性を有する。これにより、外部磁場が原子発振器１０の特性に悪影響を与えるのを低減することができる。なお、パッケージ６０内は、減圧されていてもよいし、大気圧であってもよい。
【００６１】
（発光素子モジュールの詳細な説明）
図４は、図２および図３に示す原子発振器が備える発光素子モジュールの断面図である。図５は、図４に示す発光素子モジュールの平面図である。図６は、図４に示す発光素子モジュールが備えるリッドの平面図である。なお、以下では、説明の便宜上、図４中の上側を「上」、下側を「下」ともいう。
【００６２】
発光素子モジュール１は、図４に示すように、ペルチェ素子２、発光素子３および温度センサー４と、これらを収納しているパッケージ５と、を有している。
【００６３】
パッケージ５は、上面に開放する凹部５１１を有するベース５１と、凹部５１１の開口（上部開口）を塞ぐリッド５２とを有し、ベース５１とリッド５２との間に、ペルチェ素子２、発光素子３および温度センサー４を収納している気密空間である内部空間Ｓを形成している。このようなパッケージ５内は、減圧（真空）状態であることが好ましい。これにより、パッケージ５の外部の温度変化がパッケージ５内の発光素子３や温度センサー４等に与える影響を低減し、パッケージ５内の発光素子３や温度センサー４等の温度変動を低減することができる。なお、パッケージ５内は、減圧状態でなくともよく、また、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスが封入されていてもよい。
【００６４】
ベース５１の構成材料としては、特に限定されないが、絶縁性を有し、かつ、内部空間Ｓを気密空間とするのに適した材料、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、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などを用いることができる。
【００６５】
また、ベース５１は、凹部５１１の底面よりも上側であって、凹部５１１の底面の外周を囲むように形成されている段差部５１２を有している。この段差部５１２の上面には、図５に示すように、接続電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆが設けられている。これらの接続電極６２ａ、６２ｂ、６２ｃ、６２ｄ、６２ｅ、６２ｆ（以下、「接続電極６２ａ〜６２ｆ」ともいう）は、それぞれ、ベース５１を貫通する図示しない貫通電極を介して、ベース５１の下面に設けられた外部実装電極６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、６１ｅ、６１ｆ（以下、「外部実装電極６１ａ〜６１ｆ」ともいう）に電気的に接続されている。
【００６６】
接続電極６２ａ〜６２ｆおよび外部実装電極６１ａ〜６１ｆ等の構成材料としては、特に限定されず、例えば、金（Ａｕ）、金合金、白金（Ｐｔ）、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銀（Ａｇ）、銀合金、クロム（Ｃｒ）、クロム合金、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）、コバルト（Ｃｏ）、亜鉛（Ｚｎ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属材料が挙げられる。
【００６７】
また、ベース５１の上端面には、枠状（環状）のシールリング５３が設けられている。このシールリング５３は、例えば、コバール等の金属材料で構成され、ろう付け等によりベース５１に対して接合されている。このようなシールリング５３を介してベース５１にシーム溶接等によりリッド５２が接合されている。
【００６８】
図４および図６に示すように、リッド５２は、板状をなす本体部５４と、本体部５４上に設けられている筒状の突出部５５と、突出部５５の内側に形成された孔５５１（開口）を塞いでいる窓部５６と、を有している。
【００６９】
本体部５４は、突出部５５を支持している第１部分５４ａと、ベース５１（より具体的にはシールリング５３を介してベース５１）に接合されている第２部分５４ｂと、第１、第２部分５４ａ、５４ｂ間を繋いでいる第３部分５４ｃと、を有している。この本体部５４の板面５４０（上面）は、発光素子３から出射された光ＬＬの光軸ａを法線とする面と平行である。ここで、第２、第３部分５４ｂ、５４ｃの厚さｔ２、ｔ３は、それぞれ、第１部分５４ａの厚さｔ１よりも薄くなっている。また、第２部分５４ｂの厚さｔ２および第３部分５４ｃの厚さｔ３は、互いに等しい。本実施形態では、本体部５４の厚さｔ２の外周部を平面視でシールリング５３の内周縁５３１を境界として２つの部分に分けて捉えたとき、その２つの部分のうち、外側の部分が第２部分５４ｂであり、内側の部分が第３部分５４ｃであるとも言える。また、第１部分５４ａの外周部は、第３部分５４ｃに向けて厚さが連続的に薄くなっており、これにより、第１部分５４ａの上面および下面が第３部分５４ｃの上面および下面と連続的に繋がっている。また、第１部分５４ａには、その厚さ方向に貫通している孔５４１が形成されている。この孔５４１は、発光素子３からの光ＬＬの少なくとも一部を通過させる。このような本体部５４の構成材料としては、特に限定されないが、金属材料が好適に用いられ、その中でも、ベース５１の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料を用いることが好ましい。したがって、例えば、ベース５１をセラミックス基板とした場合には、本体部５４の構成材料としてはコバール等の合金を用いることが好ましい。
【００７０】
突出部５５は、平面視で、第１部分５４ａの中央部に設けられていて、第１部分５４ａ内に包含されている。この突出部５５は、その内側に、前述した本体部５４の孔５４１に連通している孔５５１と、孔５５１に対して孔５４１とは反対側で孔５５１に連通している孔５５２と、を有している。これら孔５５１、５５２は、それぞれ、発光素子３からの光ＬＬの少なくとも一部を通過させる。ここで、孔５５２の幅（径）は、孔５５１の幅（径）よりも大きくなっており、これにより、孔５５１と孔５５２との間には、段差部５５３が形成されている。この段差部５５３は、前述した本体部５４の板面５４０に対して傾斜角度θで傾斜している。本実施形態では、段差部５５３は、リッド５２の長手方向での一方側（図４および図６中の右側）を向くように傾斜している。また、図６に示すように、突出部５５の外周面には、円筒面に沿った１対の曲面部５５５と、この１対の曲面部５５５間に設けられている平坦な１対の平坦部５５４と、を有する。１対の平坦部５５４は、平面視で本体部５４の第１部分５４ａの外形に沿っている。
【００７１】
このような突出部５５の構成材料としては、本体部５４の構成材料と異なっていてもよいが、本体部５４の構成材料と線膨張係数が近似する金属材料を用いることが好ましく、本体部５４の構成材料と同じであることがより好ましい。また、突出部５５は、本体部５４とは別体で形成され、公知の接合方法により接合してもよいし、金型等を用いて本体部５４と一体で（一括して）形成してもよい。
【００７２】
孔５５２の内部には、光ＬＬを透過する板状の部材で構成された窓部５６が設置されている。窓部５６は、前述した段差部５５３上に公知の接合法により接合され、前述した突出部５５の孔５５１の孔５５２側の開口を塞いでいる。ここで、前述したように段差部５５３が本体部５４の板面５４０に対して傾斜角度θで傾斜しているため、窓部５６も、本体部５４の板面５４０に対して傾斜角度θで傾斜している。したがって、本実施形態では、窓部５６の発光素子３側の面５６０（下面）および発光素子３とは反対側の面（上面）も、リッド５２の長手方向での一方側（図４および図６中の右側）を向くように傾斜している。この窓部５６は、発光素子３からの光ＬＬに対する透過性を有する。このような窓部５６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ガラス材料等が挙げられる。なお、窓部５６は、レンズ、減光フィルター等の光学部品であってもよい。
【００７３】
また、窓部５６の平面視形状は、特に限定されないが、本実施形態は６角形である。窓部５６の平面視形状が６角形であることにより、窓部５６の平面視形状が４角形である場合に比べ、窓部５６の面積が小さくても、孔５５１の円形をなす開口を的確に塞ぐことができる。また、窓部５６の平面視形状が円形である場合に比べ、例えば、１つの基板（母板）から複数の窓部５６を切り出して形成する場合、無駄になる部分が少なく、より多くの窓部５６を形成することができる。
【００７４】
このようなリッド５２は、図４に示すように、本体部５４および突出部５５が前述した光学系ユニット３０のホルダー３０４に係合して位置決めされる。より具体的には、突出部５５がホルダー３０４の貫通孔３０５内に挿入されて、本体部５４の板面５４０がホルダー３０４の位置決め面３０６に当接することで、発光素子３の光軸ａ方向でのリッド５２および発光素子モジュール１の位置決めがなされる。また、突出部５５がホルダー３０４の貫通孔３０５内に挿入された状態で突出部５５の側面（より具体的には、前述した１対の曲面部５５５）が貫通孔３０５の内壁面に当接することで、発光素子３の光軸ａに対して垂直な方向でのリッド５２および発光素子モジュール１の位置決めがなされる。
【００７５】
このようなパッケージ５のベース５１の凹部５１１の底面には、ペルチェ素子２が配置されている。ペルチェ素子２は、ベース５１に対して例えば接着剤により固定されている。ペルチェ素子２は、図４に示すように、１対の基板２１、２２と、これらの基板２１、２２間に設けられている接合体２３と、を有する。基板２１、２２は、それぞれ、金属材料、セラミックス材料等の熱伝導性に優れる材料で構成されている。また、基板２１、２２の表面には、それぞれ、必要に応じて、絶縁膜が設けられている。このような基板２１の下面は、パッケージ５のベース５１に固定され、一方、基板２１の上面には、図５に示すように、１対の端子２４、２５が設けられている。また、基板２２は、１対の端子２４、２５を露出するように設けられている。そして、１対の端子２４、２５は、ワイヤー配線（ボンディングワイヤー）である配線８１ａ、８１ｂを介して、パッケージ５に設けられた接続電極６２ａ、６２ｂに電気的に接続されている。接合体２３は、１対の端子２４、２５からの通電によりペルチェ効果を生じる互いに異なる２種の金属または半導体の接合体を複数含んで構成されている。
【００７６】
このようなペルチェ素子２は、接合体２３で生じるペルチェ効果により、基板２１、２２のうち、一方の基板が発熱側、他方が吸熱側となる。ここで、ペルチェ素子２は、供給される電流の向きにより、基板２１が発熱側となるとともに基板２２が吸熱側となる状態と、基板２１が吸熱側となるとともに基板２２が発熱側となる状態と、を切り換えることができる。そのため、環境温度の範囲が広くても、発光素子３等を所望の温度（目標温度）に温度調節することができる。これにより、温度変化による悪影響（例えば、光ＬＬの波長変動）をより低減することができる。ここで、発光素子３の目標温度は、発光素子３の特性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、３０℃以上４０℃以下程度である。発光素子３の温度をこの目標温度に保つべく、温度センサー４からの情報に基づいて、ペルチェ素子２を適時作動させ、発光素子３を加温したり、冷却したりする。
【００７７】
また、ペルチェ素子２は、基板２２の上面に設けられている金属層２６を有する。この金属層２６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ており、この金属層２６の上面には、発光素子３、温度センサー４および中継部材７１、７２が配置されている。
【００７８】
発光素子３は、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である。半導体レーザーは、直流バイアス電流に高周波信号を重畳して（変調を掛けて）用いることにより、波長の異なる２種の光を出射させることができる。この発光素子３は、図示しない１対の端子を有しており、この１対の端子は、一方の端子が駆動信号用の端子であり、他方の端子が接地用の端子である。駆動信号用の端子は、配線８２ａ、中継部材７１および配線８２ｂを介して、パッケージ５に設けられた接続電極６２ｃに電気的に接続されている。一方、接地用の端子は、配線８２ｃ、金属層２６および配線８２ｄを介して、パッケージ５に設けられた接続電極６２ｄに電気的に接続されている。
【００７９】
温度センサー４は、例えば、サーミスタ、熱電対等の温度検出素子である。この温度センサー４は、図示しない１対の端子を有しており、この１対の端子は、一方の端子が検出信号用の端子であり、他方の端子が接地用の端子である。検出信号用の端子は、配線８３ａ、中継部材７２および配線８３ｂを介して、パッケージ５に設けられた接続電極６２ｅに電気的に接続されている。一方、接地用の端子は、金属層２６および配線８３ｃを介して、パッケージ５に設けられた接続電極６２ｆに電気的に接続されている。
【００８０】
配線８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄ、８３ａ、８３ｂ、８３ｃは、それぞれ、ワイヤー配線（ボンディングワイヤー）である。ここで、配線８２ｂが複数のワイヤー配線で構成されている。これにより、配線８２ｂの電気抵抗を小さくし、発光素子３に供給する駆動信号の損失を低減することができる。同様の観点から、配線８２ｃ、８２ｄもそれぞれ複数のワイヤー配線で構成されている。
【００８１】
中継部材７１は、絶縁性を有する基部７１１と、基部７１１の上面に設けられている導電性の配線層７１２と、を有している。基部７１１は、例えば、セラミックス材料で構成されている。この基部７１１の下面には、図示しない金属層が接合されているとともに、この金属層がろう材等の接合材（図示せず）を介して金属層２６に接合されている。また、配線層７１２は、前述した接続電極６２ａ〜６２ｆ等と同様の材料で構成されている。また、配線層７１２は、長手形状をなし、基部７１１の上面の一部に形成されている。これにより、配線層７１２と金属層２６との間の静電容量を小さくし、発光素子３に供給する駆動信号として高周波信号を用いても、駆動信号の損失を低減することができる。また、基部７１１の大きさをある程度確保し、その結果、中継部材７１を実装しやすくすることができる。
【００８２】
このような中継部材７１等を経由して、発光素子３と接続電極６２ｃ、６２ｄとの電気的な接続を行うことにより、配線８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄもペルチェ素子２により温度調節される。そのため、かかる配線８２ａ、８２ｂ、８２ｃ、８２ｄの温度変動が低減され、それに伴って、発光素子３の温度変動も低減することができる。
【００８３】
中継部材７２は、前述した中継部材７１と同様に構成することができる。ただし、温度センサー４には高周波信号を用いないため、中継部材７２が有する配線層は、基部の上面の全域にわたって設けられていてもよい。
【００８４】
このような中継部材７２等を経由して、温度センサー４と接続電極６２ｅ、６２ｆの電気的接続を行うことにより、配線８３ａ、８３ｂ、８３ｃもペルチェ素子２により温度調節される。そのため、かかる配線８３ａ、８３ｂ、８３ｃの温度変動が低減され、それに伴って、温度センサー４の温度変動も低減することができる。すなわち、温度センサー４が接続電極６２ｅ、６２ｆからの熱の影響を受け難くすることができる。そのため、温度センサー４の検出精度を高めることができ、その結果、発光素子３の温度を高精度に制御することができる。
【００８５】
以上説明したような発光素子モジュール１は、図４に示すように、光ＬＬを出射する発光素子３と、発光素子３が収納されている凹部５１１を有するベース５１と、凹部５１１の開口を覆ってベース５１に接合されているリッド５２と、を備えている。また、リッド５２は、ベース５１とは反対側に突出して設けられ、光ＬＬを通過させる孔５５１を有する突出部５５と、突出部５５の孔５５１を塞いで設けられ、光ＬＬを透過させる窓部５６と、を有している。そして、窓部５６の発光素子３側の面５６０（下面）は、光ＬＬの光軸ａを法線とする面、すなわち本体部５４の板面５４０に対して傾斜している。
【００８６】
このような本発明の発光素子モジュール１によれば、窓部５６の発光素子３側の面５６０が光ＬＬの光軸ａを法線とする面（板面５４０）に対して傾斜しているため、発光素子３からの光ＬＬが窓部５６で反射して発光素子３に戻る戻り光を少なくすることができる。さらに、窓部５６が突出部５５に設けられているため、窓部５６と発光素子３との離間距離を大きくすることができる。そのため、発光素子３からの光ＬＬが進行するに伴って光量密度が低くなることと相まって、戻り光を効果的に少なくすることができる。また、発光素子モジュール１は、窓部５６を突出部５５に設けることで、例えばリッド５２が突出部５５を有さずに、ベース５１の凹部５１１を大きく（深く）して窓部５６と発光素子３との離間距離を大きくする場合に比べ、発光素子モジュール１全体を小型にすることができる。このようなことから、発光素子モジュール１によれば、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子３に与える影響を低減することができる。
【００８７】
また、光ＬＬの光軸ａを法線とする面に対する窓部５６の発光素子３側の面５６０の傾斜角度θは、５°以上４５°以下の範囲内であることが好ましく、７°以上４０°以下の範囲内であることがより好ましく、１０°以上３０°以下の範囲内であることがさらに好ましい。特に、本実施形態では、傾斜角度θは、１５°である。傾斜角度θが前述の範囲内であることにより、窓部５６の必要な光学特性（例えば、光ＬＬの十分な透過度）を発揮させつつ、戻り光が発光素子３に与える影響（例えば、温度上昇による光ＬＬの波長変動）を低減することができる。
【００８８】
なお、窓部５６の発光素子３側の面５６０の傾斜方向は、図示に限定されず、例えば、図６において、窓部５６を時計まわりに３０°、６０°、９０°、１８０°、２１０°回転した状態に配置したものでもよい。
【００８９】
また、前述したように、突出部５５の孔５５１の内壁面には、光ＬＬの光軸ａを法線とする面に対して傾斜し、窓部５６を支持している段差部５５３を有している。これにより、突出部５５に対して窓部５６を適正な位置および前述の傾斜角度θで設けることが容易となる。
【００９０】
ここで、前述したように、発光素子３が出射する光ＬＬは、所定の放射角（光ＬＬの光軸ａを中心軸とした拡がり角度）をもって拡がって出射される。そして、孔５５１のベース５１側の開口に沿った面における光ＬＬのピーク強度の１／ｅ2（ｅは自然対数の底）の強度での幅（径）をＷ［ｍｍ］としたとき、孔５５１のベース５１側の開口の幅Ｌ（径）［ｍｍ］は、Ｗ＜Ｌ＜２０×Ｗの範囲内を満足することが好ましく、２×Ｗ＜Ｌ＜１８×Ｗの範囲内を満足することがより好ましく、５×Ｗ＜Ｌ＜１５×Ｗの範囲内を満足することがさらに好ましい。特に、本実施形態では、幅Ｌは、５．４×Ｗである。幅Ｌが前述の範囲内であることにより、突出部５５の過度な大型化を低減しつつ、発光素子３から出射された光ＬＬのうちエネルギー密度の変化が大きい外周部を除く中央部を孔５５１内に効率よく入射させることができる。
【００９１】
また、前述したように、リッド５２は、突出部５５を支持している第１部分５４ａと、ベース５１に接合され、第１部分５４ａよりも厚さが薄い第２部分５４ｂとを有する。このように、ベース５１に接合される第２部分５４ｂが第１部分５４ａよりも薄いことで、リッド５２とベース５１との接合をシーム溶接等により容易に行うことができる。また、第１部分５４ａが第２部分５４ｂよりも厚いことで、リッド５２の必要な機械的強度を確保することができる。また、第１部分５４ａが第２部分５４ｂよりも厚いことで、リッド５２とベース５１とを接合する際に第１部分５４ａに生じる応力を低減して、突出部５５から窓部５６が離脱することを低減することができる。
【００９２】
また、前述したように、突出部５５の外周面は、光ＬＬの光軸ａに沿った方向から見て、第１部分５４ａの外形に沿っている平坦な平坦部５５４を有する。特に、本実施形態では、突出部５５の外周面が、１対の平坦部５５４を有している。これにより、リッド５２の第２部分５４ｂとベース５１とを接合する際、突出部５５が邪魔になることを低減することができるので、リッド５２とベース５１との接合をより容易に行うことができる。また、本実施形態では、１対の平坦部５５４に間に１対の曲面部５５５が設けられている。このような曲面部５５５を有することにより、突出部５５の必要な機械的強度を確保することができる。
【００９３】
以上、原子発振器１０について説明した。このような原子発振器１０は、前述したような発光素子モジュール１を備える。これにより大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子３に与える影響を低減することができる。このため、発光素子３からの光ＬＬの波長変動を低減し、光ＬＬを利用して優れた発振特性を有する原子発振器１０を実現することができる。
【００９４】
また、前述したように、原子発振器１０は、発光素子３からの光ＬＬを通過させる「光学素子」である減光フィルター３０１、レンズ３０２および１／４波長板３０３と、これらを保持しているホルダー３０４とを備える。そして、ホルダー３０４は、発光素子モジュール１が備える突出部５５を挿通可能な貫通孔３０５を有する。これにより、ホルダー３０４の貫通孔３０５に突出部５５を挿通することで、発光素子モジュール１とホルダー３０４との相対的な位置決めを簡単かつ高精度に行うことができる。そのため、発光素子モジュール１から出射された光ＬＬを減光フィルター３０１に適正に入射させることができる。また、このように本体部５４および突出部５５がホルダー３０４に接触することで、金属材料で構成されている放熱性に優れたホルダー３０４からの放熱によりリッド５２の温度上昇を低減することもできる。
【００９５】
＜第２実施形態＞
図７は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの発光素子および窓部を示す概略図である。図８は、窓部の中心と光の光軸とが一致している状態を示す図である。図９は、図７に示す窓部の配置の変形例を示す概略図である。
なお、以下の説明では、第２実施形態に関し、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７、図８および図９において、前述した実施形態と同様の構成は、同一符号を付している。
【００９６】
図７に示す発光素子モジュール１Ａでは、窓部５６Ａの幾何学的な中心Ｏ５６が、光ＬＬの光軸ａと一致しておらず、光軸ａに対してずれている。なお、窓部５６Ａは、第１実施形態における窓部５６と同様に、平面視形状が６角形である平板状の部材であり、面５６０が光軸ａを法線とする面に対して傾いている。また、窓部５６Ａの側面５６３（外周面）の一部は、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置している。具体的には、窓部５６Ａの面５６０（入射側の面）の縁５６０１（外周）が、その全周に亘って、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置している。なお、光束Ｌ１は、放射角θ１で引いた線の内側である。「放射角」とは、上述したように、光ＬＬのピーク強度の１／ｅ2での角度のことを言う。ただし、光ＬＬの断面強度分布がガウス分布をなさない場合には、「放射角」とは、光ＬＬのピーク強度の半分での角度のことを言う。
【００９７】
ここで、窓部５６Ａを図８の２点鎖線で示す状態から図８中の実線で示す状態にすると、すなわち、中心Ｏ５６を光軸ａ上に位置させたまま中心Ｏ５６の位置を変更せずに窓部５６Ａを傾斜させると、光ＬＬに窓部５６Ａを通過しない部分が生じる。図８では、窓部５６Ａの発光素子３に対して遠位の部分（図８中の実線で示す窓部５６Ａの左側の部分）において、光ＬＬが窓部５６Ａを通過しない。光ＬＬの窓部５６Ａを通過しない部分は、リッド５２の窓部５６Ａ以外の部分に吸収または反射されることがある（図４参照）。これにより、窓部５６Ａから出射する光ＬＬの量（光量）が減ったり、光ＬＬの窓部５６Ａを通過しない部分が乱反射して発光素子３や原子セル２０１に届いて想定しない影響を与えたりすることがある（図２および図３参照）。
【００９８】
このような光ＬＬの窓部５６Ａを通過しない部分による影響等を低減するため、本実施形態では、上述したように、窓部５６Ａを図７に示すように配置している。図７に示す窓部５６Ａの位置は、図８に実線で示す窓部５６Ａの位置から、窓部５６Ａを矢印Ａ１方向に移動させることで実現できる。
【００９９】
具体的には、上述したように、窓部５６Ａの中心Ｏ５６は、光ＬＬの光軸ａに対してずれている。これにより、窓部５６Ａの大きさ（面５６０の平面積）を図８中の２点鎖線で示す窓部５６Ａおよび図８中の実線で示す窓部５６Ａの大きさから変更せずとも、窓部５６Ａの面５６０の縁５６０１を、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置させることができる。すなわち、最小の窓部５６Ａの大きさで、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に面５６０の縁５６０１を位置させることができる。これにより、窓部５６Ａの大型化を低減しつつ、窓部５６Ａを通過しない光ＬＬが生じることを低減することができる。そのため、光ＬＬ（具体的には、光ＬＬの最大光量強度の１／ｅ2または１／２以上となる部分）を適切に窓部５６Ａに通過させることができる。その結果、窓部５６Ａから出る光ＬＬの光量の減少や、窓部５６Ａから外れた光ＬＬが乱反射して発光素子３等に悪影響を及ぼすことを低減することができる。また、窓部５６Ａの大きさを小さくすることができるため、１つの基板（例えばシート状のガラス基板）から多数の窓部５６Ａを製造することができる。そのため、低コスト化や生産性の向上を図ることができる。
【０１００】
なお、窓部５６Ａの中心Ｏ５６を光軸ａ上に位置させたまま、窓部５６Ａの大きさ（面５６０の平面積）を大きくすることにより、縁５６０１を光束Ｌ１の外側に位置させてもよい。
【０１０１】
図９に、本実施形態の窓部５６Ａの変形例を示す。図９では、窓部５６Ａの側面５６３（側面５６３の全域）は、光ＬＬの光束Ｌ１よりも外側に位置している。別の言い方をすると、面５６０の縁５６０１と、面５６１（出射側の面）の縁５６１１とは、それぞれ、光ＬＬの光束Ｌ１よりも外側に位置している。これにより、窓部５６Ａの両主面（面５６０、５６１）内に光ＬＬを通過させることができるので、窓部５６Ａの側面５６３での光ＬＬの乱反射を低減することができる。
【０１０２】
ここで、窓部の側面５６３とは、両主面（面５６０、５６１）を除く面であり、かつ、両主面（面５６０、５６１）を繋ぐ面のことを言う。面５６０は、窓部５６Ａの発光素子３側に位置し、光ＬＬが入射する主面である。一方、面５６１は、窓部５６Ａの発光素子３とは反対側に位置し、光ＬＬが出射する主面である。
また、側面５６３が光束Ｌ１の外側に位置していることは、側面５６３の一部が光束Ｌ１の外側に位置している場合を含む。
【０１０３】
以上説明したような、図７および図９に示す窓部５６Ａによっても、発光素子３からの光ＬＬが窓部５６Ａで反射して発光素子３に戻る戻り光を少なくすることができる。
【０１０４】
＜第３実施形態＞
図１０は、本発明の第３実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの発光素子および窓部を示す概略図である。図１１は、図１０に示す窓部の変形例を示す概略図である。
なお、以下の説明では、第３実施形態に関し、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１０および図１１において、前述した実施形態と同様の構成は、同一符号を付している。
【０１０５】
図１０に示す発光素子モジュール１Ｂでは、窓部５６Ｂの両主面（面５６０、５６１）にコーティング膜５６５、５６６が設けられている。なお、窓部５６Ｂは、図９に示す窓部５６Ａと同様の構成である。コーティング膜５６５、５６６は、例えば、反射防止膜（ＡＲコート）で構成されている。これにより、発光素子３からの光ＬＬが窓部５６Ｂで反射することを低減することができる。そのため、窓部５６Ｂを通過する光ＬＬの光量の低下を低減することができるので、原子セル２０１へ届く光ＬＬの光量を増大させることができる（図２および図３参照）。なお、コーティング膜５６５、５６６は、反射防止膜に限らず、他の機能を備える膜で構成されていてもよい。
【０１０６】
コーティング膜５６５は、窓部５６Ｂの面５６０（入射側の面）のほぼ全域（縁５６０１を除く部分）に設けられている。同様に、コーティング膜５６６は、面５６１（出射側の面）のほぼ全域（縁５６１１を除く部分）に設けられている。また、コーティング膜５６５の中心Ｏ５６５およびコーティング膜５６６の中心Ｏ５６６は、窓部５６Ｂの中心軸Ａ５６上に位置している。また、中心Ｏ５６５、Ｏ５６６は、それぞれ、光軸ａ上に位置しておらず、光軸ａに対してずれている。中心軸Ａ５６は、窓部５６Ｂの中心Ｏ５６を通り、窓部５６Ｂの厚さ方向に沿った軸である。
【０１０７】
また、コーティング膜５６５の縁５６５１は、その全周に亘って、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置している。同様に、コーティング膜５６６の縁５６６１は、その全周に亘って、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置している。これにより、コーティング膜５６５、５６６に対して光ＬＬをより適切に通過させることができるので、窓部５６Ｂからの発光素子３への反射光等を少なくすることができる。そのため、原子セル２０１へ届く光ＬＬの光量を増大させることができる。また、反射光が発光素子３や原子セル２０１に届いて悪影響を及ぼすことを低減することができる。
【０１０８】
図１１に、本実施形態のコーティング膜５６５、５６６を備える窓部５６Ｂの変形例を示す。図１１では、コーティング膜５６５、５６６は、それぞれ光ＬＬが通過する領域に応じて配置されている。具体的には、コーティング膜５６５の中心Ｏ５６５は、窓部５６Ｂの中心軸Ａ５６に対して図１１中右側に位置している。一方、コーティング膜５６６の中心Ｏ５６６は、窓部５６Ｂの中心軸Ａ５６に対して図１１中左側に位置している。すなわち、コーティング膜５６５の中心Ｏ５６５とコーティング膜５６６の中心Ｏ５６６とは、中心軸Ａ５６を挟んで中心軸Ａ５６に対して互いに反対方向にずれていている。
【０１０９】
以上説明したような、図１０および図１１に示すコーティング膜５６５、５６６が設けられた窓部５６Ｂによっても、発光素子３からの光ＬＬが窓部５６Ｂで反射して発光素子３に戻る戻り光を少なくすることができる。
【０１１０】
なお、コーティング膜５６５、５６６のいずれか一方は、適宜省略してもよい。ただし、コーティング膜５６５、５６６の双方を設けることで、反射光による悪影響を低減する効果をより高めることができる。
【０１１１】
＜第４実施形態＞
図１２は、本発明の第４実施形態に係る原子発振器が備える発光素子モジュールの窓部と光学系ユニットとを示す概略図である。
なお、以下の説明では、第４実施形態に関し、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は、同一符号を付している。
【０１１２】
図１２に示すように、原子発振器１０Ｃでは、光学系ユニット３０が有する減光フィルター３０１Ｃの幾何学的な中心Ｏ３０１は、光軸ａと一致しておらず、光軸ａに対してずれている。なお、減光フィルター３０１Ｃは、第１実施形態における減光フィルター３０１と同様に、平板状の部材であり、光軸ａを法線とする面に対して傾斜している。また、減光フィルター３０１Ｃの側面３０１５（外周面）は、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置している。別の言い方をすると、減光フィルター３０１Ｃの窓部５６Ａ側の面３０１１の縁３０１２と、減光フィルター３０１Ｃの窓部５６Ａとは反対側の面３０１３の縁３０１４とは、それぞれ、光ＬＬの光束Ｌ１よりも外側に位置している。
【０１１３】
ここで、図１２に示すように、発光素子３と「光学素子」としての減光フィルター３０１Ｃとの間に窓部５６Ａが設けられている。そして、減光フィルター３０１Ｃの窓部５６Ａ側の面３０１１は、光ＬＬの光軸ａを法線とする面に対して傾斜しており、減光フィルター３０１Ｃの中心Ｏ３０１は、光ＬＬの光軸ａに対してずれている。これにより、窓部５６Ａと同様に、減光フィルター３０１Ｃの大きさ（面３０１１の平面積）を過剰に大きくしなくても、減光フィルター３０１Ｃの側面３０１５を、光ＬＬの光束Ｌ１の外側に位置させることができる。そのため、減光フィルター３０１Ｃの大型化を低減しつつ、減光フィルター３０１Ｃから出る光ＬＬの光量の低下をより効果的に低減することができる。その結果、原子発振器１０Ｃの大型化を低減しつつ、原子セル２０１に届く光ＬＬの光量を増加させることで光ＬＬを利用した優れた発振特性を発揮することができる。
【０１１４】
このように、光ＬＬが放射角を有する範囲内に配置される「光学素子」が光軸ａに対して傾斜している場合には、光軸ａに対して「光学素子」の幾何学的な中心をずらすことが有効である。そのため、このような範囲内に窓部５６Ａや減光フィルター３０１Ｃ以外の「光学素子」が光軸ａに対して傾斜して配置されている場合にも、その「光学素子」の幾何学的な中心を光軸ａに対してずれた位置に配置することが有効である。
【０１１５】
また、光ＬＬがレンズ３０２を通過した後の領域であっても再度光ＬＬが放射角を持った場合（例えば平行光がレンズを通過して放射角を持った場合）には、その放射角を持った光ＬＬを通過させる「光学素子」の幾何学的な中心についても光軸ａに対してずれた位置に配置することが好ましい。
以上説明したような、図１２に示す減光フィルター３０１Ｃを備える原子発振器１０Ｃによっても、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子３に与える影響を低減することができるため、質の高い光ＬＬを利用した特性の高い原子発振器１０Ｃを実現することができる。
【０１１６】
２．電子機器
以上説明したような発光素子モジュール１、１Ａ、１Ｂおよび原子発振器１０、１０Ｃ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。
【０１１７】
図１３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。
【０１１８】
図１３に示す測位システム１１００は、ＧＰＳ衛星１２００と、基地局装置１３００と、ＧＰＳ受信装置１４００とで構成されている。
ＧＰＳ衛星１２００は、測位情報（ＧＰＳ信号）を送信する。
【０１１９】
基地局装置１３００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１３０１を介してＧＰＳ衛星１２００からの測位情報を高精度に受信する受信装置１３０２と、この受信装置１３０２で受信した測位情報をアンテナ１３０３を介して送信する送信装置１３０４とを備える。
【０１２０】
ここで、受信装置１３０２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１０（発光素子モジュール１）を備える電子機器である。また、受信装置１３０２で受信された測位情報は、リアルタイムで送信装置１３０４により送信される。
【０１２１】
ＧＰＳ受信装置１４００は、ＧＰＳ衛星１２００からの測位情報をアンテナ１４０１を介して受信する衛星受信部１４０２と、基地局装置１３００からの測位情報をアンテナ１４０３を介して受信する基地局受信部１４０４とを備える。
【０１２２】
以上のような測位システム１１００が備える「電子機器」である受信装置１３０２は、前述した発光素子モジュール１（または発光素子モジュール１Ａ、１Ｂ）を備える。これにより、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子３に与える影響を低減することができる。このため、発光素子３からの光ＬＬを利用した特性の高い受信装置１３０２を実現することができる。
【０１２３】
なお、本発明の発光素子モジュールを備える電子機器は、前述したものに限定されず、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、地上デジタル放送、携帯電話基地局等に適用することができる。
【０１２４】
３．移動体
図１４は、本発明の移動体の一例を示す図である。
【０１２５】
この図において、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１０（発光素子モジュール１）が内蔵されている。
【０１２６】
以上のような移動体１５００は、前述した発光素子モジュール１（または発光素子モジュール１Ａ、１Ｂ）を備える。これにより、大型化を低減しつつ、戻り光が発光素子３に与える影響を低減することができる。このため、発光素子３からの光ＬＬを利用した特性の高い移動体１５００を実現することができる。
【０１２７】
以上、本発明の発光素子モジュール、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。
【０１２８】
また、本発明の各部の構成は、前述した実施形態の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。
【０１２９】
また、前述した実施形態では、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果を利用してセシウム等を共鳴遷移させる原子発振器に本発明を適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されず、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用してルビジウム等を共鳴遷移させる原子発振器にも適用可能である。
【０１３０】
また、前述した実施形態では、本発明の発光素子モジュールを原子発振器に用いた場合を例に説明したが、これに限定されず、発光素子を用いるあらゆるデバイスに用いることができる。例えば、本発明の発光素子モジュールは、磁気センサー、量子メモリー等にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…発光素子モジュール、２…ペルチェ素子、３…発光素子、４…温度センサー、５…パッケージ、１０…原子発振器、２０…原子セルユニット、２１…基板、２２…基板、２３…接合体、２４…端子、２５…端子、２６…金属層、３０…光学系ユニット、４０…支持部材、５０…制御ユニット、５１…ベース、５２…リッド、５３…シールリング、５４…本体部、５４ａ…第１部分、５４ｂ…第２部分、５４ｃ…第３部分、５５…突出部、５６…窓部、６０…パッケージ、６１ａ…外部実装電極、６１ｂ…外部実装電極、６１ｃ…外部実装電極、６１ｄ…外部実装電極、６１ｅ…外部実装電極、６１ｆ…外部実装電極、６２ａ…接続電極、６２ｂ…接続電極、６２ｃ…接続電極、６２ｄ…接続電極、６２ｅ…接続電極、６２ｆ…接続電極、７１…中継部材、７２…中継部材、８１ａ…配線、８１ｂ…配線、８２ａ…配線、８２ｂ…配線、８２ｃ…配線、８２ｄ…配線、８３ａ…配線、８３ｂ…配線、８３ｃ…配線、２０１…原子セル、２０２…受光素子、２０３…ヒーター、２０４…温度センサー、２０５…コイル、２０６…パッケージ、２０７…窓部、３０１…減光フィルター（光学素子）、３０２…レンズ（光学素子）、３０３…１／４波長板（光学素子）、３０４…ホルダー（放熱部材）、３０５…貫通孔、３０６…位置決め面、４０１…設置面、４０２…段差部、４０３…設置面、４０４…段差部、５０１…温度制御部、５０２…光源制御部、５０３…磁場制御部、５０４…温度制御部、５０５…回路基板、５０６ａ…コネクター、５０６ｂ…コネクター、５０７ａ…リジット配線基板、５０７ｂ…リジット配線基板、５０８ａ…フレキシブル配線基板、５０８ｂ…フレキシブル配線基板、５０９…リードピン、５１１…凹部、５１２…段差部、５３１…内周縁、５４０…板面、５４１…孔、５５１…孔、５５２…孔、５５３…段差部、５５４…平坦部、５５５…曲面部、５６０…面、７１１…基部、７１２…配線層、１１００…測位システム、１２００…ＧＰＳ衛星、１３００…基地局装置、１３０１…アンテナ、１３０２…受信装置、１３０３…アンテナ、１３０４…送信装置、１４００…ＧＰＳ受信装置、１４０１…アンテナ、１４０２…衛星受信部、１４０３…アンテナ、１４０４…基地局受信部、１５００…移動体、１５０１…車体、１５０２…車輪、５０５１…貫通孔、ＬＬ…光、Ｓ…内部空間、ａ…光軸、θ…傾斜角度、Ｌ…幅、ｔ１…厚さ、ｔ２…厚さ、ｔ３…厚さ、１Ａ…発光素子モジュール、１Ｂ…発光素子モジュール、１０Ｃ…原子発振器、５６Ａ…窓部、５６Ｂ…窓部、３０１Ｃ…減光フィルター、５６１…面、５６３…側面、５６５…コーティング膜、５６６…コーティング膜、３０１１…面、３０１２…縁、３０１３…面、３０１４…縁、３０１５…側面、５６０１…縁、５６１１…縁、５６５１…縁、５６６１…縁、Ａ１…矢印、Ａ５６…中心軸、Ｌ１…光束、Ｏ３０１…中心、Ｏ５６…中心、Ｏ５６５…中心、Ｏ５６６…中心、θ１…放射角
【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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