(57)【要約】【課題】小型化、低背化を図り、外部磁気の影響や温度干渉による光軸のずれによる発振特性の不安定化などを抑制し、安定した発振特性の持続可能な原子発振器を提供する。【解決手段】原子発振器１０は、金属原子が封入されているガスセル２１と、ガスセル２１と並んで配置され、金属原子に励起光を射出する光源２２と、ガスセル２１と光源２２との間に配置されているガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル２１とガスセル側磁気遮蔽部３を挟んで配置されている外側磁気遮蔽部５と、を備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属原子が封入されているガスセルと、
前記ガスセルと並んで配置され、前記金属原子に励起光を射出する光源と、
前記ガスセルの外側に配置されているガスセル側磁気遮蔽部と、
前記ガスセルと、前記ガスセル側磁気遮蔽部を挟んで配置されている外側磁気遮蔽部と、を備えていることを特徴とする原子発振器。
【請求項２】
請求項１に記載の原子発振器において、
前記ガスセルと前記光源とが載置されている基板を備え、
前記外側磁気遮蔽部は、底部と、蓋部と、を含み、
前記蓋部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部を内包し、
前記底部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部との間に前記基板を挟んでいることを特徴とする原子発振器。
【請求項３】
請求項２に記載の原子発振器において、
前記底部は、平面視で、前記励起光の光軸方向の長さが、前記光軸方向に直交する方向の長さより長いことを特徴とする原子発振器。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の原子発振器において、
前記光源から射出される波長の異なる２つの光による量子干渉効果方式を用いていることを特徴とする原子発振器。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする電子機器。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の原子発振器を備えてい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、原子発振器、それを用いた電子機器、および移動体に関する。
【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。
【０００３】
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されており、このガスセルに入射した光が、アルカリ金属にどれだけ吸収されたかを反対側に設けられた検出器で検出することによって原子共鳴を検知し、検知された原子共鳴を制御系によって基準信号として出力する。このような原子発振器として、基板上にガスセルを設け、ガスセルを挟んだ両側に光（励起光）の光源と、検出部とが配置されている構成が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、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、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】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】
【０００６】
しかしながら、小型化、低背化を図ることにより、温度干渉による光軸のずれや、ガスセル内の金属原子が外部の磁気の影響を受け易いため発振特性が不安定になってしまうなどの不具合を生じる虞が大きくなってしまう。
本発明の目的は、小型化、低背化を図ることともに、外部磁場の変動などによる磁気の影響や温度干渉による光軸のずれによる発振特性の不安定化を抑制し、安定した発振特性を持続可能な原子発振器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。
【０００８】
［適用例１］本適用例に係る原子発振器は、金属原子が封入されているガスセルと、前記ガスセルと並んで配置され、前記金属原子に励起光を射出する光源と、前記ガスセルの外側に配置されているガスセル側磁気遮蔽部と、前記ガスセルと、前記ガスセル側磁気遮蔽部を挟んで配置されている外側磁気遮蔽部と、を備えていることを特徴とする。
【０００９】
本適用例の原子発振器によれば、並んで配置されたガスセルと光源との間に、ガスセル側磁気遮蔽部および外側磁気遮蔽部の二重の磁気遮蔽部が設けられていることから、磁気によるガスセル内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。このような構成とすることで、小型化を図りつつ、ガスセルへの磁気の影響を抑制することができる原子発振器を提供することが可能となる。
【００１０】
［適用例２］上記適用例に記載の原子発振器において、前記ガスセルと前記光源とが載置されている基板を備え、前記外側磁気遮蔽部は、底部と、蓋部と、を含み、前記蓋部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部を内包し、前記底部は、前記ガスセル側磁気遮蔽部との間に前記基板を挟んでいることを特徴とする。
【００１１】
本適用例によれば、外側磁気遮蔽部は、蓋部と底部を備えており、ガスセルを覆うガスセル側磁気遮蔽部を蓋部が内包し、底部が基板を挟んで配置されている。このような構成とすることで、ガスセルを覆うガスセル側磁気遮蔽部を、基板を挟んで外側磁気遮蔽部が設けられている二重の磁気遮蔽部を有する構成を容易に実現することができる。さらに、上述の構成によれば、ガスセル側磁気遮蔽部を間に挟んで基板に配置されているガスセルと光源との光軸合わせを行い、光軸が合ったところで、基板を挟んで外側磁気遮蔽部を配置することができる。このように、ガスセル、および光源が基板に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部と外側磁気遮蔽部との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセルと光源との光軸合わせを容易に行うことが可能な原子発振器を提供することができる。
【００１２】
［適用例３］上記適用例に記載の原子発振器において、前記底部は、平面視で、前記励起光の光軸方向の長さが、前記光軸方向に直交する方向の長さより長いことを特徴とする。
【００１３】
本適用例によれば、平面視で、励起光の光軸方向の底部の長さが、光軸方向に直交する方向の長さより長いことから、励起光の光軸方向の基板に当接する底部の長さが長くなる。このような底部を設けることにより、励起光の光軸方向の基板の強度を高めることができ、基板の変形を抑制することができる。これにより、基板の変形によって生じる、励起光とセルの光軸のズレを防止することが可能となる。
【００１４】
［適用例４］上記適用例に記載の原子発振器において、前記光源から射出される波長の異なる２つの光による量子干渉効果方式を用いていることを特徴とする。
【００１５】
本適用例によれば、ガスセル側磁気遮蔽部と外側磁気遮蔽部との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセルと光源との光軸合わせを容易に行うことができる量子干渉効果方式を用いた原子発振器を提供することができる。
【００１６】
［適用例５］本適用例に係る電子機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする。
【００１７】
本適用例によれば、磁気遮蔽効果の高い二重の磁気遮蔽部を備え、磁気による特性変動が抑えられた原子発振器を備えているので、安定した特性を継続することが可能な電子機器を提供することができる。
【００１８】
［適用例６］本適用例に係る移動体は、上記適用例のいずれか一例に記載の原子発振器を備えていることを特徴とする。
【００１９】
本適用例によれば、磁気遮蔽効果の高い二重の磁気遮蔽部を備え、磁気による特性変動が抑えられた原子発振器を備えているので、安定した特性を継続することが可能な移動体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面の平面図。
【図２】図１に示す原子発振器の概略構成図。
【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。
【図４】図１に示す原子発振器の光射出部（光源）および光検出部について、光射出部（光源）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。
【図５】本発明の第２実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面の平面図。
【図６】本発明の第３実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面の平面図。
【図７】本発明の第３実施形態に係る原子発振器の概略を示す正断面図。
【図８】本発明の変形例に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＤ視側面図。
【図９】ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明に係る実施形態の電子機器を用いた場合の概略構成を示す図。
【図１０】本発明に係る実施形態の原子発振器を用いた電子機器としてのクロック伝送システムの一例を示す概略構成図。
【図１１】本発明に係る実施形態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。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る原子発振器、その原子発振器を用いた電子機器および移動体の実施形態について、添付図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
（１）原子発振器
＜第１実施形態＞
先ず、第１実施形態に係る原子発振器について図１から図４を用いて説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面の平面図であり、図２は、図１に示す原子発振器の概略構成図である。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射出部（光源）および光検出部について、光射出部（光源）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。
【００２３】
図１に示す原子発振器１０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１０は、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８と、ユニット部８を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を内包する蓋部５１および基板３１を挟んで設けられている底部５２を含む外側磁気遮蔽部５と、光源２２を含む光射出部６とを備えている。ここで、ユニット部８は、ガスセル２１と、光学部品２３１，２３２と、光検出部２４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、原子発振器１０は、上記のほか、図１では図示しないが、ヒーター７５、温度センサー７６、コイル７７および制御部７を有している（図２参照）。
【００２４】
先ず、原子発振器１０の原理を簡単に説明する。原子発振器１０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。
【００２５】
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、および共鳴光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、および共鳴光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、および基底状態２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、および共鳴光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（Coherent Population Trapping）現象、または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。
【００２６】
光源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）を射出する。例えば、光源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。
【００２７】
以下、原子発振器１０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。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。
【００２８】
ここで、ガスセル２１の各窓部２１２，２１３は、前述した光源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内から射出した励起光が透過するものである。
【００２９】
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。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。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。
【００３０】
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。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。
【００３１】
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。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の外部へ射出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。
【００３２】
［光射出部］
光射出部６は、柱状の貫通孔を有する本体部３６，３７と、その貫通孔の両開口を封鎖する１対の蓋部３３，３４と、光源２２とを有する。光源２２は、本体部３６，３７と、１対の蓋部３３，３４とにより形成された内部空間に固定されている。光源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射出する機能を有する。ガスセル２１側に位置する本体部３７には、貫通孔３５が設けられており、この貫通孔３５を通って光源２２からガスセル２１に向かって励起光が射出される。
【００３３】
より具体的には、光射出部６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）を射出するものである。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。
【００３４】
この光源２２としては、前述したような励起光を射出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。
【００３５】
［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、前述した光射出部６（光源２２）とガスセル２１との間における励起光ＬＬの光路上の接続部材２９に形成された開口部２７に設けられている。本実施形態では、光源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。
【００３６】
光学部品２３１は、λ／４波長板である。これにより、光源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。
【００３７】
後述するようにコイル７７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１０の発振特性の低下をもたらす。
【００３８】
これに対し、後述するようにコイル７７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１０の発振特性を向上させることができる。
【００３９】
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、光源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。
【００４０】
なお、光源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、光源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。
【００４１】
［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、共鳴光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に接合されている。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。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。
【００４２】
［ヒーター］
図２に示すヒーター７５（図１では不図示）は、通電により発熱する発熱抵抗体（発熱部）である。ヒーター７５からの熱は、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。なお、ヒーター７５に代えて、または、ヒーター７５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。
【００４３】
［温度センサー］
図２に示す温度センサー７６（図１では不図示）は、ヒーター７５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７６の検出結果に基づいて、前述したヒーター７５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。なお、温度センサー７６は、接続部材２９上であってもよいし、ヒーター７５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７６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。
【００４４】
［コイル］
図２に示すコイル７７（図１では不図示）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１０の発振周波数の精度を高めることができる。
【００４５】
なお、コイル７７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７７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７７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とガスセル側磁気遮蔽部３との間であってもよい。
【００４６】
［接続部材］
接続部材２９は、ガスセル２１の各窓部２１２，２１３と熱的に接続されている。これにより、図示しないヒーター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。接続部材２９は、ガスセル２１を覆うように設けられ、伝熱層２１４，２１５に接触している。また、接続部材２９には、励起光ＬＬの通過領域を避けるように、開口部２７，２８が形成されている。開口部２７は、光射出部６側に配置され、前述した光学部品２３１，２３２が設けられている。また、開口部２８は、光検出部２４側に配置されている。これらにより、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。そして、接続部材２９は、ガスセル側磁気遮蔽部３に接続されている。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。
【００４７】
［ガスセル側磁気遮蔽部］
ガスセル側磁気遮蔽部３は、ユニット部８を収納し、ユニット部８に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。ガスセル側磁気遮蔽部３は、板状の基部３ｂと、有底筒状の蓋体３ａとを備え、蓋体３ａの開口が基部３ｂにより封鎖されている。これにより、ユニット部８などを収納する空間が形成されている。ガスセル側磁気遮蔽部３は、基部３ｂの内面に、ユニット部８を構成する接続部材２９が接続され、基部３ｂの外面が基板３１に接続されている。
【００４８】
蓋体３ａの接続部材２９に形成された開口部２７に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔３８が設けられている。なお、貫通孔３８には、励起光を透過し得る材料であれば、特に限定されないが、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが気密接合されていてもよい。このように、貫通孔３８が気密接合されていることで、ガスセル側磁気遮蔽部３内を気密空間とすることが可能となる。
【００４９】
なお、図１では、図示を省略しているが、ガスセル側磁気遮蔽部３には、図２に示すコイル７７なども収納されている。また、ガスセル側磁気遮蔽部３には、前述した部品以外の部品が収納されていてもよい。また、図示しないが、基部３ｂには、ガスセル側磁気遮蔽部３の外部からユニット部８への通電のための複数の配線などが設けられている。
【００５０】
蓋体３ａおよび基部３ｂの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を蓋体３ａおよび基部３ｂに用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）をガスセル側磁気遮蔽部３によって遮蔽することができる。これにより、外部からの磁気（磁場の変化）によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、原子発振器１０としての発振特性の安定化を図ることが可能となる。
【００５１】
基部３ｂには、蓋体３ａが接合され、蓋体３ａの開口が基部３ｂにより封鎖される。基部３ｂと蓋体３ａ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、基部３ｂと蓋体３ａ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。
【００５２】
また、基部３ｂと蓋体３ａとは気密的に接合されているのが好ましい。すなわち、ガスセル側磁気遮蔽部３内が気密空間であることが好ましい。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部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１０の特性を向上させることができる。特に、ガスセル側磁気遮蔽部３内は、減圧状態であることが好ましい。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部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とガスセル側磁気遮蔽部３の外部との間や、ガスセル側磁気遮蔽部３内の空間を介したヒーター７５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７５の熱が接続部材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８とガスセル側磁気遮蔽部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。
【００５３】
［外側磁気遮蔽部］
外側磁気遮蔽部５は、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部３とともにユニット部８に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部５は、底部５２と、蓋部５１とを備え、蓋部５１の開口が基板３１により封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納する空間が形成されている。
【００５４】
蓋部５１において、ガスセル側磁気遮蔽部３に設けられた貫通孔３８に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔５３が設けられている。なお、貫通孔５３は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。蓋部５１は、基板３１に接合され、蓋部５１の開口が封鎖される。基板３１と蓋部５１との接合方法としては、例えば、樹脂系接着剤、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、基板３１と蓋部５１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。
【００５５】
底部５２は、蓋部５１の接続されている面と反対側の基板３１の裏面に接続されている。つまり、底部５２は、基板３１を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向し、さらに後述する光射出部６に対向する位置まで延在して配置されている。底部５２は、図１（ｂ）に示すように、矩形状をなしており、幅方向の寸法Ｌ１より長手方向（光軸Ｒ方向）の寸法Ｌ２が長くなるように設けられている。底部５２は、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板３１の補強板としての機能も有している。前述のように、長手方向（光軸Ｒ方向）の寸法Ｌ２を長くすることにより、ガスセル２１と光射出部６とが接続されている方向の基板３１の強度を高めることができ、基板３１の変形によるガスセル２１と光源２２との光軸Ｒのずれを抑制することが可能となる。
【００５６】
また、基板３１を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向して底部５２が接続されている構成の外側磁気遮蔽部５であることから以下の利点を有する。本構成では、ガスセル側磁気遮蔽部３を間に挟んで基板３１に配置されているガスセル２１と光源２２との光軸合わせを行い、光軸が合った後に、基板３１を挟んで底部５２を接続することができる。このように、ガスセル２１、および光源２２が基板３１の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部３と外側磁気遮蔽部５との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル２１と光源２２との光軸合わせを容易に行うことが可能となる。
【００５７】
蓋部５１および底部５２の構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部５１および底部５２に用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）を外側磁気遮蔽部５によって遮蔽することができる。加えて、外側磁気遮蔽部５と空気層や基板３１の比透磁率の低い層を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３が設けられている二重の磁気遮蔽部となることから、外部からの磁気（磁場の変化）によるガスセル２１内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。
【００５８】
［基板］
基板３１の一面には、前述したような、ユニット部８（ガスセル２１）を収納したガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を覆う外側磁気遮蔽部５の蓋部５１と、励起光を射出する光源２２を有する光射出部６とが接続されている。換言すれば、ガスセル２１と、ガスセル２１と並んで配置された光源２２を有する光射出部６との間に、ガスセル側磁気遮蔽部３と、外側磁気遮蔽部５の蓋部５１との二つの磁気遮蔽部が設けられている。即ち、ガスセル２１と、ガスセル側磁気遮蔽部３と、外側磁気遮蔽部５の蓋部５１と、光射出部６とが励起光の光軸Ｒに沿って並んで配置されている。また、基板３１の一面の裏面には、外側磁気遮蔽部５を構成する底部５２が接続されている。
【００５９】
このように、基板３１の一面に並んで配置されたガスセル２１と光源２２との間に、ガスセル側磁気遮蔽部３および外側磁気遮蔽部５の二重の磁気遮蔽部が設けられていることで、磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。
【００６０】
基板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。また、図示しないが、基板３１には、外部からユニット部８（ガスセル２１）、あるいは光射出部６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。
【００６１】
［制御部］
図２に示す制御部７は、ヒーター７５、コイル７７および光源２２をそれぞれ制御する機能を有する。このような制御部７は、光源２２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２１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２１に印加する磁場を制御する磁場制御部７３とを有する。
【００６２】
励起光制御部７１は、前述した光検出部２４の検出結果に基づいて、光源２２から射出される共鳴光１、共鳴光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、光源２２から射出される共鳴光１、共鳴光２の周波数を制御する。また、励起光制御部７１は、光源２２から射出される共鳴光１、共鳴光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７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。
【００６３】
また、温度制御部７２は、温度センサー７６の検出結果に基づいて、ヒーター７５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７３は、コイル７７が発生する磁場が一定となるように、コイル７７への通電を制御する。
【００６４】
このような制御部７は、例えば、原子発振器１０が実装される実装基板上に実装された電子回路装置（例えば、半導体装置）に設けられている。なお、制御部７が外側磁気遮蔽部５、あるいはガスセル側磁気遮蔽部３の内に設けられていてもよい。
【００６５】
以上説明したような本実施形態の原子発振器１０によれば、基板３１の一面に並んで配置されたガスセル２１と光源２２との間に、ガスセル側磁気遮蔽部３および外側磁気遮蔽部５の二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。さらに、底部５２が、基板３１を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向して接続されている。この構成により、ガスセル側磁気遮蔽部３を間に挟んで基板３１に配置されているガスセル２１と光源２２との光軸合わせを行い、光軸が合った後に、基板３１を挟んで底部５２を接続することができる。このように、ガスセル２１、および光源２２が基板３１の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、ガスセル側磁気遮蔽部３と外側磁気遮蔽部５との、二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル２１と光源２２との光軸合わせを容易に行うことが可能となる。即ち、小型化を図りつつ、ガスセルへの磁気の影響を抑制することができる原子発振器１０を提供することが可能となる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、第２実施形態に係る原子発振器について図５を用いて説明する。図５は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面の平面図である。
【００６７】
第２実施形態に係る原子発振器１０ａは、外側磁気遮蔽部５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１０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１０ａ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同符号を付して、その説明を省略する。
【００６８】
図５に示す原子発振器１０ａは、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８と、ユニット部８を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を内包する蓋部５１、および底部５２を含む外側磁気遮蔽部５ａと、光源２２を含む光射出部６とを備えている。ここで、ユニット部８は、ガスセル２１と、光学部品２３１，２３２と、光検出部２４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、原子発振器１０ａは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。
【００６９】
以下、第１実施形態と異なる外側磁気遮蔽部５ａについて説明する。外側磁気遮蔽部５ａは、第１実施形態と同様に、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部３とともにユニット部８に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部５ａは、底部５２ａと、蓋部５１とを備え、蓋部５１の開口が底部５２ａにより封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納する空間が形成されている。蓋部５１および底部５２ａの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部５１および底部５２ａに用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）を外側磁気遮蔽部５によって遮蔽することができる。
【００７０】
蓋部５１において、ガスセル側磁気遮蔽部３に設けられた貫通孔３８に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔５３が設けられている。なお、貫通孔５３は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。蓋部５１は、底部５２ａに接合され、蓋部５１の開口が封鎖される。底部５２ａと蓋部５１との接合方法としては、例えば、樹脂系接着剤、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、底部５２ａと蓋部５１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。
【００７１】
底部５２ａは、ガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向し、さらに光射出部６に対向する位置まで延在して配置されている。基板３１の一面に接続されている。底部５２ａは、図５（ｂ）に示すように、矩形状をなしており、幅方向の寸法Ｌ１より長手方向（光軸Ｒ方向）の寸法Ｌ２が長くなるように設けられている。底部５２ａは、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板３１の補強板としての機能も有している。前述のように、長手方向（光軸Ｒ方向）の寸法Ｌ２を長くすることにより、ガスセル２１と光射出部６とが接続されている方向（光軸Ｒ方向）の基板３１の強度を高めることができ、基板３１の変形によるガスセル２１と光源２２との光軸Ｒのずれを抑制することが可能となる。
【００７２】
そして、基板３１に接続されている面と反対側の面である底部５２ａの上面には、光射出部６、およびガスセル側磁気遮蔽部３が接続されている。ガスセル側磁気遮蔽部３（基部３ｂ）は、底部５２ａとの間に空間を形成するように接続部材５５を介して底部５２ａの上面に接続されている。このように、外側磁気遮蔽部５の底部５２ａが、基板３１の比透磁率の低い空気層（空間）を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対峙する構成の二重の磁気遮蔽部となることから、外部からの磁気（磁場の変化）によるガスセル２１内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。
【００７３】
以上説明したような第２実施形態の原子発振器１０ａによれば、基板３１の一面に接続された外側磁気遮蔽部５ａを構成する底部５２ａの上面に並んで配置されたガスセル２１と光源２２との間に、ガスセル側磁気遮蔽部３および外側磁気遮蔽部５ａの二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。このように、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル２１、および光源２２が底部３１ａ（基板３１）の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器１０ａを提供することが可能となる。
【００７４】
＜第３実施形態＞
次に、第３実施形態に係る原子発振器について図６を用いて説明する。図６は、本発明の第３実施形態に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面の平面図である。
【００７５】
第３実施形態に係る原子発振器１０ｂは、外側磁気遮蔽部５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１０と同様である。なお、以下の説明では、第３実施形態の原子発振器１０ｂ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同符号を付して、その説明を省略する。
【００７６】
図６に示す原子発振器１０ｂは、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８と、ユニット部８を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部３と、光源２２を含む光射出部６と、ガスセル側磁気遮蔽部３と光射出部６との間に設けられている遮蔽板５１ａおよび底部５２を含む外側磁気遮蔽部５ｂとを備えている。ガスセル側磁気遮蔽部３と、光射出部６と、外側磁気遮蔽部５ｂとは、基板３１に接続されている。ここで、ユニット部８は、ガスセル２１と、光学部品２３１，２３２と、光検出部２４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、原子発振器１０ｂは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。
【００７７】
以下、第１実施形態と異なる外側磁気遮蔽部５ｂについて説明する。外側磁気遮蔽部５ｂは、特に光射出部６側からの磁気と、ガスセル側磁気遮蔽部３を構成する基部３ｂ側からの磁気の２方向からの磁気の影響を低減する機能を有している。外側磁気遮蔽部５ｂは、底部５２と、遮蔽板５１ａとを備えている。
【００７８】
底部５２は、ガスセル側磁気遮蔽部３と光射出部６などが接続されている面と反対側の基板３１の裏面に接続されている。つまり、底部５２は、基板３１を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向し、さらに後述する光射出部６に対向する位置まで延在して配置されている。底部５２は、図６（ｂ）に示すように、矩形状をなしており、第１実施形態と同様に磁気遮蔽板としての機能に加え、基板３１の補強板としての機能も有している。これにより、ガスセル２１と光射出部６とが接続されている方向の基板３１の強度を高められ、基板３１の変形によるガスセル２１と光源２２との光軸Ｒのずれを抑制することが可能となる。
【００７９】
遮蔽板５１ａは、光源２２を含む光射出部６と、ガスセル側磁気遮蔽部３と光射出部６との間に配置され、基板３１の上面に立設されている。遮蔽板５１ａの、ガスセル側磁気遮蔽部３に設けられた貫通孔３８に対向する位置、即ち励起光の通過位置には、貫通孔５３が設けられている。なお、貫通孔５３は、貫通穴でもよいし、励起光を透過し得る材料、例えば透明ガラス、透明石英ガラス、透明水晶などが接合されていてもよい。
【００８０】
遮蔽板５１ａおよび底部５２の構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、遮蔽板５１ａおよび底部５２に用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）を遮蔽板５１ａおよび底部５２を含む外側磁気遮蔽部５によって遮蔽することができる。
【００８１】
以上説明したような第３実施形態の原子発振器１０ｂによれば、基板３１の上面に並んで配置されたガスセル２１と光源２２との間に、ガスセル側磁気遮蔽部３および外側磁気遮蔽部５ｂを構成する遮蔽板５１ａの二重の磁気遮蔽部が設けられていることにより、光源２２側からの磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。さらに、外側磁気遮蔽部５ｂを構成する底部５２が、基板３１を挟んでガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向して接続されている。この構成により、ガスセル側磁気遮蔽部３を間に挟んで基板３１に配置されているガスセル２１と光源２２との光軸合わせと基板３１と底部５２との接続を、別々に接続することができる。このように、ガスセル２１、および光源２２が基板３１の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、基板３１側において、ガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂおよび外側磁気遮蔽部５ｂの底部５２の二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル２１と光源２２との光軸合わせを容易に行うことが可能、かつ基板３１側からの磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることが可能となる。したがって、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル２１、および光源２２が基板３１の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器１０ｂを提供することが可能となる。
【００８２】
＜第４実施形態＞
次に、第４実施形態に係る原子発振器について図７を用いて説明する。図７は、本発明の第４実施形態に係る原子発振器の概略を示す正断面図である。
【００８３】
第４実施形態に係る原子発振器１０ｃは、ガスセル側磁気遮蔽部３の配置が異なる以外は、前述した第２実施形態にかかる原子発振器１０ａと同様である。なお、以下の説明では、第４実施形態の原子発振器１０ｃに関し、第２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同符号を付して、その説明を省略する。
【００８４】
図７に示す原子発振器１０ｃは、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８と、ユニット部８を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を内包する蓋部５１、および底部５２ａを含む外側磁気遮蔽部５ｃと、光源２２を含む光射出部６とを備えている。ここで、ユニット部８は、ガスセル２１と、光学部品２３１，２３２と、光検出部２４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、原子発振器１０ｃは、上記のほか、図示しないヒーター、温度センサー、コイルおよび制御部を有しているが説明は省略する。
【００８５】
外側磁気遮蔽部５ｃは、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納し、ガスセル側磁気遮蔽部３とともにユニット部８に対する外部からの磁気を遮蔽する機能を有している。外側磁気遮蔽部５ｃは、底部５２ａと、蓋部５１とを備え、蓋部５１の開口が底部５２ａにより封鎖されている。これにより、ガスセル側磁気遮蔽部３を収納する空間が形成されている。蓋部５１および底部５２ａの構成材料としては、磁気遮蔽効果を有していればよく、例えば、鉄（Ｆｅ）、各種Ｆｅ合金（ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、アモルファス、センダスト）、銅（Ｃｕ）、銅合金などの軟磁性材料が好ましい。このような材料を、蓋部５１および底部５２ａに用いることにより、外部からの磁気（磁場の変化）を外側磁気遮蔽部５ｃによって遮蔽することができる。なお、蓋部５１の構成は、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。
【００８６】
底部５２ａは、第２実施形態と同様に、ガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂと対向し、さらに光射出部６に対向する位置まで延在して配置されている。底部５２ａは、磁気遮蔽板としての機能に加え、基板３１の補強板としての機能も有している。底部５２ａを設けることで、ガスセル２１と光射出部６とが接続されている方向（光軸Ｒ方向）の基板３１の強度を高めることができ、基板３１の変形によるガスセル２１と光源２２との光軸Ｒのずれを抑制することが可能となる。
【００８７】
そして、基板３１に接続されている面と反対側の面である底部５２ａの上面には、光射出部６、およびガスセル側磁気遮蔽部３が接続されている。第２実施形態と異なり、ガスセル側磁気遮蔽部３（基部３ｂ）は、底部５２ａの上面に基部３ｂが当接して接続されている。このような構成においても、基部３ｂ以外、即ちガスセル側磁気遮蔽部３の蓋体３ａは、外側磁気遮蔽部５ｃの蓋部５１と比透磁率の低い空気層（空間）を挟んで対峙する構成の、所謂二重構造の磁気遮蔽部となっている。
【００８８】
以上説明したような第４実施形態の原子発振器１０ｃによれば、ガスセル側磁気遮蔽部３の蓋体３ａは、外側磁気遮蔽部５ｃの蓋部５１と比透磁率の低い空気層（空間）を挟んで対峙する構成の、所謂二重構造の磁気遮蔽部となっていることから、光射出部６の設けられている側を含む蓋部５１を囲む方向からの磁気（磁場の変化）によるガスセル２１内の金属原子への影響を、より大きく抑制することが可能となる。このように、外部からの磁場の変動による特性ばらつきを抑制しつつ、ガスセル２１、および光源２２が底部５２ａ（基板３１）の一面上に並んで配置されている小型の原子発振器１０ｃを提供することが可能となる。
【００８９】
（変形例）
次に、上述した実施形態における基板３１の変形を抑制するための変形例について、図８を参照して説明する。図８は、本発明の変形例に係る原子発振器の概略を示し、（ａ）は正断面図、（ｂ）は（ａ）の矢印Ｄの方向から視た側面図である。なお、本変形例は、前述の実施形態と基板３１の構成が異なること以外は同様な構成である。以下の説明では、前述した第２実施形態の構成を用い、同様な構成については同符号を付して説明を省略する。
【００９０】
図８に示すように、変形例の原子発振器１０ｄは、ユニット部８と、ユニット部８を収納し、外部からの磁気を遮蔽するガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を内包する蓋部５１、および底部５２ａを含む外側磁気遮蔽部５ａと、光源２２を含む光射出部６とを備えている。ここで、ユニット部８は、ガスセル２１と、光学部品２３１，２３２と、光検出部２４と、接続部材２９とを含み、これらがユニット化されている。
【００９１】
ガスセル側磁気遮蔽部３と、ガスセル側磁気遮蔽部３を内包する蓋部５１、および底部５２ａを含む外側磁気遮蔽部５ａと、光源２２を含む光射出部６とは、基板３１に接続されている。基板３１には、励起光の光軸Ｒ方向、即ち光射出部６と、ガスセル２１とが並ぶ方向に沿って配置された２つの補強部４１，４２が設けられている。補強部４１，４２の構成材料としては、基板３１の変形を抑制するための剛性を備えていればよく、例えば、鉄、鉄合金、銅などの金属鉄材料、プラスチックなどの樹脂材料を用いることが好ましい。なお、本例では、２つの補強部４１，４２が、基板３１の幅方向のそれぞれの端近傍に設けられている構成を示しているが、補強部の数、配置位置についてはこれに限定されるものではない。
【００９２】
このような補強部４１，４２が基板３１に設けられている原子発振器１０ｄによれば、基板３１の変形を抑制することができることから、ガスセル２１、および光源２２が基板３１の一面上に並んで配置されている、所謂横置き配置であっても、基板３１の変形による光軸Ｒのずれを防止することが可能となり、発振特性の安定化を図ることが可能となる。加えて、前述の実施形態と同様に、基板３１側において、ガスセル側磁気遮蔽部３の基部３ｂおよび外側磁気遮蔽部５ａの底部５２ａの二重の磁気遮蔽部を有しながら、ガスセル２１と光源２２との光軸合わせを容易に行うことが可能、かつ基板３１側からの磁気によるガスセル２１内の金属原子への影響を抑制し、発振特性の安定化を図ることができる。
【００９３】
（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。なお、以下の説明では、第１実施形態の原子発振器１０を用いた例で説明する。
【００９４】
先ず、図９を用いて、本発明に係る原子発振器を用いているＧＰＳ衛星を利用した測位システムについて説明する。図９は、ＧＰＳ衛星を利用した測位システムに本発明に係る原子発振器を用いた場合の概略構成を示す図である。
【００９５】
図９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。
【００９６】
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に係る第１実施形態の原子発振器１０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。
【００９７】
次に、図１０を用いて、本発明に係る原子発振器を用いたクロック伝送システムについて説明する。図１０は、本発明に係る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。
【００９８】
図１０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。
【００９９】
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１０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１０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。
【０１００】
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１０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１０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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
（３）移動体
また、前述したような本発明に係る原子発振器は、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。なお、以下の説明では、第１実施形態の原子発振器１０を用いた例で説明する。
【０１０４】
以下、本発明に係る移動体の一例について、図１１を用いて説明する。図１１は、本発明に係る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。
【０１０５】
図１１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が内蔵されている。そして、原子発振器１０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。
【０１０６】
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、デジタルスチールカメラ、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。
【０１０７】
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】
【０１０８】
３…ガスセル側磁気遮蔽部、３ａ…蓋体、３ｂ…基部、５，５ａ，５ｂ，５ｃ…外側磁気遮蔽部、６…光射出部、８…ユニット部、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ…原子発振器、２１…ガスセル、２２…光源、２４…光検出部、２７，２８…開口部、２９…接続部材、３０…接着剤、３１…基板、３３，３４…一対の蓋部、３５…貫通孔、３６，３７…本体部、３８…貫通孔、５１…蓋部、５１ａ…遮蔽板、５２，５２ａ…底部、５３…貫通孔、７１…励起光制御部、７２…温度制御部、７３…磁場制御部、７５…ヒーター、７６…温度センサー、７７…コイル、１００…測位システム、２００…ＧＰＳ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、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…ＧＰＳ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、５０８，５０９…マスタークロック、１５００…移動体、１５０１…車体、１５０２…車輪、ＬＬ…励起光、Ｓ…内部空間、Ｒ…光軸。
【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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