(57)【要約】【課題】低消費電力化を図ることができる電子デバイス、量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、かかる電子デバイスまたは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、基体３１と、アルカリ金属が封入されているガスセル２１と、基体３１に対してガスセル２１を直接的または間接的に支持している支持部材４と、支持部材４の表面にガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向に沿って互いに離れて配置されている複数の部分を含み、かつ、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である支持側反射部７と、を備える。【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、
温度調節される被温度調節部と、
前記ベース部に対して前記被温度調節部を支持している支持部と、
波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上であって、前記支持部の表面において、互いに離れて配置されている複数の部分を含む支持側反射部と、
を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
ベース部と、
金属原子が封入されているガスセルと、
前記ベース部に対して前記ガスセルを支持している支持部と、
波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上であって、前記支持部の表面において、互いに離れて配置されている複数の部分を含む支持側反射部と、
を備えることを特徴とする量子干渉装置。
【請求項３】
前記ガスセルを加熱する加熱部を備えており、
前記支持部は、前記ベース部に対して前記加熱部を支持している請求項２に記載の量子干渉装置。
【請求項４】
前記ガスセルの外表面に配置され、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である加熱側反射部を備える請求項２または３に記載の量子干渉装置。
【請求項５】
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、を備えており、
前記加熱側反射部は、前記ガスセルの外表面のうち前記光が透過する部分を除く部分に配置されている請求項４に記載の量子干渉装置。
【請求項６】
前記支持側反射部の前記複数の部分は、縞状に配置されている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項７】
前記支持側反射部の前記複数の部分は、斑点状に配置されている請求項２ないし５のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項８】
前記支持部の表面における前記支持側反射部の配設密度は、前記ガスセル側が前記ベース部側よりも大きい請求項２ないし７のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項９】
前記支持側反射部は、金属材料で構成されている請求項２ないし８のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項１０】
前記ガスセルを含むユニット部を備え、
前記支持部は、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、を有し、
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請求項２ないし９のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項１１】
前記支持部は、樹脂材料を主材料として構成されている請求項２ないし１０のいずれか１項に記載の量子干渉装置。
【請求項１２】
請求項２ないし１１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１３】
請求項２ないし１１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電子機器。
【請求項１４】
請求項２ないし１１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移動体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス、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】
温度調節される被温度調節部を備える電子デバイスとして、例えば、恒温槽型水晶発振器、原子発振器等が知られている。
例えば、特許文献１に係る圧電発振器では、圧電振動子を収容している恒温槽である金属ブロックがヒーターからの熱を用いて温度調節されている。この圧電発振器では、金属ブロックおよびヒーターを収納している筐体の底板に対して基板を介して金属ブロックが支持されており、金属ブロックから底板への熱の逃げを抑制する目的で、基板に熱の伝達経路を小さくする切込みが設けられている。
【０００３】
しかし、特許文献１に係る圧電発振器では、基板の熱伝導を抑制することができるものの、基板から輻射（放射）により熱が逃げてしまい、その結果、消費電力の増大を招くという問題がある。一般に、輻射による熱の逃げは、熱伝導や対流による熱の逃げよりも量が少ないが、近年、電子デバイスの省電力化の要請に伴い、被温度調節部からの熱伝導や対流による熱の伝達を極力小さくすることが行われており、その結果、輻射による熱の逃げが顕在化し、上述した問題が特に顕著となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１４２９４３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、低消費電力化を図ることができる電子デバイス、量子干渉装置および原子発振器を提供すること、また、かかる電子デバイスまたは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］
本発明の電子デバイスは、ベース部と、
温度調節される被温度調節部と、
前記ベース部に対して前記被温度調節部を支持している支持部と、
波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上であって、前記支持部の表面において、互いに離れて配置されている複数の部分を含む支持側反射部と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
このような電子デバイスによれば、支持部の断熱性（熱抵抗）を高めて支持部を介した被温度調節部とベース部との間の熱伝導を抑制しつつ、支持部からの熱輻射を支持側反射部により抑制することができる。ここで、支持側反射部が互いに離れて配置されている複数の部分を含んでいるため、支持側反射部を介した被温度調節部とベース部との間の熱伝導を抑制することができる。すなわち、支持側反射部は、被温度調節部とベース部との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部からの熱輻射を抑制することができる。その結果、電子デバイスの低消費電力化を図ることができる。
【０００８】
［適用例２］
本発明の量子干渉装置は、ベース部と、
金属原子が封入されているガスセルと、
前記ベース部に対して前記ガスセルを支持している支持部と、
波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上であって、前記支持部の表面において、互いに離れて配置されている複数の部分を含む支持側反射部と、
を備えることを特徴とする。
【０００９】
このような量子干渉装置によれば、支持部の断熱性（熱抵抗）を高めて支持部を介したガスセル（被温度調節部）とベース部との間の熱伝導を抑制しつつ、支持部からの熱輻射を支持側反射部により抑制することができる。ここで、支持側反射部が互いに離れて配置されている複数の部分を含んでいるため、支持側反射部を介したガスセルとベース部との間の熱伝導を抑制することができる。すなわち、支持側反射部は、ガスセルとベース部との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部からの熱輻射を抑制することができる。その結果、量子干渉装置の低消費電力化を図ることができる。
【００１０】
［適用例３］
本発明の量子干渉装置では、前記ガスセルを加熱する加熱部を備えており、
前記支持部は、前記ベース部に対して前記加熱部を支持していることが好ましい。
これにより、ガスセルを所望の温度に温度調節することができる。また、加熱部が支持部を介してベース部に支持されているので、加熱部と外部との間の熱干渉を抑制することができる。
【００１１】
［適用例４］
本発明の量子干渉装置では、前記ガスセルの外表面に配置され、波長４μｍの電磁波に対する反射率が５０％以上である加熱側反射部を備えることが好ましい。
これにより、ガスセルの熱が輻射により逃げるのを抑制することができる。
【００１２】
［適用例５］
本発明の量子干渉装置では、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、を備えており、
前記加熱側反射部は、前記ガスセルの外表面のうち前記光が透過する部分を除く部分に配置されていることが好ましい。
これにより、加熱側反射部の構成材料や厚さ等に関係なく、光出射部からの光をガスセル内の金属原子に照射し光検出部で検出することができる。そのため、加熱側反射部からの熱輻射を効果的に抑制することができる。
【００１３】
［適用例６］
本発明の量子干渉装置では、前記支持側反射部の前記複数の部分は、縞状に配置されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部を介したガスセルとベース部との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
【００１４】
［適用例７］
本発明の量子干渉装置では、前記支持側反射部の前記複数の部分は、斑点状に配置されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部を介したガスセルとベース部との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
【００１５】
［適用例８］
本発明の量子干渉装置では、前記支持部の表面における前記支持側反射部の配設密度は、前記ガスセル側が前記ベース部側よりも大きいことが好ましい。
これにより、支持部の温度が高い側の部分の熱の輻射を効率的に抑制することができる。
【００１６】
［適用例９］
本発明の量子干渉装置では、前記支持側反射部は、金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、支持側反射部の熱の輻射を抑制する作用を好適に発揮させることができる。
【００１７】
［適用例１０］
本発明の量子干渉装置では、前記ガスセルを含むユニット部を備え、
前記支持部は、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、を有し、
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が好ましい。
【００１８】
これにより、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、原子発振器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。
【００１９】
［適用例１１］
本発明の量子干渉装置では、前記支持部は、樹脂材料を主材料として構成されていることが好ましい。
これにより、支持部の熱抵抗を高くすることができる。
［適用例１２］
本発明の原子発振器は、本発明の量子干渉装置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、低消費電力化を図ることができる。
【００２０】
［適用例１３］
本発明の電子機器は、本発明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電子機器を提供することができる。
［適用例１４］
本発明の移動体は、本発明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。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る原子発振器（電子デバイス）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に示す原子発振器が備えるユニット部の加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に示す原子発振器が備えるガスセルおよび加熱側反射部を説明するための分解図である。
【図７】（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８】図１に示す原子発振器の支持部の側面図であって、支持部の表面に設けられた支持側反射部を説明するための図である。
【図９】図１に示す原子発振器の変形例に係る支持側反射部を説明するための図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る原子発振器（電子デバイス）を示す断面図である。
【図１１】図１０に示す原子発振器の支持部の平面図である。
【図１２】図１０に示す支持部の部分拡大斜視図である。
【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】
【００２２】
以下、本発明の電子デバイス、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（電子デバイス）
まず、本発明の原子発振器（本発明の電子デバイス）について説明する。
＜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（電子デバイス）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である。また、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に示す原子発振器が備えるユニット部の加熱部および接続部材を説明するための断面図である。また、図６は、図１に示す原子発振器が備えるガスセルおよび加熱側反射部を説明するための分解図である。また、図７（ａ）は、図１に示す原子発振器の支持部の平面図、図７（ｂ）は、（ａ）中のＡ−Ａ線断面図である。また、図８は、図１に示す原子発振器の支持部の側面図であって、支持部の表面に設けられた支持側反射部を説明するための図である。
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。
【００２３】
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、支持部材４の外表面に設けられた支持側反射部７と、を備える。
【００２４】
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、ガスセル２１の外表面には、加熱側反射部６が設けられている。
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）。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
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。
【００２８】
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。また、ガスセル２１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。
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が形成されている。
【００２９】
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。
【００３０】
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、シリコン材料、セラミックス材料、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。
【００３１】
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。
以上説明したようなガスセル２１は、ヒーター２５からの熱により加熱される。これにより、ガスセル２１を所望の温度に温度調節することができる。
【００３２】
［加熱側反射部］
加熱側反射部６は、図５および図６に示すように、ガスセル２１の外表面に配置されている。そして、加熱側反射部６は、波長４μｍの電磁波（すなわち遠赤外線）に対する反射率が５０％以上である。これにより、ガスセル２１の熱が輻射により逃げるのを抑制することができる。また、パッケージ３から輻射された熱を加熱側反射部６で反射して、パッケージ３からガスセル２１への輻射による熱伝導を抑制することもできる。
【００３３】
また、加熱側反射部６は、ガスセル２１の外表面のうち光出射部２２からの励起光ＬＬが透過する部分を除く部分に配置されている。これにより、加熱側反射部６の構成材料や厚さ等に関係なく、光出射部２２からの光をガスセル２１内のアルカリ金属に照射し光検出部２４で検出することができる。そのため、加熱側反射部６からの熱輻射を効果的に抑制することができる。
具体的に説明すると、加熱側反射部６には、励起光ＬＬの通過領域に開口部６１、６２が形成されており、加熱側反射部６は、開口部６１、６２の形成領域以外の全域においてガスセル２１の外表面を覆っている。
【００３４】
また、加熱側反射部６の波長４μｍの電磁波に対する反射率（以下、「熱の反射率」ともいう）は、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。
このような加熱側反射部６の構成材料としては、ガスセル２１の外表面よりも熱の反射率が高ければ、特に限定されず、例えば、セラミックス材料、金属材料、樹脂材料等を用いることができるが、金属材料を用いることが好ましい。これにより、加熱側反射部６の熱の反射率を７５％以上とすることができる。
【００３５】
加熱側反射部６を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、銅（熱の反射率９７．９３％）、銀（熱の反射率９８．４７％）、金（熱の反射率９８．６２％）、チタン（熱の反射率７８．０４％）、クロム（熱の反射率９３．７７％）、鉄（熱の反射率８７．０９％）、コバルト（熱の反射率８７．７５％）、ニッケル（熱の反射率９２．３８％）、アルミニウム（熱の反射率９９．０３％）、イリジウム（熱の反射率９８．７３％）、鉛（熱の反射率９８．９０％）等の金属またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金を用いることができ、中でも、熱の反射率が高いという観点から、銅、銀、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、イリジウム、鉛を用いることが好ましく、さらに化学安定性に優れているという観点から、金が好ましい。
【００３６】
また、加熱側反射部６は、１種の金属または合金で構成されていてもよいし、２種以上の金属または合金を積層して構成されていてもよい。
また、加熱側反射部６を、ガスセル２１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することにより、接続部材２９からの熱を加熱側反射部６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、ガスセル２１内の温度分布を均一化することができる。特に、加熱側反射部６が窓部２１２、２１３間を繋いでいるので、窓部２１２、２１３間の温度差を小さくすることができる。また、加熱側反射部６が各窓部２１２、２１３の縁部に沿って全周に亘って設けられているので、各窓部２１２、２１３の温度分布の均一化を図ることができる。このような観点からも、加熱側反射部６は、金属材料で構成されていることが好ましい。
また、加熱側反射部６は、膜状をなしており、加熱側反射部６の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。
【００３７】
［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）を励起光として出射するものである。
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。
【００３８】
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。
【００３９】
［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。
【００４０】
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。
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
［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。
【００４４】
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。
【００４５】
［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）を有する。
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所望の濃度の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。
【００４６】
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。
【００４７】
［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。
【００４８】
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。
【００４９】
［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。
【００５０】
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。
【００５１】
［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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
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。また、基板２８を金属材料で構成することにより、基板２８の表面の熱の反射率を高め、基板２８からの熱の輻射を抑制することもできる。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。ただし、かかる絶縁層は、上述した熱の輻射を抑制する観点から、基板２８の下面にはできるだけ設けないことが好ましい。
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。
【００５４】
［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。
【００５５】
図５および図６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。
【００５６】
ここで、接続部２９１ａ、２９２ａ、２９１ｂ、２９２ｂは、それぞれ、加熱側反射部６に接触している。すなわち、窓部２１２、２１３と接続部材２９１、２９２とは、加熱側反射部６を介して接続されている。
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。
【００５７】
このような１対の接続部材２９１、２９２は、例えば、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。
なお、加熱側反射部６と接続部２９１ａ、２９２ａとの間、および、加熱側反射部６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。
【００５８】
また、連結部２９１ｃ、２９２ｃは、それぞれ、加熱側反射部６（加熱側反射部６を省略した場合、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。
【００５９】
［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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
［支持部材］
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。すなわち、支持部材４は、基体３１に対してユニット部２の各部を直接的または間接的に支持している。
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。これにより、ユニット部２の各部と外部との間の熱干渉を抑制することができる。
【００６５】
この支持部材４は、図７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。
【００６６】
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。
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。
【００６７】
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。
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。
【００６８】
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。
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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との間には、空間が形成されている。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、凹部４２１により薄肉化して連結部４２の熱抵抗を高め、連結部４２における熱の伝達を抑制することもできる。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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を主として樹脂材料で構成した場合、支持部材４の熱抵抗を高くすることができ、また、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。また、支持部材４は、樹脂材料を用いて構成されている場合、樹脂材料の他に、無機フィラーや各種添加剤等が５０ｗｔ％未満の含有量で含有されていてもよい。
【００７６】
支持部材４の構成材料に用い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。
【００７７】
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。
【００７８】
［支持側反射部］
支持側反射部７は、図７（ｂ）および図８に示すように、上下方向（すなわち、支持部材４の表面にガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向）に沿って互いに離れて配置されている複数の部分７１、７２、７３を含んでいる。そして、支持側反射部７は、波長４μｍの電磁波に対する反射率（熱の反射率）が５０％以上である。
【００７９】
これにより、支持部材４の断熱性（熱抵抗）を高めて支持部材４を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を抑制しつつ、支持部材４からの熱輻射を支持側反射部７により抑制することができる。ここで、支持側反射部７は、ガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向（言い換えると、ガスセル２１から基体３１への支持部材４における熱の伝達方向）に沿って互いに離れて配置されている複数の部分７１、７２、７３を含んでいるため、支持側反射部７を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を抑制することができる。すなわち、支持側反射部７は、ガスセル２１と基体３１との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部材４からの熱輻射を抑制することができる。その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。
【００８０】
また、パッケージ３から輻射された熱を支持側反射部７で反射して、パッケージ３から支持部材４への輻射による熱伝導を抑制することもできる。
本実施形態では、支持側反射部７の複数の部分７１、７２、７３は、ガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向に対して垂直な方向から見たとき、縞状に配置されている。これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部７を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
【００８１】
また、ガスセル２１側から基体３１側へ、支持側反射部７の部分７１、７２、７３がこの順で並んでおり、部分７１、７２は、支持部材４の連結部４２の表面に配置され、部分７３は、支持部材４の脚部４１の表面に配置されている。
最もガスセル２１側に配置された部分７１は、連結部４２の外周面だけでなく、連結部４２の上面にも設けられている。これにより、連結部４２の上面からの熱の輻射を抑制することができる。
【００８２】
また、部分７１は、前述した連結部４２の上面のうち、ユニット部２が接触する部分近傍を除く部分に形成され、ユニット部２（より具体的には基板２８）と間隔Ｇをもって離間している（図７（ａ）参照）。これにより、ユニット部２から支持側反射部７への熱伝導を抑制することができる。
また、部分７２は、連結部４２の外周面だけでなく、連結部４２の下面にも設けられている。これにより、連結部４２の下面からの熱の輻射を抑制することができる。
【００８３】
また、部分７２は、部分７１と間隔Ｇ１をもって離間し、部分７３と間隔Ｇ２をもって離間している。これにより、部分７１、７３と部分７２との間の熱伝導を抑制することができる。ここで、間隔Ｇ１、Ｇ２が支持側反射部７のガスセル２１側から基体３１側への熱の伝熱経路を横断（遮断）するように配置されている。言い換えると、部分７１、７２、７３は、ガスセル２１側から基体３１側に向かう途中で間隔Ｇ１、Ｇ２により断続的に途切れて配置されている。そのため、支持側反射部７のガスセル２１側から基体３１側への熱伝導を抑制することができる。
【００８４】
本実施形態では、部分７１、７２、７３の上下方向での長さ（縞の幅方向の長さ）が等しいが、間隔Ｇ２が間隔Ｇ１よりも大きくなっている。そのため、支持部材４の表面における支持側反射部７の配設密度（言い換えると、支持部材４の表面での単位面積当たりに配設される支持側反射部７の面積）は、ガスセル２１側が基体３１側よりも大きい。これにより、支持部材４の温度が高い側の部分の熱の輻射を効率的に抑制することができる。なお、間隔Ｇ１と間隔Ｇ２が等しくても、部分７１、７２、７３の上下方向での長さの大きい順を部分７１、７２、７３の順とし、上述したような配設密度を実現してもよい。
【００８５】
また、支持側反射部７の波長４μｍの電磁波に対する反射率（熱の反射率）は、高い程前述したような効果が高まるため、７５％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。
このような支持側反射部７の構成材料としては、支持部材４の外表面よりも熱の反射率が高ければ、特に限定されず、例えば、セラミックス材料、金属材料、樹脂材料等を用いることができるが、金属材料を用いることが好ましい。これにより、支持側反射部７の熱の反射率を７５％以上とすることができる。その結果、支持側反射部７の熱の輻射を抑制する作用を好適に発揮させることができる。
【００８６】
支持側反射部７を構成する金属材料としては、特に限定されないが、例えば、銅（熱の反射率９７．９３％）、銀（熱の反射率９８．４７％）、金（熱の反射率９８．６２％）、チタン（熱の反射率７８．０４％）、クロム（熱の反射率９３．７７％）、鉄（熱の反射率８７．０９％）、コバルト（熱の反射率８７．７５％）、ニッケル（熱の反射率９２．３８％）、アルミニウム（熱の反射率９９．０３％）、イリジウム（熱の反射率９８．７３％）、鉛（熱の反射率９８．９０％）等の金属またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金を用いることができ、中でも、熱の反射率が高いという観点から、銅、銀、金、クロム、ニッケル、アルミニウム、イリジウム、鉛を用いることが好ましく、さらに化学安定性に優れているという観点から、金が好ましい。
【００８７】
また、支持側反射部７は、１種の金属または合金で構成されていてもよいし、２種以上の金属または合金を積層して構成されていてもよい。
前述したような材料は、支持部材４を構成する材料よりも熱伝導率が大きいが、前述したように、間隔Ｇ１、Ｇ２を設けることにより、支持側反射部７全体の熱伝導を抑制することができる。
また、部分７１、７２、７３は、それぞれ膜状をなしており、支持側反射部７の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、蒸着、スパッタリング等の気相成膜法を用いることができる。
【００８８】
［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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
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。
【００９１】
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、支持部材４の断熱性（熱抵抗）を高めて支持部材４を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を抑制しつつ、支持部材４からの熱輻射を支持側反射部７により抑制することができる。ここで、支持側反射部７は、ガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向（言い換えると、ガスセル２１から基体３１への支持部材４における熱の伝達方向）に沿って互いに離れて配置されている複数の部分７１、７２、７３を含んでいるため、支持側反射部７を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を抑制することができる。すなわち、支持側反射部７は、ガスセル２１と基体３１との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部材４からの熱輻射を抑制することができる。その結果、原子発振器１の低消費電力化を図ることができる。
【００９２】
（変形例）
以下、前述した支持側反射部７の変形例を説明する。なお、支持側反射部７と同様の事項に関しては、その説明を省略する。
図９は、図１に示す原子発振器の変形例に係る支持側反射部を説明するための図である。
変形例に係る支持側反射部は、支持側反射部を構成する複数の部分の形状および配置が異なる以外は、前述した支持側反射部７と同様である。
【００９３】
図９に示す支持側反射部は、支持部材４の連結部４２の表面に互いに離れて配置された複数の部分７４と、支持部材４の脚部４１の表面に互いに離れて配置された複数の部分７５とを有している。
複数の部分７４および複数の部分７５は、斑点状に配置されている。これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部を介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
【００９４】
このような複数の部分７４、７５は、上下方向（すなわち、支持部材４の表面にガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向）に沿って互いに離れて配置されている。
本変形例では、各部分７４、７５は、円形をなしている。なお、各部分７４、７５の形状は、これに限定されず、例えば、四角形、五角形等の多角形、楕円形等であってもよい。
【００９５】
本変形例では、１つの部分７４の面積と１つの部分７５の面積が等しいが、部分７４同士の間の間隔が部分７５同士の間の間隔よりも小さくなっている。そのため、支持部材４の表面における支持側反射部の配設密度は、ガスセル２１側が基体３１側よりも大きい。これにより、支持部材４の温度が高い側の部分の熱の輻射を効率的に抑制することができる。
以上説明したような支持側反射部によっても、前述した支持側反射部７と同様の作用および効果を奏することができる。
【００９６】
＜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１０は、本発明の第２実施形態に係る原子発振器（電子デバイス）を示す断面図、図１１は、図１０に示す原子発振器の支持部の平面図、図１２は、図１０に示す支持部の部分拡大斜視図である。
本実施形態に係る原子発振器は、支持部の構成および加熱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。
【００９７】
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１０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。また、図１１では、説明の便宜上、支持側反射部の図示を省略している。
【００９８】
図１０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）と、支持部材４Ａの表面に配置された支持側反射部７Ａと、を備える。
この支持部材４Ａは、図１１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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
このように構成された支持部材４Ａでは、図１２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。
【０１０５】
以上説明したような支持部材４Ａの表面には、支持側反射部７Ａが配置されている。
支持側反射部７Ａは、図１２に示すように、上下方向（すなわち、支持部材４Ａの表面にガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向）に沿って互いに離れて配置されている複数の部分７１Ａ、７２Ａ、７３Ａを含んでいる。そして、支持側反射部７Ａは、波長４μｍの電磁波に対する反射率（熱の反射率）が５０％以上である。
【０１０６】
本実施形態では、支持側反射部７Ａの複数の部分７１Ａ、７２Ａ、７３Ａは、ガスセル２１と基体３１とが並ぶ方向に対して垂直な方向から見たとき、縞状に配置されている。これにより、比較的簡単な構成で、支持側反射部７Ａを介したガスセル２１と基体３１との間の熱伝導を効率的に抑制することができる。
また、ガスセル２１側から基体３１側へ、支持側反射部７Ａの部分７１Ａ、７２Ａ、７３Ａがこの順で並んでおり、部分７１Ａは、支持部材４Ａの柱部４３の表面に配置され、部分７２Ａ、７３Ａは、支持部材４Ａの連結部４２Ａの表面に配置されている。
【０１０７】
このような部分７１Ａ、７２Ａ、７３Ａを含む支持側反射部７Ａは、ガスセル２１と基体３１との間の熱伝導の増加を小さくしながら、支持部材４Ａからの熱輻射を抑制することができる。
このような支持側反射部７Ａが設けられた支持部材４Ａには、図１０に示すように、基板２８を介してヒーター２５（加熱部）が設けられている。
【０１０８】
本実施形態では、ヒーター２５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。
【０１０９】
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、低消費電力化を図ることができる。
【０１１０】
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。
【０１１１】
図１３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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
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１４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１４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。
【０１１４】
なお、本発明の原子発振器または電子デバイス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、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。
【０１１５】
以上、本発明の電子デバイス、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。
【０１１６】
また、前述した実施形態では、支持部が複数の脚部および連結部で構成されている場合を例に説明したが、支持部の形状は、ベース部に対してガスセルまたは被温度調節部を直接的または間接的に支持することができれば、これに限定されず、例えば、板状、ブロック状、梁状等であってもよい。また、支持部が複数の部材で構成されていてもよい。
また、前述した実施形態では、支持部に支持されるユニット部がガスセルの他に接続部材、基板等を含む場合を例に説明したが、これに限定されず、ユニット部は少なくともガスセルを含んでいればよい。
【０１１７】
また、前述した実施形態では、ガスセルが基板および接続部材を介して間接的に支持部に支持されている場合を例に説明したが、ガスセルが支持部に直接的に支持されていてもよい。
また、前述した実施形態では、本発明の電子デバイスの一例として量子干渉効果を利用した原子発振器（量子干渉装置）を説明したが、本発明の電子デバイスは、温度調節される被温度調節部を備える電子デバイスであれば、これに限定されず、例えば、量子干渉効果を利用した磁気センサー、量子メモリー等の他の量子干渉装置、恒温槽型水晶発振器等の他の発振器、ジャイロセンサー、角速度センサー等のセンサーデバイス等の各種電子デバイスに適用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
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  ５‥‥制御部  ６‥‥加熱側反射部  ７‥‥支持側反射部  ７Ａ‥‥支持側反射部  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  ４２‥‥連結部  ４２Ａ‥‥連結部  ４３‥‥柱部  ５１‥‥励起光制御部  ５２‥‥温度制御部  ５３‥‥磁場制御部  ６１、６２‥‥開口部  ７１‥‥部分  ７１Ａ‥‥部分  ７２‥‥部分  ７２Ａ‥‥部分  ７３‥‥部分  ７３Ａ‥‥部分  ７４‥‥部分  ７５‥‥部分  １００‥‥測位システム  ２００‥‥ＧＰＳ衛星  ２１１‥‥本体部  ２１２‥‥窓部  ２１３‥‥窓部  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‥‥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  ４１１‥‥中空部  ４１１Ａ‥‥中空部  ４２１‥‥凹部  ４２２‥‥貫通孔  ４２３‥‥貫通孔  ４２４‥‥貫通孔  ４３１‥‥中空部  １５００‥‥移動体  １５０１‥‥車体  １５０２‥‥車輪  Ｇ‥‥間隔  Ｇ１‥‥間隔  Ｇ２‥‥間隔  ＬＬ‥‥励起光  Ｓ‥‥内部空間
【図１】
2015070474.tif 000003
【図２】
2015070474.tif 000004
【図３】
2015070474.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015070474.tif 000009
【図８】
2015070474.tif 000010
【図９】
2015070474.tif 000011
【図１０】
2015070474.tif 000012
【図１１】
2015070474.tif 000013
【図１２】
2015070474.tif 000014
【図１３】
2015070474.tif 000015
【図１４】
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