量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長期具有高精度的振蕩特性的振蕩器，公知有基于銣、銫等堿金屬的原子的能量躍迀而進行振蕩的原子振蕩器(例如參照專利文獻I)。
[0003]通常，原子振蕩器的工作原理大致分為利用基于光與微波的雙重共振現(xiàn)象的方式和利用基于波長不同的兩種光的量子干涉效應(yīng)(CPT:Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式，由于利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器能夠比利用雙重共振現(xiàn)象的原子振蕩器更加小型化，因此，近年來，被期待安裝于各種設(shè)備。
[0004]例如，利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器具有:氣室，其封入有氣體狀的金屬原子；半導(dǎo)體激光器，其向氣室中的金屬原子照射包含頻率不同的兩種共振光的激光；以及光檢測器，其檢測透過氣室后的激光。而且，在這樣的原子振蕩器中，在兩種共振光的頻率差為特定值時，會產(chǎn)生這兩種共振光不被氣室內(nèi)的金屬原子吸收而透過的電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)現(xiàn)象，光檢測器檢測伴隨該 EIT 現(xiàn)象而產(chǎn)生的陡峭信號即EIT信號(原子共振信號)。
[0005]這樣的原子振蕩器具有設(shè)置有各個電路的基板。在各電路中，根據(jù)其功能，流過作為直流或頻率為幾GHz以下的交流的幾UA?幾A的電流。
[0006]但是，在規(guī)定的電路之間例如流過小電流的電路和流過大電流的電路之間相互干擾，存在不能高精度地檢測微小的EIT信號、原子振蕩器的振蕩頻率的精度下降。
[0007]專利文獻1:日本特開2009-302118號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供既能夠降低不希望出現(xiàn)干涉的各電路彼此的干擾、又能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的量子干涉裝置以及原子振蕩器，此外，提供具有該量子干涉裝置的可靠性優(yōu)異的電子設(shè)備以及移動體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的問題的至少一部分而完成的，可以作為以下的方式或者應(yīng)用例來實現(xiàn)。
[0010][應(yīng)用例I]
[0011]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于，該量子干涉裝置具有:氣室，其封入有金屬原子；光射出部，其向所述氣室射出光；受光部，其接收透過所述氣室后的所述光；氣室溫度控制部，其控制所述氣室的溫度；光射出部溫度控制部，其控制所述光射出部的溫度；模擬電路，其具有對從所述受光部輸出的受光信號進行處理的受光電路，控制原子共振信號；數(shù)字電路，其控制所述模擬電路；第I基板；以及第2基板，在所述第I基板上設(shè)置有所述受光電路，在所述第2基板上設(shè)置有所述氣室溫度控制部、所述光射出部溫度控制部以及所述數(shù)字電路中的至少I個，在俯視時，所述第I基板與所述第2基板的至少一部分重合。
[0012]由此，能夠降低受光電路與氣室溫度控制部、光射出部溫度控制部以及數(shù)字電路中的至少I個之間的相互干擾，由此，能夠可靠地檢測出微小的原子共振信號，可提供高精度的量子干涉裝置。
[0013]此外，在俯視時，第I基板和第2基板的至少一部分重合，由此，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0014][應(yīng)用例2]
[0015]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，該量子干涉裝置具有:框體，其收納所述氣室；框體溫度控制部，其控制所述框體內(nèi)的溫度；加熱部，其利用電力的供給而被驅(qū)動，由所述氣室溫度控制部控制，對所述氣室進行加熱；升壓電路，其對施加于所述加熱部的電壓進行升壓；以及第3基板，其設(shè)置有所述升壓電路和所述框體溫度控制部中的至少一方，在俯視時，所述第I基板與所述第3基板的至少一部分重合。
[0016]由此，首先，通過降低電源電壓，能夠降低功耗。而且，利用升壓電路對施加于加熱部的電壓進行升壓，由此，既能夠使提供給加熱部的電力保持恒定，又能夠降低流過加熱部的電流，由此，能夠減小因?qū)訜岵康耐姸稍摷訜岵慨a(chǎn)生的磁場，能夠防止或抑制由加熱部產(chǎn)生的磁場對氣室內(nèi)帶來不良影響。此外，能夠?qū)⒖蝮w的溫度調(diào)整為目標值。由此，能夠提供高精度的量子干涉裝置。
[0017][應(yīng)用例3]
[0018]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，在俯視時，所述第I基板、所述第2基板以及所述第3基板的至少一部分重合。
[0019]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0020][應(yīng)用例4]
[0021]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，該量子干涉裝置具有:電源端子，其設(shè)置于所述第I基板；第I連接端子，其設(shè)置于所述第I基板，與所述電源端子電連接；第2連接端子，其設(shè)置于所述第2基板，與所述第I連接端子電連接；以及第3連接端子，其設(shè)置于所述第3基板，與所述第I連接端子電連接，在俯視時，所述第I連接端子、所述第2連接端子以及所述第3連接端子的至少一部分重合。
[0022]由此，能夠分別減小第I連接端子與第2連接端子之間的距離、第I連接端子與第3連接端子之間的距離，由此，能夠分別在第I連接端子與第2連接端子之間、第I連接端子與第3連接端子之間降低電力的損耗。
[0023][應(yīng)用例5]
[0024]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0025]由此，能夠降低不希望出現(xiàn)干涉的各電路彼此的干擾，由此，能夠可靠地檢測出微小的原子共振信號，能夠提供高精度的原子振蕩器。此外，能夠?qū)崿F(xiàn)小型化。
[0026][應(yīng)用例6]
[0027]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0028]由此，能夠提供實現(xiàn)小型化且具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備。
[0029][應(yīng)用例7]
[0030]本發(fā)明的移動體的特征在于具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0031]由此，能夠提供實現(xiàn)小型化且具有優(yōu)異的可靠性的移動體。
【附圖說明】
[0032]圖1是示出本發(fā)明第I實施方式的原子振蕩器的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0033]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0034]圖3是示出從光射出部射出的兩個光的頻率差與由受光部以及受光電路檢測的光的強度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0035]圖4是圖1所示的原子振蕩器的剖視圖。
[0036]圖5是用于說明圖1所示的原子振蕩器具有的光射出部以及氣室的示意圖。
[0037]圖6是示出圖1所示的原子振蕩器具有的第I基板、第2基板以及第3基板的立體圖。
[0038]圖7是示出圖1所示的原子振蕩器具有的第I基板、設(shè)置在該第I基板上的電源端子、電源電路以及連接器的俯視圖(包括框圖)。
[0039]圖8是用于說明本發(fā)明第2實施方式的原子振蕩器的第2基板的示意圖。
[0040]圖9是示出在利用GPS衛(wèi)星的定位系統(tǒng)中使用本發(fā)明的原子振蕩器的情況下的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概要圖。
[0041]圖10是示出本發(fā)明的移動體的一例的圖。
[0042]標號說明
[0043]I原子振蕩器；2第I單元；3第2單元；5外封裝；6控制部；7支承板；13石英振蕩器；14升壓電路；15電源端子；16電源；17電源電路；18導(dǎo)電針(pin) ；191連接器；192連接器；193連接器；21光射出部；22第I封裝；23窗部；24帕爾貼元件；25溫度傳感器；31氣室；33加熱器；34溫度傳感器；35線圈；36第2封裝；37窗部；38受光部；41光學部件；42光學部件；43光學部件；46帕爾貼元件；47溫度傳感器；51底板；52罩部件；61激勵光控制部；611倍增器；62氣室溫度控制部；63磁場控制部；64光射出部溫度控制部；65封裝溫度控制部；66數(shù)字電路；67模擬電路；68受光電路；69掃描電路；71第I板狀部；72第2板狀部；73連結(jié)部；74貫通孔；81第I基板；811開口 ；82第2基板；821地線(groundline)區(qū)域；822地線區(qū)域；83第3基板；100定位系統(tǒng);200GPS衛(wèi)星;300基站裝置；301天線；302接收裝置；303天線；304發(fā)送裝置；311主體部；311a貫通孔；312窗部；313窗部；400GPS接收裝置；401天線；402衛(wèi)星接收部；403天線；404基站接收部；1500移動體；1501車體；1502車輪；&軸；LL激勵光；S內(nèi)部空間。
【具體實施方式】
[0044]以下，根據(jù)附圖所示的實施方式，對本發(fā)明的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動體進行詳細說明。
[0045]1.原子発振器(量子干渉裝置)
[0046]首先，對本發(fā)明的原子振蕩器(具有本發(fā)明的量子干涉裝置的原子振蕩器)進行說明。此外，以下，說明將本發(fā)明的量子干涉裝置應(yīng)用于原子振蕩器的例子，但本發(fā)明的量子干涉裝置不限于此，除了原子振蕩器以外，例如還可以應(yīng)用于磁傳感器、量子存儲器等。
[0047]〈第I實施方式〉
[0048]圖1是示出本發(fā)明的第I實施方式的原子振蕩器的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。此外，圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖，圖3是示出從光射出部射出的兩個光的頻率差與由受光部以及受光電路檢測的光的強度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0049]圖1所示的原子振蕩器I是利用量子干涉效應(yīng)的原子振蕩器。
[0050]如圖1、圖4所示，該原子振蕩器I具有作為光射出側(cè)的單元的第I單元2、作為光檢測側(cè)的單元的第2單元3、設(shè)置在單元2、3之間的光學部件41、42、43、帕爾貼元件46、溫度傳感器47、控制第I單元2、第2單元3和帕爾貼元件46的控制部6、第I基板81、第2基板82、第3基板83、支承板(連接部件)7以及收納它們的外封裝5。
[0051]此處，第I單元2具有光射出部21、帕爾貼元件24、溫度傳感器25、收納它們的第I封裝22。
[0052]此外，第2單元3具有氣室31、受光部38、加熱器(加熱部)33、溫度傳感器34、線圈35以及收納它們的第2封裝(框體)36。此外，帕爾貼元件46以及溫度傳感器47例如設(shè)置在第2封裝36的規(guī)定部位。
[0053]首先，簡單說明原子振蕩器I的原理。
[0054]如圖1所示，在原子振蕩器I中，光射出部21向氣室31射出激勵光LL，由受光部38以及受光電路68檢測透過氣室31的激勵光LL。
[0055]在氣室31內(nèi)，封入有氣體狀的堿金屬(金屬原子)，如圖2所示，堿金屬具有三能級系統(tǒng)的能級，可得到能級不同的兩個基態(tài)(基態(tài)1、2)和激發(fā)態(tài)這3個狀態(tài)。此處，基態(tài)I是比基態(tài)2低的能量狀態(tài)。
[0056]從光射出部21射出的激勵光LL包含頻率不同的兩種共振光1、2，在向上述的氣體狀的堿金屬照射這兩種共振光1、2時，共振光1、2在堿金屬中的光吸收率(光透過率)隨著共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω2之差(ω 1-ω2)而變化。
[0057]并且，在共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω 2之差(ω1_ω2)和相當于基態(tài)I與基態(tài)2之間的能量差的頻率一致時，分別停止從基態(tài)1、2激勵成激發(fā)態(tài)。此時，共振光1、2均不被堿金屬吸