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原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器

阅读：520发布：2021-02-25

IPRDB可以提供原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器，原子室及其制造方法能够提高频率稳定度，并且量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体具有该原子室。本发明的原子室(2)的制造方法包含：准备工序，准备构造体，该构造体具有构成内部空间(S)且一部分为透光部的壁部，并在透光部上配置有液体状或固体状的碱金属(M1)；以及调整工序，通过加热透光部来进行调整，使得碱金属(M)的量在透光部的外周部侧比中央部多。，下面是原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种原子室的制造方法，其特征在于，所述原子室的制造方法包含：准备工序，准备构造体，该构造体具有构成内部空间且至少一部分为透光部的壁部，并在所述透光部上配置有液体状或固体状的金属原子；以及调整工序，以所述金属原子的量在所述透光部的外周部侧比中央部多的方式调整分布。

2.根据权利要求1所述的原子室的制造方法，其中，在所述调整工序中，通过对所述透光部进行加热来调整分布。

3.根据权利要求1或2所述的原子室的制造方法，其中，所述准备工序包含：

底座部准备步骤，准备底座部，该底座部向一个面侧开口，并具有底部构成所述透光部的凹部；

配置步骤，将所述金属原子配置于所述底部；以及密封步骤，对所述凹部进行密封而形成所述内部空间。

4.根据权利要求3所述的原子室的制造方法，其中，在所述配置步骤中，通过成膜，将所述金属原子配置于所述底部。

5.根据权利要求3或4所述的原子室的制造方法，其中，在所述调整工序中，以沿着所述底部的外周部配置所述金属原子的方式进行所述调整。

6.根据权利要求3或4所述的原子室的制造方法，其中，所述底部在俯视时具有角部，

在所述调整工序中，以将所述金属原子配置于所述角部的方式进行所述调整。

7.根据权利要求1～6中的任意一项所述的原子室的制造方法，其中，在所述准备工序中，所述构造体具有设置于所述透光部的外周部的凹状的收纳部，在所述调整工序中，将所述金属原子的至少一部分配置于所述收纳部。

8.根据权利要求7所述的原子室的制造方法，其中，所述收纳部沿着所述透光部的外周部延伸。

9.一种原子室，其特征在于，所述原子室是使用权利要求1～8中的任意一项所述的原子室的制造方法制造出的。

10.一种原子室，其特征在于，所述原子室具有：一对窗部；

主体部，其配置于所述一对窗部之间，与所述一对窗部一起构成了内部空间；以及液体状或固体状的金属原子，其在所述内部空间中被配置在所述一对窗部中的至少一个窗部上，所述金属原子的量在所述窗部的外周部侧比中央部多。

11.根据权利要求10所述的原子室，其中，所述原子室具有凹状的收纳部，该收纳部设置于所述一对窗部中的至少一个窗部与所述主体部之间的连接部，并配置有所述金属原子。

12.根据权利要求11所述的原子室，其中，所述收纳部沿着所述连接部延伸。

13.根据权利要求10～12中的任意一项所述的原子室，其中，所述收纳部构成为包含设置于所述窗部的凹部。

14.根据权利要求10～13中的任意一项所述的原子室，其中，所述收纳部构成为包含设置于所述主体部的阶梯部。

15.一种量子干涉装置，其特征在于，所述量子干涉装置具有权利要求9～14中的任意一项所述的原子室。

16.一种原子振荡器，其特征在于，所述原子振荡器具有权利要求9～14中的任意一项所述的原子室。

17.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备具有权利要求9～14中的任意一项所述的原子室。

18.一种移动体，其特征在于，所述移动体具有权利要求9～14中的任意一项所述的原子室。

说明书全文

原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器

技术领域

[0001] 本发明涉及原子室的制造方法、原子室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。

背景技术

[0002] 作为长期具有高精度的振荡特性的振荡器，公知有基于铷、铯等碱金属的原子能量跃迁而进行振荡的原子振荡器。

[0003] 原子振荡器的工作原理通常大致分为利用光与微波的双共振现象的方式和利用基于波长不同的两种光的量子干涉效应(CPT：Coherent Population Trapping(相干布居俘获))的方式。无论在哪个方式的原子振荡器中，通常都具有封入了碱金属的原子室(气室)(例如，参照专利文献1)。

[0004] 作为这样的原子室，已知具有层叠了多个基板的结构的原子室，以伴随着近年来对原子振荡器(特别是CPT方式的原子振荡器)的小型化的要求而实现小型化。在制造这样的原子室时，例如，在专利文献1中，准备在形成有沿厚度方向贯通的贯通孔的基板的一个面上接合玻璃基板而成的两个部件，在一个部件的玻璃基板的贯通孔侧的面上配置碱金属之后，将两个部件相互接合，从而形成封入有碱金属的内部空间。

[0005] 这里，通常在原子室内封入预估了碱金属会随时间而减少的量的较大量的碱金属，剩余的碱金属作为液体状或固体状而存在。

[0006] 但是，在专利文献1的原子室中，剩余的碱金属大量存在于应该使向碱金属照射的光通过的玻璃基板的区域上，因此存在如下问题：光的透过量减少，并且光的一部分与液体或者固体状态的碱金属发生作用，从而导致特性的下降。例如，在CPT方式的原子振荡器中，使用伴随电磁感应透明(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)现象而产生的陡峭信号即EIT信号作为基准信号，但是，在专利文献1的原子室中，存在如下问题：EIT信号的强度减小，其结果是，频率稳定度下降。

[0007] 专利文献1：日本特开2013－38382号公报

发明内容

[0008] 本发明的目的在于提供一种能够提高频率稳定度的原子室的制造方法和原子室，并且，提供具有该原子室的量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体。

[0009] 本发明是为了解决上述课题的至少一部分而完成的，能够作为以下的方式或应用例来实现。

[0010] [应用例1]

[0011] 本发明的原子室的制造方法的特征在于，包含：准备工序，准备构造体，该构造体具有构成内部空间且至少一部分为透光部的壁部，并在所述透光部上配置有液体状或固体状的金属原子；以及调整工序，以所述金属原子的量在所述透光部的外周部侧比中央部增的方式调整分布。

[0012] 根据这样的原子室的制造方法，在所得到的原子室中，由于配置于透光部的中央部的液体状或固体状的金属原子的量较少，所以能够高效地使光透过。因此，例如在用于EIT方式的量子干涉装置的情况下，能够增大EIT信号的强度，其结果是，能够提高频率稳定度。

[0013] [应用例2]

[0014] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，在所述调整工序中，通过对所述透光部进行加热来调整分布。

[0015] 由此，即使在密封了内部空间的状态下，也能够进行调整工序。

[0016] [应用例3]

[0017] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，所述准备工序包含：底座部准备步骤，准备底座部，该底座部向一个面侧开口，并具有底部构成所述透光部的凹部；配置步骤，将所述金属原子配置于所述底部；以及密封步骤，对所述凹部进行密封而形成所述内部空间。

[0018] 由此，能够高效地制造小型的原子室。

[0019] [应用例4]

[0020] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，在所述配置步骤中，通过成膜，将所述金属原子配置于所述底部。

[0021] 由此，即使在制造小型的原子室的情况下，在配置步骤中，也能够将期望量的液体状或固体状的金属原子容易地配置于期望的位置和范围。

[0022] [应用例5]

[0023] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，在所述调整工序中，以沿着所述底部的外周部配置所述金属原子的方式进行所述调整。

[0024] 由此，即使配置于内部空间的液体状或固体状的金属原子的量较多，也能够将液体状或固体状的金属原子配置于窗部的外周部。

[0025] [应用例6]

[0026] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，所述底部在俯视时具有角部，在所述调整工序中，以将所述金属原子配置于所述角部的方式进行所述调整。

[0027] 由此，在所得到的原子室中，能够使液体状或固体状的金属原子从光通过区域远离。

[0028] [应用例7]

[0029] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，在所述准备工序中，所述构造体具有设置于所述透光部的外周部的凹状的收纳部，在所述调整工序中，将所述金属原子的至少一部分配置于所述收纳部。

[0030] 由此，在所得到的原子室中，能够使液体状或固体状的金属原子从光通过区域远离。

[0031] [应用例8]

[0032] 在本发明的原子室的制造方法中，优选的是，所述收纳部沿着所述透光部的外周部延伸。

[0033] 由此，在所得到的原子室中，即使配置于内部空间的液体状或固体状的金属原子的量较多，也能够使液体状或固体状的金属原子从光通过区域远离。

[0034] [应用例9]

[0035] 本发明的原子室的特征在于，所述原子室是使用本发明的原子室的制造方法制造出的。

[0036] 根据这样的原子室，由于配置于透光部的中央部的液体状或固体状的金属原子的量较少，所以能够高效地使光透过。因此，例如在用于EIT方式的量子干涉装置的情况下，能够增大EIT信号的强度，其结果是，能够提高频率稳定度。

[0037] [应用例10]

[0038] 本发明的原子室的特征在于，所述原子室具有：一对窗部；主体部，其配置于所述一对窗部之间，与所述一对窗部一起构成了内部空间；以及液体状或固体状的金属原子，其在所述内部空间中被配置在所述一对窗部中的至少一个窗部上，所述金属原子的量在所述窗部的外周部侧比中央部多。

[0039] 根据这样的原子室，由于配置于透光部(窗部)的中央部的液体状或固体状的金属原子的量较少，所以能够高效地使光透过。因此，例如在用于EIT方式的量子干涉装置的情况下，能够增大EIT信号的强度，其结果是，能够提高频率稳定度。

[0040] [应用例11]

[0041] 在本发明的原子室中，优选的是，所述原子室具有凹状的收纳部，该收纳部设置于所述一对窗部中的至少一个窗部与所述主体部之间的连接部，并配置有所述金属原子。

[0042] 由此，能够将液体状或固体状的金属原子稳定地配置于窗部的外周部。

[0043] [应用例12]

[0044] 在本发明的原子室中，优选的是，所述收纳部沿着所述连接部延伸。

[0045] 由此，即使配置于内部空间的液体状或固体状的金属原子的量较多，也能够将液体状或固体状的金属原子稳定地配置于窗部的外周部。

[0046] [应用例13]

[0047] 在本发明的原子室中，优选的是，所述收纳部构成为包含设置于所述窗部的凹部。

[0048] 由此，能够减少液体状或固体状的金属原子从收纳部超出并向窗部的中央部移动的情况。

[0049] [应用例14]

[0050] 在本发明的原子室中，优选的是，所述收纳部构成为包含设置于所述主体部的阶梯部。

[0051] 由此，能够使液体状或固体状的金属原子从光通过区域远离。

[0052] [应用例15]

[0053] 本发明的量子干涉装置的特征在于，所述量子干涉装置具有本发明的原子室。

[0054] 由此，能够提供具有优异的频率稳定度的量子干涉装置。

[0055] [应用例16]

[0056] 本发明的原子振荡器的特征在于，所述原子振荡器具有本发明的原子室。

[0057] 由此，能够提供具有优异的频率稳定度的原子振荡器。

[0058] [应用例17]

[0059] 本发明的电子设备的特征在于，所述电子设备具有本发明的原子室。

[0060] 由此，能够提供具有可提高频率稳定度的原子室的电子设备。

[0061] [应用例18]

[0062] 本发明的移动体的特征在于，所述移动体具有本发明的原子室。

[0063] 由此，能够提供具有可提高频率稳定度的原子室的移动体。

附图说明

[0064] 图1是示出本发明第1实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。

[0065] 图2是用于说明碱金属的能量状态的图。

[0066] 图3是示出从光射出部射出的两种光的频率差与由光检测部检测的光强度之间的关系的曲线图。

[0067] 图4的(a)是图1所示的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图4的(b)是图4的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0068] 图5是用于说明图1所示的原子振荡器所具有的原子室的另一使用例的纵剖视图。

[0069] 图6是示出图4所示的原子室的制造方法中的准备工序(配置步骤)和密封步骤的图。

[0070] 图7是示出图4所示的原子室的制造方法中的调整工序和单片化工序的图。

[0071] 图8的(a)是本发明第2实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图8的(b)是图8的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0072] 图9是示出图8所示的原子室的制造方法中的配置步骤、密封步骤和调整工序的图。

[0073] 图10的(a)是本发明第3实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图10的(b)是图10的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0074] 图11的(a)是本发明第4实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图11的(b)是图11的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0075] 图12的(a)是本发明第5实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图12的(b)是图12的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0076] 图13的(a)是本发明第6实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图13的(b)是图13的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0077] 图14的(a)是本发明第7实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图14的(b)是图14的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0078] 图15是示出在利用了GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的概略结构的图。

[0079] 图16是示出本发明的移动体的一例的图。

[0080] 标号说明

[0081] 1：原子振荡器；2：原子室；2A：原子室；2B：原子室；2C：原子室；2D：原子室；2E：原子室；2F：原子室；3：光射出部；5：光检测部；6：加热器；7：温度传感器；8：磁场产生部；
10：控制部；11：温度控制部；12：激励光控制部；13：磁场控制部；21：主体部；21B：主体部；21C：主体部；21D：主体部；21E：主体部；21F：主体部；22：窗部；22A：窗部；22C：窗部；
22D：窗部；22E：窗部；23：窗部；41：光学部件；42：光学部件；43：光学部件；44：光学部件；
100：定位系统；200：GPS卫星；210：主体部形成用基板；211：贯通孔；211B：贯通孔；211C：
贯通孔；211D：贯通孔；211E：贯通孔；211F：贯通孔；212：阶梯部；212C：阶梯部；212D：阶梯部；212E：阶梯部；220：窗部形成用基板；220A：窗部形成用基板；221：凹部；221C：凹部；221D：凹部；221E：凹部；230：窗部形成用基板；300：基站装置；301：天线；302：接收装置；303：天线；304：发送装置；400：GPS接收装置；401：天线；402：卫星接收部；403：天线；
404：基站接收部；500：掩模；501：开口部；1500：移动体；1501：车体；1502：车轮；LL：激励光；M：碱金属；M1：碱金属；S：内部空间。

具体实施方式

[0082] 以下，根据附图所示的实施方式，对本发明的原子室的制造方法、原子室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行详细说明。

[0083] 1.原子振荡器(量子干涉装置)

[0084] 首先，对本发明的原子振荡器(具有本发明的量子干涉装置的原子振荡器)进行说明。此外，虽然以下说明将本发明的量子干涉装置应用于原子振荡器的例子，但本发明的量子干涉装置不限于此，除了原子振荡器以外，例如还可以应用于磁传感器、量子存储器等。

[0085] ＜第1实施方式＞

[0086] 图1是示出本发明第1实施方式的原子振荡器(量子干涉装置)的概略图。此外，图2是用于说明碱金属的能量状态的图，图3是示出从光射出部射出的两种光的频率差与由光检测部检测的光强度之间的关系的曲线图。

[0087] 图1所示的原子振荡器1是利用量子干涉效应的原子振荡器。如图1所示，该原子振荡器1具有原子室2(气室)、光射出部3、光学部件41、42、43、44、光检测部5、加热器6、温度传感器7、磁场产生部8以及控制部10。

[0088] 首先，简单说明原子振荡器1的原理。

[0089] 如图1所示，在原子振荡器1中，光射出部3朝向原子室2射出激励光LL，由光检测部5对透过原子室2的激励光LL进行检测。

[0090] 在原子室2内，封入有气态的碱金属(金属原子)，如图2所示，碱金属具有三能级系统的能级，可得到能级不同的两个基态(基态1、2)和激发态这3个状态。这里，基态1是比基态2低的能量状态。

[0091] 从光射出部3射出的激励光LL包含频率不同的两种共振光1、2，在对上述那样的气态的碱金属照射这两种共振光1、2时，共振光1、2在碱金属中的光吸收率(透光率)随着共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)而发生变化。

[0092] 并且，在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)和相当于基态1与基态2之间的能量差的频率一致时，从基态1、2向激发态的激励分别停止。此时，共振光1、2均不被碱金属吸收而透过。将这样的现象称作CPT现象或者电磁感应透明现象(EIT：Electromagnetically Induced Transparency)。

[0093] 例如，如果光射出部3将共振光1的频率ω1固定而使共振光2的频率ω2变化，则在共振光1的频率ω1与共振光2的频率ω2之差(ω1－ω2)和相当于基态1与基态2之间的能量差的频率ω0一致时，光检测部5的检测强度如图3所示那样，陡峭地上升。将这样的陡峭的信号检测为EIT信号。该EIT信号具有由碱金属的种类决定的固有值。因此，能够通过使用这样的EIT信号来构成振荡器。

[0094] 以下，对原子振荡器1的各部件简单进行说明。

[0095] [原子室]

[0096] 在原子室2内，封入有气体状的铷、铯、钠等碱金属。此外，在原子室2内，也可以根据需要，与碱金属气体一并封入有氩、氖等稀有气体、氮等惰性气体作为缓冲气体。

[0097] 这里，在原子室2内，剩余的碱金属作为液体状或固体状而存在。另外，有关该点之后将详细叙述。

[0098] [光射出部]

[0099] 光射出部3(光源)具有射出对原子室2中的碱金属原子进行激励的激励光LL的功能。

[0100] 更具体而言，光射出部3射出上述那样的频率不同的两种光(共振光1以及共振光2)作为激励光LL。共振光1能够将原子室2中的碱金属从上述基态1激励(共振)成激发态。另一方面，共振光2能够将原子室2中的碱金属从上述基态2激励(共振)成激发态。

[0101] 作为该光射出部3，只要能够射出上述那样的激励光，则没有特别限定，例如，能够使用垂直谐振器面发光激光器(VCSEL)等半导体激光器等。

[0102] 此外，光射出部3利用未图示的温度调节元件(发热电阻体、帕尔贴元件等)被调温到规定温度。

[0103] [光学部件]

[0104] 多个光学部件41、42、43、44分别被设置在上述光射出部3与原子室2之间的激励光LL的光路上。这里，从光射出部3侧到原子室2侧，依次配置有光学部件41、光学部件42、光学部件43、光学部件44。

[0105] 光学部件41是透镜。由此，能够无浪费地向原子室2照射激励光LL。另外，能够省略光学部件41。

[0106] 光学部件42是偏振片。由此，能够将来自光射出部3的激励光LL的偏振调整为规定方向。

[0107] 光学部件43为减光滤光器(ND滤光器)。由此，能够调整(减小)入射到原子室2的激励光LL的强度。因此，即使在光射出部3的输出较大的情况下，也能够使入射到原子室2的激励光成为期望的光量。在本实施方式中，利用光学部件43调整通过了上述光学部件42后的具有规定方向的偏振的激励光LL的强度。另外，能够省略光学部件43。

[0108] 光学部件44为λ/4波长板。由此，能够将来自光射出部3的激励光LL从线偏振光转换为圆偏振光(右旋圆偏振光或者左旋圆偏振光)。

[0109] 如后所述，在原子室2内的碱金属原子因磁场产生部8的磁场而发生了塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射作为线偏振光的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，碱金属原子均匀地分散存在于塞曼分裂后的多个能级。其结果是，由于期望能级的碱金属原子的数量与其它能级的碱金属原子的数量相比，相对较少，因此显现期望的EIT现象的原子数减少，期望的EIT信号的强度减小，结果导致原子振荡器1的振荡特性的下降。

[0110] 与此相对，如后所述，在原子室2内的碱金属原子因磁场产生部8的磁场而发生了塞曼分裂的状态下，如果向碱金属原子照射圆偏振光的激励光，则由于激励光与碱金属原子的相互作用，能够使碱金属原子进行塞曼分裂后的多个能级中的、期望能级的碱金属原子的数量与其它能级的碱金属原子的数量相比，相对较多。因此，显现期望的EIT现象的原子数增加，期望的EIT信号的强度增大，其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡特性。

[0111] [光检测部]

[0112] 光检测部5具有对透过原子室2内的激励光LL(共振光1、2)的强度进行检测的功能。

[0113] 作为该光检测部5，只要能够检测上述那样的激励光，则没有特别限定，例如，能够使用太阳能电池、光电二极管等光检测器(受光元件)。

[0114] [加热器]

[0115] 加热器6(加热部)具有对上述原子室2(更具体而言，原子室2中的碱金属)进行加热的功能。由此，能够将原子室2中的碱金属维持成适当浓度的气态。

[0116] 该加热器6例如构成为包含因通电而发热的发热电阻体。该发热电阻体可以设置成与原子室2接触，也可以设置成不与原子室2接触。

[0117] 例如，在将发热电阻体设置成与原子室2接触的情况下，在原子室2的一对窗部分别设置发热电阻体。由此，能够防止碱金属原子在原子室2的窗部上发生结露。其结果是，能够使原子振荡器1的特性(振荡特性)长期保持优异。这样的发热电阻体由对于激励光具有透过性的材料构成，具体而言，例如由ITO(Indium Tin Oxide，氧化铟锡)、IZO(Indium Zinc Oxide，氧化铟锌)、In3O3、SnO2、含Sb的SnO2、含Al的ZnO等氧化物等的透明电极材料构成。并且，发热电阻体例如能够使用等离子CVD、热CVD那样的化学蒸镀法(CVD)、真空蒸镀等干式镀敷法、溶胶－凝胶法等来形成。

[0118] 并且，在将发热电阻体设置成不与原子室2接触的情况下，经由热传导性优异的金属等、陶瓷等部件从发热电阻体向原子室2导热即可。

[0119] 另外，加热器6只要能够对原子室2进行加热，则不限定于上述的方式，能够使用各种加热器。并且，也可以代替加热器6，或者与加热器6一起地使用珀尔帖元件来对原子室2进行加热。

[0120] [温度传感器]

[0121] 温度传感器7对加热器6或者原子室2的温度进行检测。进而，根据该温度传感器7的检测结果，控制上述加热器6的发热量。由此，能够将原子室2内的碱金属原子维持到期望的温度。

[0122] 另外，温度传感器7的设置位置没有特别限定，例如可以在加热器6上，也可以在原子室2的外表面上。

[0123] 作为温度传感器7，没有特别限定，能够使用热敏电阻、热电偶等公知的各种温度传感器。

[0124] [磁场产生部]

[0125] 磁场产生部8具有产生磁场的功能，该磁场使原子室2内的碱金属的简并后的多个能级发生塞曼分裂。由此，通过塞曼分裂，能够扩大碱金属的正在简并的不同能级之间的间隙，从而提高分辨率。其结果是，能够提高原子振荡器1的振荡频率的精度。

[0126] 该磁场产生部8例如由以夹着原子室2的方式配置的亥姆霍兹线圈(Helmholtz coil)或者以覆盖原子室2的方式配置的电磁线圈构成。由此，能够在原子室2内产生一个方向的均匀的磁场。

[0127] 此外，磁场产生部8产生的磁场是恒定磁场(直流磁场)，但是也可以叠加交变磁场。

[0128] [控制部]

[0129] 控制部10具有分别控制光射出部3、加热器6以及磁场产生部8的功能。

[0130] 该控制部10具有：激励光控制部12，其控制光射出部3的共振光1、2的频率；温度控制部11，其控制原子室2中的碱金属的温度；以及磁场控制部13，其控制来自磁场产生部8的磁场。

[0131] 激励光控制部12根据上述光检测部5的检测结果，控制从光射出部3射出的共振光1、2的频率。更具体而言，激励光控制部12以上述频率差(ω1－ω2)成为上述碱金属的固有频率ω0的方式，控制从光射出部3射出的共振光1、2的频率。

[0132] 这里，虽然未图示，但激励光控制部12具有压控型石英振荡器(振荡电路)，其根据光检测部5的检测结果，对该压控型石英振荡器的振荡频率进行同步/调整，并将该压控型石英振荡器的输出信号作为原子振荡器1的输出信号进行输出。

[0133] 例如，虽未图示，但激励光控制部12具有对来自该压控型石英振荡器的输出信号进行倍频的倍频器，将利用该倍频器进行了倍频后的信号(高频信号)叠加到直流偏置电流，并作为驱动信号输入到光射出部3。由此，通过以在光检测部5中能检测到EIT信号的方式对压控型石英振荡器进行控制，从压控型石英振荡器输出期望的频率的信号。例如，当设来自原子振荡器1的输出信号的期望的频率为f时，该倍频器的倍频率为ω0/(2×f)。由此，当压控型石英振荡器的振荡频率为f时，能够使用来自倍频器的信号，对包含于光射出部3的半导体激光器等发光元件进行调制，使其射出频率差(ω1－ω2)为ω0的两种光。

[0134] 并且，温度控制部11根据温度传感器7的检测结果控制对加热器6的通电。由此，能够将原子室2维持在期望的温度范围内。例如，原子室2借助加热器6被调温到例如70℃左右。

[0135] 并且，磁场控制部13以使磁场产生部8产生的磁场恒定的方式，控制对磁场产生部8的通电。

[0136] 这样的控制部10例如设置在安装于基板上的IC芯片上。

[0137] 以上，简单说明了原子振荡器1的各部件的结构。

[0138] (原子室的详细说明)

[0139] 图4的(a)是图1所示的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图4的(b)是图4的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。图5是用于说明图1所示的原子振荡器所具有的原子室的另一使用例的纵剖视图。

[0140] 另外，为了便于说明，以下将图4的(a)中的上侧称作“上”，将下侧称作“下”。

[0141] 如图4的(a)所示，原子室2具有主体部21和夹着主体部21设置的一对窗部22、23。在该原子室2中，主体部21配置在一对窗部22、23之间，主体部21和一对窗部22、23划分形成(构成)了封入有气体状的碱金属的内部空间S。

[0142] 并且，在内部空间S中，在窗部22上，以量分布成在窗部22的外周部侧比中央部多的方式配置有液体状或者气体状的碱金属M(金属原子)。

[0143] 这里，主体部21和窗部22、23构成了用于构成内部空间S的“壁部”，此外，该壁部的一部分即窗部22、23的与内部空间S对应的部分分别构成了“透光部”。

[0144] 主体部21呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21中形成有沿主体部21的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211。

[0145] 作为该主体部21的构成材料，没有特别限定，可举出玻璃材料、石英、金属材料、树脂材料、硅材料等，但其中优选使用玻璃材料、石英、硅材料中的任意一种，更优选使用硅材料。由此，即使在形成宽度和高度为10mm以下这样的小的原子室2的情况下，也能够使用蚀刻等微细加工技术来容易地形成高精度的主体部21。尤其是，硅能够使用基于蚀刻的微细加工。因此，通过使用硅构成主体部21，即使谋求原子室2的小型化，也能够简单且高精度地形成主体部21。并且，在使用硅构成了主体部21时，在窗部22、23由玻璃构成的情况下，能够通过阳极接合简单地将主体部21和窗部22、23气密地接合，能够使原子室2的可靠性优异。

[0146] 在这样的主体部21的下表面接合有窗部22，另一方面，在主体部21的上表面接合有窗部23。由此，贯通孔211的下端侧开口被窗部22封闭，贯通孔211的上端侧开口被窗部23封闭。并且，使贯通孔211的内部空间S形成为气密空间。

[0147] 作为主体部21和窗部22、23的接合方法，可根据它们的构成材料来确定，只要能够气密地接合，则没有特别限定，例如，能够使用基于粘接剂的接合方法、直接接合法、阳极接合法、表面活化接合法等，但优选使用直接接合法或者阳极接合法。由此，能够简单地将主体部21和窗部22、23气密地接合，能够使原子室2的可靠性优异。

[0148] 与这样的主体部21接合的各窗部22、23对于来自上述光射出部3的激励光LL具有透过性。而且，一个窗部22是供激励光LL入射到原子室2的内部空间S内的入射侧窗部，另一个窗部23是供激励光LL从原子室2的内部空间S内射出的射出侧窗部。

[0149] 并且，窗部22、23分别呈板状。

[0150] 作为窗部22、23的构成材料，只要对于上述那样的激励光具有透过性，则没有特别限定，例如可举出玻璃材料、石英等，优选使用玻璃材料。由此能够实现对于激励光具有透过性的窗部22、23。并且，在由硅构成了主体部21的情况下，通过使用玻璃构成窗部22、23，能够通过阳极接合，简单地将主体部21和窗部22、23气密地接合，能够使原子室2的可靠性优异。另外，根据窗部22、23的厚度和激励光的强度，还能够由硅构成窗部22、23。在该情况下，能够将主体部21和窗部22、23直接接合。

[0151] 在由这样的主体部21和窗部22、23划分形成的内部空间S中，收纳有气体状的碱金属。收纳在该内部空间S内的气体状的碱金属被激励光LL激励。即，贯通孔211内的空间的至少一部分构成供激励光LL通过的光通过的“光通过空间”。在本实施方式中，贯通孔211的横截面呈圆形，另一方面，虽然未图示，但光通过空间的横截面呈与贯通孔211的横截面相似的形状(即圆形)，而且被设定成比贯通孔211的横截面小。另外，贯通孔211的横截面形状不限于圆形，例如可以是四边形、五边形等多边形、椭圆形等。

[0152] 此外，在内部空间S中收纳有液体状或固体状的碱金属M。该碱金属M配置在窗部22的内部空间S侧的面上。该液体状或固体状碱金属M在饱和蒸汽压力下与内部空间S内的气体状的碱金属形成平衡状态，由此，能够将内部空间S内的气体状的碱金属保持成规定浓度。

[0153] 尤其是，碱金属M配置在窗部22的外周部。在本实施方式中，碱金属M沿着窗部22的外周部配置其整周上。由此，在激励光LL通过窗部22时，能够减少激励光LL被碱金属M遮挡的情况。因此，能够利用激励光LL有效地激励内部空间S的气体状的碱金属，从而能够增大EIT信号的强度。其结果是，能够提高频率稳定度。

[0154] 此外，碱金属M形成为厚度从窗部22的中央部侧朝向外周部侧连续增厚。而且，碱金属M的与窗部22相反侧的面呈弯曲面。由此，碱金属M的量被配置为在窗部22的外周部侧比中央部多。

[0155] 这里，在为了实现原子振荡器1的小型化而需要缩小原子室2与光射出部3之间的距离的情况下，即使在原子室2与光射出部3之间配置有透镜，也难以使内部空间S中的激励光LL为平行光，如图4的(a)所示，激励光LL的宽度在内部空间S中随着从入射侧朝向射出侧而增宽。因此，窗部22处的激励光LL的宽度比窗部23处的激励光LL的宽度窄。所以，通过使激励光LL从窗部22入射，即使在窗部22的外周部配置有碱金属M，也能够减少激励光LL在通过窗部22时被碱金属M遮挡的情况，并增多被照射激励光LL的内部空间S的气体状的碱金属的量。此外，即使在为了实现小型化而未在原子室2与光射出部3之间配置有透镜的情况下，也同样如此。

[0156] 另外，如图5所示，还能够将窗部23用作供激励光LL入射到原子室2的空间S内的入射侧窗部，将窗部22用作供激励光LL从原子室2的空间S内射出的射出侧窗部。在该情况下，所入射的激励光LL在与液体或者固体状态的碱金属发生作用之前，先与气体状态的碱金属发生作用，由此能够减少特性的下降。

[0157] 另外，在图示中，虽然在窗部22的中央部未配置有碱金属M，但是，只要是比配置于窗部22的外周部的液体状或固体状的碱金属的厚度薄、且为能够获得所需强度的EIT信号的程度的厚度，则也可以在窗部22的中央部配置液体状或固体状的碱金属。

[0158] 根据以上所说明的原子室2，由于配置于窗部22的中央部的液体状或固体状的碱金属M的量较少，所以能够高效地使光透过。因此，能够增大EIT信号的强度，其结果是，能够提高频率稳定度。

[0159] 以上所说明的原子振荡器1所具有的原子室2能够如下进行制造。

[0160] (原子室的制造方法)

[0161] 以下，以制造上述原子室2的情况为例，对本发明的原子室的制造方法进行说明。另外，以下，以主体部21由硅构成，窗部22、23由玻璃构成的情况为例进行说明。

[0162] 图6是示出图4所示的原子室的制造方法中的准备工序(配置步骤)和密封步骤的图，图7是示出图4所示的原子室的制造方法中的调整工序和单片化工序的图。

[0163] 原子室2的制造方法具有：[1]准备工序、[2]调整工序和[3]单片化工序。以下，依次说明各工序。

[0164] [1]准备工序

[0165] 1－1第1接合工序(底座部准备步骤)

[0166] 首先，如图6的(a)所示，将主体部形成用基板210与窗部形成用基板220接合。

[0167] 这里，由主体部形成用基板210和窗部形成用基板220构成的构造体具有贯通孔211的一端开口被窗部形成用基板220封闭而成的凹部，构成了“底座部”。该凹部向一个面侧开口且底部构成透光部。

[0168] 主体部形成用基板210是用于形成上述主体部21的硅基板，具有贯通孔211。此外，窗部形成用基板220是用于形成上述窗部22的玻璃基板。

[0169] 在本实施方式中，主体部形成用基板210具有多组贯通孔211，通过后述的[3]单片化工序被单片化，成为主体部21。此外，窗部形成用基板220通过后述的[3]单片化工序被单片化，成为窗部22。这里，将主体部形成用基板210和窗部形成用基板220接合而成的接合体(层叠体)构成了具有由贯通孔211形成的凹部的“底座部”，该凹部向一个面侧开口。

[0170] 优选利用作为加热接合的一种的阳极接合，进行主体部形成用基板210与窗部形成用基板220的接合。由此，能够比较简单地将主体部形成用基板210和窗部形成用基板220气密地接合。

[0171] 1－2配置步骤

[0172] 接着，如图6的(b)所示，在由贯通孔211形成的凹部的底部配置碱金属M1。更具体而言，使用具有开口部501的掩模500，利用气相成膜法，使碱金属M1在窗部形成用基板220的露出在贯通孔211内的面上成膜。由此，能够简单且高精度地配置期望量的碱金属M1。

[0173] 这里，形成于掩模500的开口部501形成为防止碱金属M1附着于主体部形成用基板210的上表面。在本实施方式中，开口部501形成为与贯通孔211的开口一致。另外，也可以以比贯通孔211的开口小的宽度形成掩模500的开口部501。

[0174] 对掩模500的构成材料没有特别限定，但优选为使用硅。即，优选使用硅基板作为掩模500。由此，能够实现具有高精度的位置和尺寸的开口部501的掩模500。

[0175] 此外，作为碱金属M1的成膜方法，在气相成膜法之中，优选使用蒸镀法。由此，能够在减少碱金属M的化学变化的同时，将碱金属M1配置在窗部形成用基板220上。

[0176] 此外，除气相成膜以外，也可以通过移液管注入规定体积的液体状的碱金属，还可以对固体状的碱金属进行称重来配置。或者，也可以对氮化物等碱金属进行称重来配置。在该情况下，在密封步骤之后且调整工序之前，使化合物还原，由此能够配置碱金属M1。

[0177] 1－3第2接合工序(密封步骤)

[0178] 接着，如图6的(c)所示，将主体部形成用基板210(第1基板的一个面侧)与窗部形成用基板230接合。由此，对由贯通孔211构成的凹部内进行密封，形成内部空间S。

[0179] 这里，窗部形成用基板230构成了与具有凹部的底座部接合的“盖部”。此外，主体部形成用基板210和窗部形成用基板220、230构成了“壁部”，该“壁部”构成了内部空间S，此外，该壁部的一部分、即窗部形成用基板220、230的与内部空间S对应的部分分别构成了“透光部”。而且，如上所述，在该透光部上配置有液体状或固体状的碱金属M1。

[0180] 窗部形成用基板230是用于形成上述窗部22的玻璃基板。此外，窗部形成用基板230通过后述的[3]单片化工序被单片化，从而成为窗部23。这里，窗部形成用基板230构成了与由上述主体部形成用基板210和窗部形成用基板220构成的第1基板接合的“第2基板”。

[0181] 作为主体部形成用基板210与窗部形成用基板230的接合方法，能够使用与上述的主体部形成用基板210与窗部形成用基板230的接合方法同样的方法。即，在1－3密封步骤中，能够利用作为加热接合的一种的阳极接合，进行主体部形成用基板210与窗部形成用基板220的接合。

[0182] [2]调整工序

[0183] 接着，如图7的(a)所示，通过对窗部形成用基板220进行加热，调整碱金属M1的量的分布。这时，以窗部形成用基板220的供激励光LL通过的部分的中央部(以下，简称作“中央部”)为中心进行加热。由此，能够使窗部形成用基板220的中央部上的碱金属M1向窗部形成用基板220的外周部侧移动。其结果是，能够形成以量分布成在窗部形成用基板220的外周部侧比中央部多的方式进行配置的碱金属M。

[0184] 作为在该工序中使用的加热方法，只要能够调整成如上所述的碱金属的量的分布，则没有特别限定，但是优选使用激光(能量线)。由此，能够对窗部形成用基板220的中央部进行局部加热。因此，能够高效地加热配置于窗部形成用基板220的中央部的碱金属，使其向窗部形成用基板220的外周部侧移动。

[0185] 此外，从高效地进行加热的观点来看，激光的波长区域优选为红外区。另外，在该工序中使用的加热方法不限于激光，例如也能够使用除激光以外的光、如X射线和γ射线这样的电磁波、电子射线、如离子束这样的粒子射线等或将这些能量线的2种以上进行组合的能量线。

[0186] 此外，作为在该工序中使用的加热方法，也可以使被加热的棒状的销的前端与中央部接触。

[0187] [3]单片化工序

[0188] 接着，例如通过切割，对由主体部形成用基板210和窗部形成用基板220、230构成的层叠构造体(接合体)进行单片化。由此，如图7的(b)所示，得到原子室2。

[0189] 在本实施方式中，如上所述，在[1]准备工序中，第1基板具有多个由贯通孔211形成的凹部，在[3]单片化工序中，按照由贯通孔211形成的每个凹部，对将第1基板与第2基板接合而得的接合体、即、将主体部形成用基板210与窗部形成用基板220、230接合而得的接合体进行单片化。由此，能够高效地制造原子室。

[0190] 此外，在[2]调整工序之后进行[3]单片化工序，即在[3]单片化工序之前进行[2]调整工序，由此能够有高效地进行[2]调整工序。

[0191] 根据如以上所说明的原子室2的制造方法，能够得到实现如上所述的效果的原子室2。即，在所得到的原子室2中，由于配置于透光部的中央部的液体状或固体状的碱金属M的量较少，因此能够高效地使光透过。因此，能够增大EIT信号的强度，其结果是，能够提高频率稳定度。

[0192] 此外，在上述原子室2的制造方法中，[1]准备工序包含1－1底座部准备步骤、1－2配置步骤和1－3密封步骤，即，通过粘贴多个基板而形成划分形成出内部空间S的壁部，所以能够使用例如MEMS技术等，高效地制造小型的原子室2。

[0193] 尤其是，在上述制造方法中，主体部形成用基板210包含硅，窗部形成用基板220、230分别包含玻璃，由此能够使用蚀刻技术和光刻技术，制造小型且高精度的原子室2。

[0194] 此外，在1－2配置步骤中，通过成膜在由贯通孔211形成的凹部的底部配置碱金属M1，所以即使在使用例如上述那样的MEMS技术等制造小型的原子室2的情况下，也能够在1－2配置步骤中，将期望量的液体状或固体状的碱金属M1容易地配置于期望的位置和范围。

[0195] 此外，由于在[2]调整工序中，以沿着由贯通孔211形成的凹部的底部的外周部配置碱金属M的方式进行调整，所以即使配置于内部空间S的液体状或固体状的碱金属M的量较多，也能够将液体状或固体状的碱金属M配置于窗部22的外周部。

[0196] ＜第2实施方式＞

[0197] 接着，说明本发明的第2实施方式。

[0198] 图8的(a)是本发明第2实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图8的(b)是图8的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0199] 本实施方式中，除了一个窗部的结构和液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。

[0200] 另外，在以下的说明中，关于第2实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0201] 图8所示的原子室2A具有主体部21和夹着主体部21设置的一对窗部22A、23。

[0202] 在窗部22A的主体部21侧的面上，沿着主体部21的贯通孔211的壁面形成有环形的凹部221(槽)。在从窗部22A的厚度方向观察时，如图8所示，凹部221的内周缘位于比贯通孔211的壁面靠内侧的位置，凹部221的外周缘位于比贯通孔211的壁面靠外侧的位置。

[0203] 在这样的凹部221内配置有液体状或固体状的碱金属M。通过这样在凹部221内配置碱金属M，能够利用由凹部221形成的阶梯差，阻止碱金属M向窗部22A的中央部侧移动。此外，如上所述，在从窗部22A的厚度方向观察时，凹部221的外周缘位于比贯通孔211的壁面靠外侧的位置，所以能够使碱金属M从激励光的通过区域远离。

[0204] 在如以上这样构成的原子室2A中，凹部221构成了设置于窗部22A与主体部21的连接部并配置有碱金属M的凹状的“收纳部”。通过设置这样的收纳部，能够将液体状或固体状的碱金属M稳定地配置于窗部22A的外周部。

[0205] 此外，由于凹部221沿着窗部22A与主体部21的连接部延伸，所以即使配置于内部空间S的液体状或固体状的碱金属M的量较多，也能够将液体状或固体状的碱金属M稳定地配置于窗部22A的外周部。

[0206] 尤其是，由于在窗部22A设置有凹部221，所以能够利用由形成在窗部22A的中央部与外周部之间的凹部221形成的阶梯差，减少液体状或固体状的碱金属M从凹部221超出并向窗部的中央部移动的情况。

[0207] 如以上所说明的原子室2A能够如下进行制造。

[0208] 图9是示出图8所示的原子室的制造方法中的配置步骤、密封步骤和调整工序的图。

[0209] 原子室2A的制造方法具有：[1A]准备工序、[2A]调整工序和[3A]单片化工序。以下，依次说明各工序。

[0210] [1A]准备工序

[0211] 1A－1第1接合工序(底座部准备步骤)和1A－2配置步骤

[0212] 首先，如图9的(a)所示，与上述第1实施方式的第1接合工序1－1和配置步骤1－2同样，在将主体部形成用基板210与窗部形成用基板220A接合之后，将碱金属M1配置于由贯通孔211形成的凹部内。

[0213] 窗部形成用基板220A是用于形成上述窗部22A的玻璃基板，通过后述[3A]单片化工序被单片化，成为窗部22A。

[0214] 1A－3第2接合工序(密封步骤)

[0215] 接着，如图9的(b)所示，与上述第1实施方式的1－3第2接合工序同样，将主体部形成用基板210(第1基板的一个面侧)与窗部形成用基板230接合。

[0216] [2A]调整工序

[0217] 接着，如图9的(c)所示，通过对窗部形成用基板220A进行加热，调整碱金属M1的量的分布。这时，以窗部形成用基板220A的中央部为中心进行加热。由此，能够使窗部形成用基板220A的中央部上的碱金属M1向窗部形成用基板220A的外周部侧移动。其结果是，形成以量分布成在窗部形成用基板220A的外周部侧比中央部多的方式配置的碱金属M。

[0218] 尤其是，在本实施方式中，能够通过上述加热，使窗部形成用基板220A的中央部上的碱金属M1向窗部形成用基板220A的凹部221内移动。因此，能够减少碱金属M1向窗部形成用基板220A的中央部返回的情况。

[0219] [3A]单片化工序

[0220] 接着，与上述第1实施方式的[3]单片化工序同样，对由主体部形成用基板210和窗部形成用基板220A、230构成的层叠构造体(接合体)进行单片化。由此，得到原子室2A。

[0221] 根据如以上所说明的原子室2A的制造方法，在[1A]准备工序中，由主体部形成用基板210和窗部形成用基板220A、230构成的构造体具有凹部221(凹状的收纳部)，该凹部221设置于透光部的外周部，在[2A]调整工序中，由于将碱金属M收纳在凹部221中，所以在所得到的原子室2A中，能够使液体状或固体状的碱金属M从光通过区域远离。

[0222] 此外，由于凹部221沿着透光部的外周部延伸，所以在所得到的原子室2A中，即使配置于内部空间S的液体状或固体状的碱金属M的量较多，也能够使液体状或固体状的碱金属M从光通过区域远离。

[0223] ＜第3实施方式＞

[0224] 接着，说明本发明的第3实施方式。

[0225] 图10的(a)是本发明第3实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图10的(b)是图10的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0226] 本实施方式中，除了主体部的结构和液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。

[0227] 另外，在以下的说明中，关于第3实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0228] 图10所示的原子室2B具有主体部21B和夹着主体部21B设置的一对窗部22、23。

[0229] 主体部21B呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21B中形成有沿主体部21B的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211B。在该贯通孔211B的壁面的窗部22侧的端部，以贯通孔211B的宽度增大的方式，在周向的整个区域内设置有阶梯部212。

[0230] 该阶梯部212与窗部22一起构成了凹部。在该凹部内配置有液体状或固体状的碱金属M。通过这样以退避到外侧的方式配置碱金属M，能够增大激励光的通过区域。

[0231] 在如以上这样构成的原子室2B中，由阶梯部212和窗部22构成的凹部构成了凹状的“收纳部”，该凹状的“收纳部”设置于窗部22与主体部21B的连接部并配置有碱金属M。由此，能够将液体状或固体状的碱金属M稳定地配置于窗部22的外周部。

[0232] 此外，由于由阶梯部212和窗部22构成的凹部沿着窗部22与主体部21B的连接部延伸，所以即使配置于内部空间S的液体状或固体状的碱金属M的量较多，也能够将液体状或固体状的碱金属M稳定地配置于窗部22的外周部。

[0233] 尤其是，由于在主体部21B中设置有阶梯部212，所以能够使液体状或固体状的碱金属M从光通过区域远离。

[0234] ＜第4实施方式＞

[0235] 接着，说明本发明的第4实施方式。

[0236] 图11的(a)是本发明第4实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图11的(b)是图11的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0237] 本实施方式中，除了主体部和一个窗部的结构以及液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。

[0238] 另外，在以下的说明中，关于第4实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0239] 图11所示的原子室2C具有主体部21C和夹着主体部21C设置的一对窗部22C、23。

[0240] 主体部21C呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21C中形成有沿主体部21C的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211C。在该贯通孔211C的壁面的窗部22C侧的端部，以贯通孔211C的宽度增大的方式，在周向的整个区域内设置有阶梯部212C。

[0241] 此外，在窗部22C的主体部21C侧的面上，沿着主体部21C的贯通孔211C的壁面形成有环形的凹部221C(槽)。在从窗部22C的厚度方向观察时，如图11所示，凹部221C的内周缘和外周缘分别位于比贯通孔211C的壁面靠外侧的位置。

[0242] 这样的凹部221C与上述阶梯部212C一起构成了凹部。在该凹部内配置有液体状或固体状的碱金属M。通过这样以退避到外侧的方式配置碱金属M，能够增大激励光的通过区域。

[0243] 尤其是，在本实施方式中，碱金属M被配置于凹部221C内。由此，能够利用由凹部221C形成的阶梯差，阻止碱金属M向窗部22C的中央部侧移动。并且，如上所述，在从窗部
22C的厚度方向观察时，凹部221C的内周缘和外周缘分别位于比贯通孔211的壁面靠外侧的位置，所以将碱金属M配置于凹部221C内，由此能够增大激励光的通过区域。

[0244] 在如以上这样构成的原子室2C中，由阶梯部212C和凹部221C构成的凹部构成了凹状的“收纳部”，该凹状的“收纳部”设置于窗部22C与主体部21C的连接部并配置有碱金属M。由此，能够将液体状或固体状的碱金属M稳定地配置于窗部22C的外周部。

[0245] ＜第5实施方式＞

[0246] 接着，说明本发明的第5实施方式。

[0247] 图12的(a)是本发明第5实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图12的(b)是图12的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0248] 本实施方式中，除了主体部和一个窗部的结构以及液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。此外，本实施方式中，除了主体部的阶梯部和窗部的凹部的形成范围不同以外，与上述第4实施方式相同。

[0249] 另外，在以下的说明中，关于第5实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0250] 图12所示的原子室2D具有主体部21D和夹着主体部21D设置的一对窗部22D、23。

[0251] 主体部21D呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21D中形成有沿主体部21D的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211D。在该贯通孔211D的壁面的窗部22D侧的端部，以贯通孔211D的宽度增大的方式，在周向的一部分中设置有阶梯部212D。

[0252] 此外，在窗部22D的主体部21D侧的面上，与阶梯部212D对应地形成有凹部221D(槽)。

[0253] 这样的凹部221D与上述阶梯部212D一起构成了凹部。在该凹部内配置有液体状或固体状的碱金属M。由此，通过在贯通孔211D的周向上的一部分中设置用于配置碱金属M的凹部，能够实现原子室2D的小型化，并且能够增大主体部21D与窗部22D的接合面积来提高可靠性。

[0254] ＜第6实施方式＞

[0255] 接着，说明本发明的第6实施方式。

[0256] 图13的(a)是本发明第6实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图13的(b)是图13的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0257] 本实施方式中，除了主体部和一个窗部的结构以及液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。此外，本实施方式除了内部空间的横截面形状不同以外，与上述第5实施方式相同。

[0258] 另外，在以下的说明中，关于第6实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0259] 图13所示的原子室2E具有主体部21E和夹着主体部21E设置的一对窗部22E、23。

[0260] 主体部21E呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21E中形成有沿主体部21E的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211E。该贯通孔211E的横截面形状为四边形。并且，在该贯通孔211E的壁面的窗部22E侧的端部，以贯通孔211E的宽度增大的方式，在与上述四边形的一个角部对应的位置处设置有阶梯部212E。

[0261] 此外，在窗部22E的主体部21E侧的面上，与阶梯部212E对应地形成有凹部221E(槽)。

[0262] 这样的凹部221E与上述阶梯部212E一起构成了凹部。在该凹部内配置有液体状或固体状的碱金属M。由此，通过在贯通孔211E的周向上的一部分中设置用于配置碱金属M的凹部，能够实现原子室2E的小型化，并且能够增大主体部21E与窗部22E的接合面积来提高可靠性。尤其是，在本实施方式中，由于与横截面形状为四边形的贯通孔211E的角部相对应地配置有碱金属M，所以能够减少碱金属M对激励光的通过区域中的气体状的碱金属带来不良影响的情况。

[0263] 在制造如以上这样构成的原子室2E时，在调整工序中，以将碱金属M配置于由贯通孔211E形成的凹部底部的角部的方式进行调整。由此，能够在得到的原子室2E中，使液体状或固体状的碱金属M从光通过区域远离。

[0264] ＜第7实施方式＞

[0265] 接着，说明本发明的第7实施方式。

[0266] 图14的(a)是本发明第7实施方式的原子振荡器所具有的原子室的纵剖视图，图14的(b)是图14的(a)中的A－A线剖视图(横剖视图)。

[0267] 本实施方式中，除了内部空间的形状和液体状或固体状的碱金属的配置不同以外，与上述第1实施方式相同。

[0268] 另外，在以下的说明中，关于第7实施方式，以与上述实施方式的不同之处为中心进行说明，关于相同事项省略其说明。

[0269] 图14所示的原子室2F具有主体部21F和夹着主体部21F设置的一对窗部22、23。

[0270] 主体部21F呈将上下方向设为厚度方向的板状，在该主体部21F中形成有沿主体部21F的厚度方向(上下方向)贯通的贯通孔211F。该贯通孔211F的横截面形状为四边形。

[0271] 在以利用一对窗部22、23封闭这样的贯通孔211的方式形成的内部空间S中，收纳有液体状或固体状的碱金属M。该碱金属M与贯通孔211F的角部对应地配置于窗部22的外周部上。由此，能够减少碱金属M对激励光的通过区域中的气体状的碱金属带来不良影响的情况。

[0272] 2.电子设备

[0273] 以上所说明的本发明的原子振荡器能够组装到各种电子设备中。

[0274] 以下，对本发明的电子设备进行说明。

[0275] 图15是示出在利用GPS卫星的定位系统中使用本发明的原子振荡器的情况下的概略结构的图。

[0276] 图15所示的定位系统100由GPS卫星200、基站装置300和GPS接收装置400构成。

[0277] GPS卫星200发送定位信息(GPS信号)。

[0278] 基站装置300具有：接收装置302，其例如经由设置于电子基准点(GPS连续观测站)的天线301，高精度地接收来自GPS卫星200的定位信息；以及发送装置304，其经由天线303发送由该接收装置302接收到的定位信息。

[0279] 这里，接收装置302是具有上述本发明的原子振荡器1作为其基准频率振荡源的电子装置。这样的接收装置302具有优异的可靠性。此外，由接收装置302接收到的定位信息被发送装置304实时地发送。

[0280] GPS接收装置400具有：卫星接收部402，其经由天线401接收来自GPS卫星200的定位信息；以及基站接收部404，其经由天线403接收来自基站装置300的定位信息。

[0281] 3.移动体

[0282] 图16是示出本发明的移动体的一例的图。

[0283] 在该图中，移动体1500构成为具有车体1501和4个车轮1502，通过设置于车体1501的未图示的动力源(发动机)使车轮1502旋转。在这样的移动体1500中内置有原子振荡器1。

[0284] 另外，本发明的电子设备不限于上述电子设备或移动体，例如还能够应用于移动电话机、数字静态照相机、喷墨式排出装置(例如喷墨打印机)、个人计算机(移动型个人计算机、膝上型个人计算机)、电视、摄像机、录像机、车载导航装置、寻呼机、电子记事本(还包含带通信功能的)、电子辞典、计算器、电子游戏设备、文字处理器、工作站、视频电话、防盗用电视监视器、电子望远镜、POS终端、医疗设备(例如电子体温计、血压计、血糖计、心电图计测装置、超声波诊断装置、电子内窥镜)、鱼群探测器、各种测量设备、计量仪器类(例如车辆、飞机、船舶的计量仪器类)、飞行模拟器、地面数字广播、移动电话基站、GPS模块等。

[0285] 以上，根据图示的实施方式对本发明的原子室的制造方法、原子室、量子干涉装置、原子振荡器、电子设备以及移动体进行了说明，但是本发明不限于此。

[0286] 此外，本发明的各个部分的结构能够置换为发挥与上述实施方式相同功能的任意结构，此外，还能够附加任意结构。

[0287] 并且，本发明也可以将上述各实施方式的任意结构之间组合起来。

[0288] 并且，在上述实施方式中，以如下情况为例子进行了说明：在利用基于波长不同的两种光的量子干涉效应来使铯等进行共振跃迁的量子干涉装置中使用了本发明的原子室，但本发明的原子室不限定于此，还能够应用于利用基于光和微波的双共振现象来使铷等进行共振跃迁的双共振装置。

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原子室及其制造方法、量子干涉装置、原子振荡器

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