量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設備以及移動體的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設備以及移動體。
【背景技術】
[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共振現象的方式、和利用基于波長不同的兩種光的量子干涉效應(CPT:Coherent Populat1n Trapping(相干布居俘獲))的方式，由于利用量子干涉效應的原子振蕩器相比利用雙共振現象的原子振蕩器能夠進一步小型化，因此，近年來，期待將其安裝于各種設備。
[0004]例如專利文獻I所公開那樣，利用量子干涉效應的原子振蕩器具有:氣室，其封入有氣體狀的金屬原子；半導體激光器，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，會產生這兩種共振光雙方都不被氣室內的金屬原子吸收而透過的電磁感應透明(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)現象，由光檢測器檢測伴隨該EIT現象而產生的陡峭信號即EIT信號。
[0005]這里，基于提高光檢測器的檢測精度的觀點，EIT信號優選為線寬(半值寬度)較小。因此，通過設置線圈來實現，該線圈在氣室內產生沿著激光光軸方向的磁場。通過設置該線圈，由于塞曼分裂，能夠擴大存在于氣室內的堿金屬原子的正在簡并的不同能量能級之間的間隙，提高分辨率，減小EIT信號的線寬。
[0006]并且，為了提高氣室內的磁場的穩定性，還將氣室和線圈收納到屏蔽殼內(例如參照專利文獻2和3)。在專利文獻2中，未公開具體怎樣形成屏蔽殼。另一方面，在專利文獻3中，公開了通過彎折金屬板而形成屏蔽殼。但是，僅通過彎折金屬板，在金屬板的緣部彼此接近或接觸的部分，無法充分確保屏蔽殼的厚度。因此，存在屏蔽殼的屏蔽效果下降的冋題。
[0007]【專利文獻I】日本特開2009-164331號公報
[0008]【專利文獻2】日本特開2010-287937號公報
[0009]【專利文獻3】日本特開2009-302118號公報
【發明內容】
[0010]本發明的目的在于，提供一種通過使氣室的內部空間的磁場穩定，減小EIT信號的線寬而實現了優異的頻率穩定性的量子干涉裝置和原子振蕩器，并且提供一種具有上述量子干涉裝置的可靠性優異的電子設備以及移動體。
[0011]本發明是為了解決上述課題的至少一部分而作出的，其可以作為以下的方式或應用例來實現。
[0012][應用例I]
[0013]本發明的量子干涉裝置的特征在于，該量子干涉裝置具有:
[0014]氣室，其封入有金屬原子；
[0015]光射出部，其朝向所述金屬原子射出包含用于使所述金屬原子進行共振的共振光對的光；
[0016]線圈，其設置成包圍所述氣室的外周；以及
[0017]屏蔽殼，其收納所述氣室和所述線圈，包含金屬材料，
[0018]所述屏蔽殼由多個板狀部構成，所述多個板狀部中的相鄰的兩個所述板狀部中的、一個所述板狀部的主面與另一個所述板狀部的側面相對。
[0019]根據本發明的量子干涉裝置，通過使用屏蔽殼，能夠使氣室的內部空間的磁場穩定，能夠進一步減小EIT信號的線寬而實現優異的頻率穩定性。
[0020][應用例2]
[0021]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述主面與所述線圈的軸向相交。
[0022]由此，能夠使氣室的內部空間的磁場更穩定，能夠進一步減小EIT信號的線寬而實現更優異的頻率穩定性。
[0023][應用例3]
[0024]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述多個板狀部具有5個所述板狀部。
[0025]由此，能夠用簡單的結構覆蓋氣室和線圈。
[0026][應用例4]
[0027]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述屏蔽殼具有將I張板材彎折而成的所述多個板狀部。
[0028]由此，實現屏蔽殼的結構簡化，還有助于其小型化。
[0029][應用例5]
[0030]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述主面和所述側面相對的部分被接合。
[0031]由此，能夠可靠防止外部磁場侵入到屏蔽殼內，使氣室的內部空間的磁場更穩定。
[0032][應用例6]
[0033]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述金屬材料包含軟磁性材料。
[0034]由此，能夠進一步提尚屏蔽殼的屏蔽效果。
[0035][應用例7]
[0036]在本發明的量子干涉裝置中，優選的是，所述軟磁性材料是坡莫合金。
[0037]由此，特別能夠提高屏蔽殼的屏蔽效果。
[0038][應用例8]
[0039]本發明的原子振蕩器的特征在于，該原子振蕩器具有本發明的量子干涉裝置。
[0040]由此，能夠提供通過使氣室的內部空間的磁場穩定，減小EIT信號的線寬而實現優異的頻率穩定性的原子振蕩器。
[0041][應用例9]
[0042]本發明的電子設備的特征在于，該電子設備具有本發明的量子干涉裝置。
[0043]由此，能夠提供具有優異的可靠性的電子設備。
[0044][應用例10]
[0045]本發明的移動體的特征在于，該移動體具有本發明的量子干涉裝置。
[0046]由此，能夠提供具有優異的可靠性的移動體。
【附圖說明】
[0047]圖1是示出本發明的原子振蕩器的概略結構的示意圖。
[0048]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態的圖。
[0049]圖3是示出從光射出部射出的兩個光的頻率差、與由光檢測部檢測出的光的強度之間的關系的曲線圖。
[0050]圖4是圖1所示的原子振蕩器的分解立體圖。
[0051]圖5是圖1所示的原子振蕩器的縱剖視圖。
[0052]圖6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。
[0053]圖7是示出第I實施方式的氣室組裝體的概略結構的立體圖(剖切一部分而示出)。
[0054]圖8是圖7中的X-X線剖視圖。
[0055]圖9是圖7所示的屏蔽殼的展開圖。
[0056]圖10是第2實施方式的氣室組裝體的與圖8對應的剖視圖。
[0057]圖11是第3實施方式的氣室組裝體的與圖8對應的剖視圖。
[0058]圖12是第4實施方式的氣室組裝體的與圖8對應的剖視圖。
[0059]圖13是示出第5實施方式的氣室組裝體的概略結構的立體圖(剖切一部分而示出)。
[0060]圖14是圖13所示的屏蔽殼的展開圖。
[0061]圖15是在利用GPS衛星的定位系統中使用本發明的原子振蕩器的情況下的系統結構概要圖。
[0062]圖16是示出本發明的移動體的一例的圖。
[0063]圖17是以往的使用了屏蔽殼的氣室組裝體的與圖8對應的剖視圖。
[0064]標號說明
[0065]1:原子振蕩器；2:第I單元；21:光射出部；22:封裝；221:基體；222:蓋體；223:導線；23:窗部；3:第2單元；31:氣室；311:主體部；311a:貫通孔；312:窗部；313:窗部；32:光檢測部；33:加熱器；34:溫度傳感器；35:線圈；36:封裝；361:基體；362:蓋體；363:導線；37:窗部；41:光學部件；42:光學部件；43:光學部件；5:布線基板；51:貫通孔；52:貫通孔；53:貫通孔；54:貫通孔；55:貫通孔；6:控制部；61:激勵光控制部；62:溫度控制部；63:磁場控制部-Jl:連接器-Jll:貫通孔；712:連接器部；713:固定部；714:纜線部；72:連接器；721:貫通孔；722:連接器部；723:固定部；724:纜線部；9:屏蔽殼；90:主體部；901:間隙；902:接合部；91:上板狀部；911:銷;912:內側面；913:前表面；914:后表面；92:下板狀部；921:銷；922:內側面；923:前表面；924:后表面；93:前板狀部；931:貫通孔；932:上表面；933:下表面;934:內側面；94:后板狀部；941:貫通孔；942:上表面；943:下表面；944:內側面；95:左板狀部；96:殼主體部；961:上表面；962:下表面；963:前表面；964:后表面；99:蓋部(右板狀部)；991:缺口 ；100:定位系統；200:GPS衛星；300:基站裝置；301:天線；302:接收裝置；303:天線；304:發送裝置；400:GPS接收裝置；401:天線；402:衛星接收部；403:天線；404:基站接收部；900:屏蔽殼；1500:移動體；1501:車體；1502:車輪；a -M ;LL:激勵光;S:內部空間。
【具體實施方式】
[0066]以下，根據附圖所示的實施方式，對本發明的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設備以及移動體進行詳細說明。
[0067]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0068]首先，對本發明的原子振蕩器(具有本發明的量子干涉裝置的原子振蕩器)進行說明。此外，以下，說明將本發明的量子干涉裝置應用于原子振蕩器的例子，但本發明的量子干涉裝置不限于此，除了原子振蕩器以外，例如還可以應用于磁傳感器、量子存儲器等。
[0069]圖1是示出本發明的原子振蕩器的概略結構的示意圖。此外，圖2是用于說明堿金屬的能量狀態的圖，圖3是示出從光射出部射出的兩個光的頻率差、與由光檢測部檢測出的光的強度之間的關系的曲線圖。
[0070]圖1所示的原子振蕩器(量子干涉裝置)I是利用量子干涉效應的原子振蕩器。
[0071]如圖1所示，該原子振蕩器I具有:作為光出射側的單元的第I單元2 ;作為光檢測側的單元的第2單元3 ;設置在單元2、3之間的光學部件41、42、43 ;以及控制第I單元2和第2單元3的控制部6。
[0072]這里，第I單元2具有光射出部21、和收納光射出部21的第I封裝22。
[0073]此外，第2單元3具有氣室31、光檢測部32、加熱器33、溫度傳感器34、線圈35以及收納它們的第2封裝36。此外，氣室31和線圈35被收納在屏蔽殼9內。
[0074]首先，簡單說明原子振蕩器I的原理。
[0075]如圖1所不，在原子振蕩器I中，光射出部21朝向氣室31射出激勵光LL，由光檢測部32對透過氣室31的激勵光LL進行檢測。
[0076]在氣室31內，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的能量能級，可得到能量能級不同的兩個基態(基態1、2)和激勵狀態這3個狀態。這里，基態I是比基態2低的能量狀態。
[0077]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，在對上述那樣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(光透射率)隨著共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω 2之差(ω I — ω 2)而變化。
[0078]并且，在共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω 2之差(ω I — ω 2)和相當于基態I與基態2之間的能量差的頻率一致時，分別停止從基態1、2激勵成激勵狀態。此時，共振光1、2均不被堿金屬吸收而透過。將這樣的現象稱作CPT現象或者電磁感應透明現象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)。
[0079]例如，如果光射出部21將共振光I的頻率ω?固定而使共振光2的頻率ω2變化，則在共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω2之差(ω I — ω 2)與相當于基態I與基態2之間的能量差的頻率《O —致時，光檢測部32的檢測強度如圖3所示那樣陡峭地上升。將這樣的陡峭信號檢測為EIT信號。該EIT信號具有由堿金屬的種類決定的固有值。因此，能夠通過使用這樣的EIT信號，構成振蕩器。
[0080]以下，對本實施方式的原子振蕩器I的具體結構進行說明。
[0081]圖4是圖1所示的原子振蕩器的分解立體圖，圖5是圖1所示的原子振蕩器的縱剖視圖。
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