原子室、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及原子室、量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體。
【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(jìn)行振蕩的原子振蕩器。
[0003]原子振蕩器的工作原理一般大致分為利用光與微波的雙共振現(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。
[0004]在任意一種方式的原子振蕩器中，通常將堿金屬封入到氣室(原子室)內(nèi)，為了使該堿金屬保持于恒定的氣體狀態(tài)而利用加熱器將氣室加熱到規(guī)定溫度。
[0005]這里，一般而言，氣室內(nèi)的堿金屬并不會全部氣化，一部分會作為剩余部分而成為液體。這樣的剩余部分的堿金屬原子在氣室的溫度低的部分處析出(結(jié)露)而成為液體，而當(dāng)存在于激勵光的通過區(qū)域時，會遮擋激勵光，其結(jié)果是，招致原子振蕩器的振蕩特性的下降。
[0006]因此，在專利文獻(xiàn)I的氣室中，在氣室的內(nèi)壁面上設(shè)置了用于使堿金屬析出的凹部。
[0007]但是，在專利文獻(xiàn)I的氣室中，在凹部內(nèi)析出的剩余部分的堿金屬較近地面對激勵光的通過區(qū)域，由于熱擴(kuò)散等，狀態(tài)隨時間發(fā)生變動，因此，被激勵的氣體狀的堿金屬的一部分與凹部內(nèi)的剩余部分的堿金屬接觸，從而存在這樣的問題:被激勵的氣體狀的堿金屬的狀態(tài)變得不均一，其結(jié)果是，振蕩特性下降(例如頻率變動)。
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 205875號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明的目的在于提供原子室，所述原子室能夠抑制由剩余部分的金屬原子造成的特性的下降，并且，提供具備該原子室的量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備和移動體。
[0010]本發(fā)明是為了解決上述課題的至少一部分而完成的，能夠以下述的方式或應(yīng)用例來實(shí)現(xiàn)。
[0011][應(yīng)用例I]
[0012]本發(fā)明的原子室的特征在于，所述原子室具備:金屬；光通過部，在該光通過部中封入有氣體狀的所述金屬；金屬存留部，在該金屬存留部中配置有液體狀或固體狀的所述金屬；以及連通部，其將所述光通過部和所述金屬存留部連通，并具有寬度比所述金屬存留部的寬度窄的部分。
[0013]根據(jù)這樣的原子室，由于連通部具有寬度比金屬存留部的寬度窄的部分，所以能夠確保金屬存留部的大小，并且能夠減少金屬存留部內(nèi)的液體狀的金屬向光通過部移動的情況(使液體狀的金屬的動作穩(wěn)定)，降低液體狀的金屬對光通過部內(nèi)的氣體狀的金屬的影響。其結(jié)果是，能夠抑制由剩余部分的金屬造成的特性的下降。
[0014][應(yīng)用例2]
[0015]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述原子室具有:一對窗部；以及主體部，其配置于所述一對窗部之間并與所述一對窗部一起構(gòu)成所述光通過部，該主體部具備所述金屬存留部和所述連通部。
[0016]由此，能夠高精度且簡單地形成具有光通過部、金屬存留部和連通部的小型的原子室。
[0017][應(yīng)用例3]
[0018]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，在從所述一對窗部重疊的方向觀察時，所述連通部具有寬度比所述金屬存留部的寬度窄的部分。
[0019]由此，能夠遍及一對窗部之間的整個區(qū)域地形成連通部。因此，共振信號波譜形狀的對稱性提高，由此能夠提高頻率穩(wěn)定度。并且，能夠利用在基板上形成沿厚度方向貫通的貫通孔這樣的簡單方法，來形成具有寬度比金屬存留部窄的連通部的主體部。
[0020][應(yīng)用例4]
[0021]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，在從所述一對窗部重疊的方向觀察時，所述連通部具有寬度為所述光通過部的寬度的1/5以下的部分。
[0022]由此，能夠有效地降低金屬存留部內(nèi)的液體狀的金屬對光通過部內(nèi)的氣體狀的金屬的影響。
[0023][應(yīng)用例5]
[0024]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，在從與所述一對窗部重疊的方向交叉的方向觀察時，所述連通部具有寬度比所述金屬存留部的寬度窄的部分。
[0025]由此，能夠增大連通部的光通過部側(cè)的開口和一對窗部中的至少一個窗部之間的距離。因此，能夠有效地減少液體狀的金屬向窗部側(cè)移動的情況。其結(jié)果是，能夠更有效地抑制由剩余部分的金屬造成的特性的下降。
[0026][應(yīng)用例6]
[0027]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述主體部和所述窗部被加熱接合。
[0028]由此，能夠比較簡單地將主體部和各窗部氣密接合。
[0029][應(yīng)用例7]
[0030]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述主體部構(gòu)成為含有硅。
[0031]由此，能夠使用MEMS加工技術(shù)，高精度地形成光通過部、金屬存留部和連通部，并且能夠?qū)崿F(xiàn)原子室的小型化。
[0032][應(yīng)用例8]
[0033]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述光通過部和所述金屬存留部之間的沿著所述連通部的距離比所述連通部的寬度大。
[0034]由此，能夠有效地降低金屬存留部內(nèi)的液體狀的金屬對光通過部內(nèi)的氣體狀的金屬的影響。
[0035][應(yīng)用例9]
[0036]在本發(fā)明的原子室中，優(yōu)選的是，所述光通過部和所述金屬存留部之間的沿著所述連通部的距離是所述連通部的寬度的2倍以上。
[0037]由此，能夠更有效地降低金屬存留部內(nèi)的液體狀的金屬對光通過部內(nèi)的氣體狀的金屬的影響。
[0038][應(yīng)用例10]
[0039]本發(fā)明的量子干涉裝置的特征在于，所述量子干涉裝置具備本發(fā)明的原子室。
[0040]由此，能夠提供這樣的量子干涉裝置:其具備能夠抑制由剩余部分的金屬原子造成的特性的下降的原子室。
[0041][應(yīng)用例11]
[0042]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于，所述原子振蕩器具備本發(fā)明的原子室。
[0043]由此，能夠提供這樣的原子振蕩器:其具備能夠抑制由剩余部分的金屬原子造成的特性的下降的原子室。
[0044][應(yīng)用例12]
[0045]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，所述電子設(shè)備具備本發(fā)明的原子室。
[0046]由此，能夠提供這樣的電子設(shè)備:其具備能夠抑制由剩余部分的金屬原子造成的特性的下降的原子室。
[0047][應(yīng)用例13]
[0048]本發(fā)明的移動體的特征在于，所述移動體具備本發(fā)明的原子室。
[0049]由此，能夠提供這樣的移動體:其具備能夠抑制由剩余部分的金屬原子造成的特性的下降的原子室。
【附圖說明】
[0050]圖1是示出本發(fā)明第I實(shí)施方式的原子振蕩器(量子干涉裝置)的概略圖。
[0051]圖2是用于說明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0052]圖3是示出從光射出部射出的兩種光的頻率差與由光檢測部檢測的光的強(qiáng)度的關(guān)系的曲線圖。
[0053]圖4是圖1所示的原子振蕩器所具備的原子室的立體圖。
[0054]圖5中，(a)是圖4所示的原子室的橫剖視圖，(b)是圖4所示的原子室的縱剖視圖。
[0055]圖6中，(a)是示出連通部的寬度W2相對于光通過部的寬度W的比(W2/W)與頻率穩(wěn)定度的關(guān)系的曲線圖，(b)是光通過部和金屬存留部之間的沿著連通部的距離L相對于連通部的寬度W2的比(L/W2)與頻率穩(wěn)定度的關(guān)系的曲線圖。
[0056]圖7是示出本發(fā)明第2實(shí)施方式的原子室的橫剖視圖。
[0057]圖8是示出本發(fā)明第3實(shí)施方式的原子室的橫剖視圖。
[0058]圖9是示出本發(fā)明第4實(shí)施方式的原子室的橫剖視圖。
[0059]圖10是示出本發(fā)明第5實(shí)施方式的原子室的橫剖視圖。
[0060]圖11是示出本發(fā)明第6實(shí)施方式的原子室的橫剖視圖。
[0061]圖12是示出本發(fā)明第7實(shí)施方式的原子室的立體圖。
[0062]圖13是示出在利用了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概略結(jié)構(gòu)的圖。
[0063]圖14是示出本發(fā)明的移動體的一例的圖。
[0064]標(biāo)號說明
[0065]1:原子振蕩器；2:氣室'2k:氣室；2B:氣室；2C:氣室；2D:氣室；2E:氣室；2F:氣室；3:光射出部；5:光檢測部；6:加熱器；7:溫度傳感器；8:磁場產(chǎn)生部；10:控制部；11:溫度控制部;12:激勵光控制部；13:磁場控制部；21:主體部；21A:主體部；21B:主體部；21C:主體部；21D:主體部；21E:主體部；21F:主體部；22:窗部；23:窗部；41:光學(xué)部件；42:光學(xué)部件；43:光學(xué)部件；44:光學(xué)部件；100:定位系統(tǒng)；200:GPS衛(wèi)星；211:貫通孔；211A:貫通孔；211B:貫通孔；211C:貫通孔；211D:貫通孔；211E:貫通孔；211F:貫通孔；211a:貫通孔；211b:貫通孔