量子干涉裝置、原子振蕩器、電子設(shè)備以及移動(dòng)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(dòng)體。
【背景技術(shù)】
[0002]作為長(zhǎng)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(例如參照專利文獻(xiàn)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(zhǎng)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(lái)，被期待安裝于各種設(shè)備。
[0004]例如，如專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)的那樣，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(cè)器，其檢測(cè)透過(guò)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(shí)，會(huì)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(guò)的電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)現(xiàn)象，光檢測(cè)器檢測(cè)伴隨該EIT現(xiàn)象而產(chǎn)生的陡峭信號(hào)即EIT信號(hào)。
[0005]此外，原子振蕩器具有:加熱器，其對(duì)氣室進(jìn)行加熱；以及線圈，其使氣室內(nèi)部產(chǎn)生沿著激光的軸的方向的磁場(chǎng)。通過(guò)利用所述加熱器對(duì)氣室進(jìn)行加熱，使得氣室內(nèi)的堿金屬維持期望濃度的氣體狀。此外，由于所述磁場(chǎng)，產(chǎn)生塞曼分裂，由此，能夠使存在于氣室內(nèi)的堿金屬原子的簡(jiǎn)并的不同能量能級(jí)之間的能隙擴(kuò)大，提高分辨率，其結(jié)果是，能夠提高原子振蕩器的振蕩頻率的精度。
[0006]另外，為了降低原子振蕩器的功耗，需要降低電源電壓。但是，對(duì)加熱器而言，為了不使提供給該加熱器的電力產(chǎn)生變化，要與電壓下降的量對(duì)應(yīng)地增大電流。因此，因?qū)訜崞鞯耐姸a(chǎn)生的磁場(chǎng)變大，該磁場(chǎng)作用于氣室內(nèi)部，從而帶來(lái)原子振蕩器的振蕩頻率的精度下降等不良影響。此外，這樣的問(wèn)題在利用基于所述光和微波的雙重共振現(xiàn)象的原子振蕩器中也相同。
[0007]專利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2001-339302號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于，提供既能夠降低功耗、又能夠減小由于對(duì)加熱部的通電而產(chǎn)生的磁場(chǎng)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(dòng)體。
[0009]本發(fā)明是為了解決上述的問(wèn)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(lái)實(shí)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；加熱部，其接受電力提供，對(duì)所述氣室進(jìn)行加熱；電源端子；以及升壓電路，其對(duì)從所述電源端子輸出的電壓進(jìn)行升壓而施加于所述加熱部。
[0012]由此，首先，通過(guò)降低電源電壓，能夠降低功耗。并且，利用升壓電路對(duì)施加于加熱器的電壓進(jìn)行升壓，由此，既能夠使提供給加熱器的電力保持恒定，又能夠減小流過(guò)加熱器的電流，由此，能夠減小因?qū)訜崞鞯耐姸稍摷訜崞鳟a(chǎn)生的磁場(chǎng)。由此，能夠防止或抑制由加熱器產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)氣室內(nèi)帶來(lái)不良影響，能夠使在氣室的內(nèi)部空間產(chǎn)生的磁場(chǎng)穩(wěn)定，能夠提高原子振蕩器的振蕩頻率的精度。此外，能夠使磁屏蔽簡(jiǎn)化。
[0013][應(yīng)用例2]
[0014]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述升壓電路具有開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)功能。
[0015]由此，能夠?qū)崿F(xiàn)高效率且低成本。
[0016][應(yīng)用例3]
[0017]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述升壓電路的開(kāi)關(guān)頻率在1kHz以上且1MHz以下的范圍內(nèi)。
[0018]由此，能夠防止或降低對(duì)原子共振的影響。
[0019][應(yīng)用例4]
[0020]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述升壓電路的電壓的放大率在2倍以上且5倍以下的范圍內(nèi)。
[0021 ] 由此，能夠減小因?qū)訜岵康耐姸a(chǎn)生的磁場(chǎng)。
[0022][應(yīng)用例5]
[0023]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述量子干涉裝置具有:光射出部，其向所述氣室射出光；光檢測(cè)部，其檢測(cè)透過(guò)所述氣室內(nèi)的所述光的強(qiáng)度；光射出部控制部，其控制所述光射出部的驅(qū)動(dòng)；以及溫度控制部，其控制所述加熱部的驅(qū)動(dòng)，所述升壓電路不與所述光射出部、所述光檢測(cè)部、所述光射出部控制部以及所述溫度控制部連接。
[0024]由此，能夠以最適于加熱部的方式自如地設(shè)定升壓電路的各參數(shù)。
[0025][應(yīng)用例6]
[0026]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述加熱部具備具有發(fā)熱電阻體的加熱器，所述量子干涉裝置具有控制所述加熱器的驅(qū)動(dòng)的溫度控制部。
[0027]由此，能夠使氣室內(nèi)的堿金屬維持期望濃度的氣體狀。
[0028][應(yīng)用例7]
[0029]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述量子干涉裝置具備收納所述加熱器且具有磁屏蔽性的容器。
[0030]由此，能夠防止或抑制由加熱器產(chǎn)生的磁場(chǎng)作用于氣室內(nèi)。
[0031][應(yīng)用例8]
[0032]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述量子干涉裝置具備具有磁屏蔽性的屏蔽部。
[0033]由此，能夠防止或抑制不必要的磁場(chǎng)作用于氣室內(nèi)。
[0034][應(yīng)用例9]
[0035]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。
[0036]由此，既能夠降低功耗、又能夠減小因?qū)訜岵康耐姸a(chǎn)生的磁場(chǎng)，因此，能夠使在氣室的內(nèi)部空間廣生的磁場(chǎng)穩(wěn)定，能夠提尚原子振蕩器的振蕩頻率的精度，此外，能夠使磁屏蔽簡(jiǎn)化。
[0037][應(yīng)用例10]
[0038]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。
[0039]由此，能夠提供低功耗且具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備。
[0040][應(yīng)用例11]
[0041]本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0042]由此，能夠提供低功耗且具有優(yōu)異的可靠性的移動(dòng)體。
【附圖說(shuō)明】
[0043]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)施方式的原子振蕩器的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0044]圖2是用于說(shuō)明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0045]圖3是示出從光射出部射出的兩個(gè)光的頻率差與由光檢測(cè)部檢測(cè)出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0046]圖4是圖1所示的原子振蕩器的分解立體圖。
[0047]圖5是圖1所示的原子振蕩器的縱剖視圖。
[0048]圖6是用于說(shuō)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。
[0049]圖7是示出收納圖1所示的原子振蕩器具有的加熱器的殼體(容器)的示意圖(剖視圖)。
[0050]圖8是在利用了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系統(tǒng)結(jié)構(gòu)概要圖。
[0051]圖9是示出本發(fā)明的移動(dòng)體的一例的圖。
[0052]標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0053]I原子振蕩器；2第I單元；3第2單元；5布線基板；6控制部；13石英振蕩器；14升壓電路；15電源端子；16電源；21光射出部；22封裝；23窗部；31氣室；32光檢測(cè)部；33加熱器；331殼體；34溫度傳感器；35線圈；36封裝；37窗部；41光學(xué)部件；42光學(xué)部件；43光學(xué)部件；51貫通孔；52貫通孔；53貫通孔；54貫通孔；55貫通孔；61激勵(lì)光控制部；62溫度控制部；63磁場(chǎng)控制部；71連接器；72連接器；100定位系統(tǒng)；200GPS衛(wèi)星；221基體；222蓋體；223引腳；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；361基體；362蓋體；363引腳；400GPS接收裝置；401天線；402衛(wèi)星接收部；403天線；404基站接收部；611倍增器；711貫通孔；712連接器部；713固定部；714電纜部；721貫通孔；722連接器部；723固定部；724電纜部；1500移動(dòng)體；1501車體；1502車輪俗軸;LL激勵(lì)光；S內(nèi)部空間。
【具體實(shí)施方式】
[0054]以下，根據(jù)附圖所示的實(shí)施方式，對(duì)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(dòng)體進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0055]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0056]首先，對(duì)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(jìn)行說(shuō)明。以下，說(shuō)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(chǔ)器等。
[0057]<實(shí)施方式>
[0058]圖1是示出本發(fā)明的實(shí)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(shuō)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(gè)光的頻率差與由光檢測(cè)部檢測(cè)出的光的強(qiáng)度之間的關(guān)系的曲線圖。
[0059]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。
[0060]如圖1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(cè)側(cè)的單元的第2單元3、設(shè)置在單元2、3之間的光學(xué)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。
[0061]此處，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。
[0062]此外，第2單元3具有氣室31、光檢測(cè)部32、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36。
[0063]首先，簡(jiǎn)單說(shuō)明原子振蕩器I的原理。
[0064]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(lì)光LL，光檢測(cè)部32檢測(cè)透過(guò)氣室31后的激勵(lì)光LL。
[0065]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(jí)系統(tǒng)的能量能級(jí)，可得到能量能級(jí)不同的兩個(gè)基態(tài)(基態(tài)1、2)和激發(fā)態(tài)這3個(gè)狀態(tài)。此處，基態(tài)I是比基態(tài)2低的能量狀態(tài)。
[0066]從光射出部21射出的激勵(lì)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(shí)，共振光1、2在堿金屬中的光吸收率(光透過(guò)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。
[0067]并且，在共振光I的頻率ω?與共振光2的頻率ω 2之差(ω1_ω2)和相當(dāng)于基態(tài)I與基態(tài)2之間的能量差的頻率一致時(shí)，分別停止從基態(tài)1、2激勵(lì)成激發(fā)態(tài)。此時(shí)，共振光1、2均不被堿金屬吸收而透過(guò)。這樣的現(xiàn)象稱作CPT現(xiàn)象或者電磁誘導(dǎo)透明現(xiàn)象(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)。
[0068]例如，如果光射出部21固定共振光I的頻率ω I而使共振光2的頻率ω 2變化，則在共振光I的頻率ω I與共振光2的頻率ω