器6以及磁場產(chǎn)生部8的功能。
[0102]該控制部10具有:激勵光控制部12，其控制光射出部3的共振光1、2的頻率；溫度控制部11，其控制氣室2中的堿金屬的溫度；以及磁場控制部13，其控制來自磁場產(chǎn)生部8的磁場。
[0103]激勵光控制部12根據(jù)上述光檢測部5的檢測結(jié)果，控制從光射出部3射出的共振光1、2的頻率。更具體而言，激勵光控制部12控制從光射出部3射出的共振光1、2的頻率，使得上述(ω? — ω 2)成為上述堿金屬固有的頻率ω0。
[0104]此外，雖然未圖示，但激勵光控制部12具有壓控型石英振蕩器(振蕩電路)，并根據(jù)光檢測部5的檢測結(jié)果，對該壓控型石英振蕩器的振蕩頻率進(jìn)行同步/調(diào)整，并輸出為原子振蕩器I的輸出信號。
[0105]此外，溫度控制部11根據(jù)溫度傳感器7的檢測結(jié)果，控制對加熱器6的通電。由此，能夠?qū)馐?維持在期望的溫度范圍內(nèi)(例如70°C左右)。
[0106]此外，磁場控制部13控制對磁場產(chǎn)生部8的通電，使得磁場產(chǎn)生部8產(chǎn)生的磁場恒定。
[0107]這樣的控制部10例如被設(shè)置在安裝于基板上的IC芯片中。
[0108]在如以上那樣構(gòu)成的原子振蕩器I中，采用了利用量子干涉效應(yīng)的方式，不需要利用雙共振現(xiàn)象的方式的原子振蕩器那樣的、用于使微波進(jìn)行共振的腔室。因此，與利用雙共振現(xiàn)象的原子振蕩器相比，原子振蕩器I能夠容易地實(shí)現(xiàn)小型化。
[0109]另一方面，為了提高短期頻率穩(wěn)定性，上述EIT信號需要線寬(半值寬度)較小且強(qiáng)度較高。
[0110]但是，在為了使原子振蕩器I整體小型化而單純地使氣室2小型化時，對上述那樣的EIT現(xiàn)象有貢獻(xiàn)的堿金屬的原子數(shù)變少，因此，上述EIT信號的強(qiáng)度變低，S/N比劣化。此夕卜，在要提高EIT信號的強(qiáng)度時，堿金屬的原子彼此之間的相互作用的影響變大，EIT信號的線寬變大。因此，單純地使氣室2小型化，不能確保所需的頻率短期穩(wěn)定性。
[0111]因此，在原子振蕩器I中，在氣室2內(nèi)封入有高壓的緩沖氣體。在提高了緩沖氣體的壓力后，能夠利用緩沖氣體有效地抑制堿金屬的原子彼此之間的相互作用。因此，能夠確保所需的短期頻率穩(wěn)定性。
[0112]此外，在原子振蕩器I中，通過使用包含氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w作為緩沖氣體，改善了溫度特性。以下具體描述氣室2。
[0113](氣室的詳細(xì)說明)
[0114]圖4是圖1所示的原子振蕩器具有的氣室的縱剖視圖，圖5是圖4所示的氣室的橫剖視圖。此外，圖6是示出包含氮和氬的緩沖氣體中的氬的摩爾分?jǐn)?shù)與溫度系數(shù)之間的關(guān)系的圖。
[0115]另外，在圖4和圖5中，為了便于說明，圖示了 X軸、Y軸以及Z軸作為相互垂直的3個軸，將該圖示的各箭頭的末端側(cè)稱作“ + (正)”，將基端側(cè)稱作“一(負(fù))”。此外，以下為了便于說明，將與X軸平行的方向稱作“ X軸方向”，將與Y軸平行的方向稱作“ Y軸方向”，將與Z軸平行的方向稱作“Z軸方向”。
[0116]首先，對作為氣室2的封入有堿金屬和緩沖氣體的容器的部分進(jìn)行說明。
[0117]如圖4和圖5所示，氣室2具有主體部21和隔著主體部21設(shè)置的一對窗部22、23ο
[0118]在主體部21中，形成有沿Z軸方向貫通的柱狀的貫通孔211、朝+Z軸方向側(cè)開口的凹部212、朝+Z軸方向側(cè)開口并使貫通孔211與凹部212連通的槽213。
[0119]而且，主體部21的+Z軸方向側(cè)的端面與窗部22接合，另一方面，主體部21的一 Z軸方向側(cè)的端面與窗部23接合。由此，形成了由貫通孔211形成的空間S1、由凹部212形成的空間S2以及由槽213形成的空間S3。S卩，氣室2具有連通的空間S1、S2、S3，空間S1、S2經(jīng)由空間S3相互連通。
[0120]在空間S1、S2、S3中，封入有氣體狀的堿金屬Gm和緩沖氣體Gb。此外，在空間S2中，收納有液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)。
[0121]收納在空間SI內(nèi)的氣體狀的堿金屬Gm被激勵光LL激勵。
[0122]空間S2的溫度被調(diào)節(jié)成溫度低于空間SI。由此，能夠使多余的堿金屬Gm成為液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)而蓄積在空間S2中。此外，能夠防止液體狀或固體狀的堿金屬在空間SI中析出(凝結(jié))。
[0123]此外，由于空間S2經(jīng)由空間S3與空間SI連通，因此，在空間SI內(nèi)的氣體狀的堿金屬Gm因與氣室2的內(nèi)壁面之間的反應(yīng)等而減少的情況下，能夠使空間S2內(nèi)的堿金屬M(fèi)氣化而使空間SI內(nèi)的氣體狀的堿金屬Gm的濃度保持恒定。
[0124]作為構(gòu)成這樣的氣室2的窗部22、23的材料，只要具有上述那樣的針對激勵光的透射性，則沒有特別限定，例如可舉出玻璃材料、石英等。另外，根據(jù)窗部22、23的厚度或激勵光的強(qiáng)度，也可以用娃來構(gòu)成窗部22、23。
[0125]另一方面，構(gòu)成氣室2的主體部21的材料沒有特別限定，可以與窗部22、23同樣地為玻璃材料、石英等，但也可以是金屬材料、樹脂材料、硅材料等。其中，作為主體部21的構(gòu)成材料，優(yōu)選使用玻璃材料、石英、娃材料中的任意一種，更優(yōu)選使用娃材料。由此，即使在形成寬度或高度為1mm以下那樣小的氣室2的情況下，也能夠容易地使用蝕刻等精細(xì)加工技術(shù)來形成高精度的主體部21。此外，由硅材料構(gòu)成的主體部21與由玻璃材料構(gòu)成的窗部22、23能夠利用陽極接合法而簡單地氣密接合。
[0126]此外，作為氣室2的主體部21與窗部22、23的接合方法，根據(jù)它們的構(gòu)成材料來決定，只要能夠氣密地接合，則沒有特別限定，但例如可以使用利用粘接劑的接合方法、直接接合法、陽極接合法等。
[0127]如上所述，在氣室2的由空間S1、S2、S3構(gòu)成的內(nèi)部空間(以下，簡稱作“內(nèi)部空間”)中，封入有氣體狀的堿金屬Gm和緩沖氣體Gb的混合氣體。此外，也可以省略空間S2、S3，使液體狀或固體狀的堿金屬M(fèi)在空間SI中析出。在該情況下，管理氣室2的溫度分布，使得堿金屬M(fèi)不在激勵光LL的通過區(qū)域中析出即可。
[0128]接下來，對堿金屬和緩沖氣體進(jìn)行說明。
[0129]在氣室2中，使用了銫作為被封入的堿金屬。通過使用銫原子作為堿金屬的原子，能夠比較容易地實(shí)現(xiàn)可應(yīng)用于利用了雙共振現(xiàn)象的方式和利用了量子干涉效應(yīng)的方式的原子振蕩器I的氣室2。
[0130]此外，在氣室2中，使用了包含氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w作為被封入的緩沖氣體。另夕卜，在構(gòu)成緩沖氣體的混合氣體中，優(yōu)選不包含氮?dú)夂蜌鍤庖酝獾臍怏w，但例如也可以以不對頻率溫度特性產(chǎn)生影響的程度，微量地含有氦、氖、氪等。
[0131]這里，在使用了銫原子作為堿金屬的原子的情況下，如果單獨(dú)使用氦、氖、氮作為緩沖氣體，則在忽略原子振蕩器I的其它溫度特性的情況下，表現(xiàn)出頻率隨著溫度上升而上升的正的溫度特性。另一方面，如果單獨(dú)使用氬、氪作為緩沖氣體，則在忽略原子振蕩器I的其它溫度特性的情況下，表現(xiàn)出頻率隨著溫度上升而下降的負(fù)的溫度特性。
[0132]因此，能夠通過調(diào)整緩沖氣體中的氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌媳龋纳茰囟忍匦?。這樣的改善溫度特性的方法是一直以來公知的，提出了上述混合比。
[0133]但是，在將氣室2小型化的情況下，即便使用以往所提出的混合比也無法改善溫度特性。
[0134]本發(fā)明人進(jìn)行了深刻研宄的結(jié)果是，得到了如下見解:在將氣室2小型化為規(guī)定程度以下時，混合比與溫度特性之間的關(guān)系發(fā)生變化。具體而言，發(fā)現(xiàn)了存在圖6所示那樣的、混合比與溫度系數(shù)之間的關(guān)系。
[0135]因此，對于氣室2所使用的緩沖氣體