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)的原子振蕩器相比利用雙共振現(xiàn)象的原子振蕩器能夠進(jìn)一步小型化，因此，近年來(lái)，期待將其安裝于各種設(shè)備。
[0004]例如專利文獻(xiàn)I所公開(kāi)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)生這兩種共振光雙方都不被氣室內(nèi)的金屬原子吸收而透過(guò)的電磁感應(yīng)透明(EIT:Electromagnetically Induced Transparency)現(xiàn)象，由光檢測(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]這里，基于提高光檢測(cè)器的檢測(cè)精度的觀點(diǎn)，EIT信號(hào)優(yōu)選為線寬(半值寬度)較小。因此，通過(guò)設(shè)置線圈來(lái)實(shí)現(xiàn)，該線圈在氣室內(nèi)產(chǎn)生沿著激光光軸方向的磁場(chǎng)。通過(guò)設(shè)置該線圈，由于塞曼分裂，能夠擴(kuò)大存在于氣室內(nèi)的堿金屬原子的正在簡(jiǎn)并的不同能量能級(jí)之間的間隙，提高分辨率，減小EIT信號(hào)的線寬。
[0006]并且，為了提高氣室內(nèi)的磁場(chǎng)的穩(wěn)定性，還將氣室和線圈收納到屏蔽殼內(nèi)(例如參照專利文獻(xiàn)2和3)。在專利文獻(xiàn)2中，未公開(kāi)具體怎樣形成屏蔽殼。另一方面，在專利文獻(xiàn)3中，公開(kāi)了通過(guò)彎折金屬板而形成屏蔽殼。但是，僅通過(guò)彎折金屬板，在金屬板的緣部彼此接近或接觸的部分，無(wú)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(xiàn)I】日本特開(kāi)2009-164331號(hào)公報(bào)
[0008]【專利文獻(xiàn)2】日本特開(kāi)2010-287937號(hào)公報(bào)
[0009]【專利文獻(xiàn)3】日本特開(kāi)2009-302118號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于，提供一種通過(guò)使氣室的內(nèi)部空間的磁場(chǎng)穩(wěn)定，減小EIT信號(hào)的線寬而實(shí)現(xiàn)了優(yōu)異的頻率穩(wěn)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(yōu)異的電子設(shè)備以及移動(dòng)體。
[0011]本發(fā)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(yīng)用例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0012][應(yīng)用例I]
[0013]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:
[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(jìn)行共振的共振光對(duì)的光；
[0016]線圈，其設(shè)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(gè)板狀部構(gòu)成，所述多個(gè)板狀部中的相鄰的兩個(gè)所述板狀部中的、一個(gè)所述板狀部的主面與另一個(gè)所述板狀部的側(cè)面相對(duì)。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的量子干涉裝置，通過(guò)使用屏蔽殼，能夠使氣室的內(nèi)部空間的磁場(chǎng)穩(wěn)定，能夠進(jìn)一步減小EIT信號(hào)的線寬而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的頻率穩(wěn)定性。
[0020][應(yīng)用例2]
[0021]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)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(nèi)部空間的磁場(chǎng)更穩(wěn)定，能夠進(jìn)一步減小EIT信號(hào)的線寬而實(shí)現(xiàn)更優(yōu)異的頻率穩(wěn)定性。
[0023][應(yīng)用例3]
[0024]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述多個(gè)板狀部具有5個(gè)所述板狀部。
[0025]由此，能夠用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)覆蓋氣室和線圈。
[0026][應(yīng)用例4]
[0027]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述屏蔽殼具有將I張板材彎折而成的所述多個(gè)板狀部。
[0028]由此，實(shí)現(xiàn)屏蔽殼的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，還有助于其小型化。
[0029][應(yīng)用例5]
[0030]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述主面和所述側(cè)面相對(duì)的部分被接合。
[0031]由此，能夠可靠防止外部磁場(chǎng)侵入到屏蔽殼內(nèi)，使氣室的內(nèi)部空間的磁場(chǎng)更穩(wěn)定。
[0032][應(yīng)用例6]
[0033]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)選的是，所述金屬材料包含軟磁性材料。
[0034]由此，能夠進(jìn)一步提尚屏蔽殼的屏蔽效果。
[0035][應(yīng)用例7]
[0036]在本發(fā)明的量子干涉裝置中，優(yōu)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(yīng)用例8]
[0039]本發(fā)明的原子振蕩器的特征在于，該原子振蕩器具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0040]由此，能夠提供通過(guò)使氣室的內(nèi)部空間的磁場(chǎng)穩(wěn)定，減小EIT信號(hào)的線寬而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的頻率穩(wěn)定性的原子振蕩器。
[0041][應(yīng)用例9]
[0042]本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，該電子設(shè)備具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0043]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的電子設(shè)備。
[0044][應(yīng)用例10]
[0045]本發(fā)明的移動(dòng)體的特征在于，該移動(dòng)體具有本發(fā)明的量子干涉裝置。
[0046]由此，能夠提供具有優(yōu)異的可靠性的移動(dòng)體。
【附圖說(shuō)明】
[0047]圖1是示出本發(fā)明的原子振蕩器的概略結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0048]圖2是用于說(shuō)明堿金屬的能量狀態(tài)的圖。
[0049]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。
[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(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。
[0053]圖7是示出第I實(shí)施方式的氣室組裝體的概略結(jié)構(gòu)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(kāi)圖。
[0056]圖10是第2實(shí)施方式的氣室組裝體的與圖8對(duì)應(yīng)的剖視圖。
[0057]圖11是第3實(shí)施方式的氣室組裝體的與圖8對(duì)應(yīng)的剖視圖。
[0058]圖12是第4實(shí)施方式的氣室組裝體的與圖8對(duì)應(yīng)的剖視圖。
[0059]圖13是示出第5實(shí)施方式的氣室組裝體的概略結(jié)構(gòu)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(kāi)圖。
[0061]圖15是在利用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。
[0062]圖16是示出本發(fā)明的移動(dòng)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(duì)應(yīng)的剖視圖。
[0064]標(biāo)號(hào)說(shuō)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(dǎo)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(cè)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(dǎo)線；37:窗部；41:光學(xué)部件；42:光學(xué)部件；43:光學(xué)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(lì)光控制部；62:溫度控制部；63:磁場(chǎng)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(nèi)側(cè)面；913:前表面；914:后表面；92:下板狀部；921:銷；922:內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)面；94:后板狀部；941:貫通孔；942:上表面；943:下表面；944:內(nèi)側(cè)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(tǒng)；200:GPS衛(wèi)星；300:基站裝置；301:天線；302:接收裝置；303:天線；304:發(fā)送裝置；400:GPS接收裝置；401:天線；402:衛(wèi)星接收部；403:天線；404:基站接收部；900:屏蔽殼；1500:移動(dòng)體；1501:車體；1502:車輪；a -M ;LL:激勵(lì)光;S:內(nèi)部空間。
【具體實(shí)施方式】
[0066]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。
[0067]1.原子振蕩器(量子干涉裝置)
[0068]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。此外，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。
[0069]圖1是示出本發(fā)明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。
[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(yīng)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(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。
[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(cè)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(nèi)。
[0074]首先，簡(jiǎn)單說(shuō)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(lì)光LL，由光檢測(cè)部32對(duì)透過(guò)氣室31的激勵(lì)光LL進(jìn)行檢測(cè)。
[0076]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)和激勵(lì)狀態(tài)這3個(gè)狀態(tài)。這里，基態(tài)I是比基態(tài)2低的能量狀態(tài)。
[0077]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，在對(duì)上述那樣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(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)成激勵(lì)狀態(tài)。此時(shí)，共振光1、2均不被堿金屬吸收而透過(guò)。將這樣的現(xiàn)象稱作CPT現(xiàn)象或者電磁感應(yīng)透明現(xiàn)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(dāng)于基態(tài)I與基態(tài)2之間的能量差的頻率《O —致時(shí)，光檢測(cè)部32的檢測(cè)強(qiáng)度如圖3所示那樣陡峭地上升。將這樣的陡峭信號(hào)檢測(cè)為EIT信號(hào)。該EIT信號(hào)具有由堿金屬的種類決定的固有值。因此，能夠通過(guò)使用這樣的EIT信號(hào)，構(gòu)成振蕩器。
[0080]以下，對(duì)本實(shí)施方式的原子振蕩器I的具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)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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