JP6164341B2

JP6164341B2 - Gas cell unit and atomic oscillator

Info

Publication number: JP6164341B2
Application number: JP2016114607A
Authority: JP
Inventors: 幸治珎道
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2016-06-08
Filing date: 2016-06-08
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2031-07-26
Also published as: JP2016187200A

Description

本発明は、ガスセルユニットおよび原子発振器に関するものである。 The present invention relates to a gas cell unit and an atomic oscillator.

ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属の原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器は、一般に、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用したもの（例えば、特許文献１参照）と、波長の異なる２種類の光による量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用したもの（例えば、特許文献２参照）とに大別される。
いずれの原子発振器においても、一般に、アルカリ金属をガスセル内に緩衝ガスとともに封入し、そのアルカリ金属をガス状に保つために、ガスセルを所定温度に加熱する必要がある。 An atomic oscillator that oscillates based on the energy transition of an alkali metal atom such as rubidium or cesium generally has a wavelength different from that using a double resonance phenomenon caused by light and microwave (for example, see Patent Document 1). It is broadly classified into those using a quantum interference effect (CPT: Coherent Population Trapping) by light (for example, see Patent Document 2).
In any atomic oscillator, it is generally necessary to heat the gas cell to a predetermined temperature in order to enclose the alkali metal together with a buffer gas in the gas cell and keep the alkali metal in a gaseous state.

例えば、特許文献３に記載の原子発振器では、ガス状の金属原子を封入したガスセルの外表面上にＩＴＯで構成された膜状の発熱体が設けられ、この発熱体を通電により発熱させる。これにより、ガスセルを加熱して、ガスセル内の金属原子をガス状に保つことができる。
このような原子発振器では、通常、ガスセル内の温度が一定となるように、発熱体へ供給される電流が調整される。そのため、例えば外気温変化に伴って、発熱体に流れる電流が変化してしまう。 For example, in the atomic oscillator described in Patent Document 3, a film-shaped heating element made of ITO is provided on the outer surface of a gas cell in which gaseous metal atoms are sealed, and the heating element is heated by energization. Thereby, a gas cell can be heated and the metal atom in a gas cell can be kept gaseous.
In such an atomic oscillator, the current supplied to the heating element is usually adjusted so that the temperature in the gas cell is constant. For this reason, for example, the current flowing through the heating element changes as the outside air temperature changes.

このように発熱体に流れる電流が変化すると、発熱体から生じる磁場も変化してしまう。
発熱体から生じる磁場が変化すると、ガスセル中の金属原子の基底準位間のエネルギー差に相当する周波数が変動してしまう。そのため、従来の原子発振器では、出力周波数がずれてしまうという問題があった。 When the current flowing through the heating element changes in this way, the magnetic field generated from the heating element also changes.
When the magnetic field generated from the heating element changes, the frequency corresponding to the energy difference between the ground levels of the metal atoms in the gas cell changes. Therefore, the conventional atomic oscillator has a problem that the output frequency is shifted.

特開平１０−２８４７７２号公報Japanese Patent Laid-Open No. 10-284772 米国特許第６８０６７８４号明細書US Pat. No. 6,806,784 米国特許出願公開第２００６／００２２７６号明細書US Patent Application Publication No. 2006/002276

本発明の目的は、周波数精度を向上させることができるガスセルユニットおよび原子発振器を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a gas cell unit and an atomic oscillator that can improve frequency accuracy.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
［適用例１］
本発明のガスセルユニットは、第１ヒーターと第２ヒーターと、
前記第１ヒーターと前記第２ヒーターとの間に挟持され、励起光に励起される金属原子を封入しているガスセルと、を有し、
前記第１ヒーターは、
前記励起光に対して透過性を有する第１基板と、
前記第１基板の面上に配設され、前記励起光に対して透過性を有する第１発熱抵抗体と、
前記第１発熱抵抗体の面上であって、前記第１発熱抵抗体の互いに対向する端面部に配設された第１電極と第２電極と、を有し、
前記第１ヒーターは、前記第１電極と前記第２電極に電圧を印加し、前記第１発熱抵抗体に対し一方向に電流を流して前記第１発熱抵抗体を発熱させ、
前記第２ヒーターは、
前記励起光に対して透過性を有する第２基板と、
前記第２基板の面上に配設され、前記励起光に対して透過性を有する第２発熱抵抗体と、
前記第２発熱抵抗体の面上であって、前記第２発熱抵抗体の互いに対向する端面部に配設された第３電極と第４電極と、を有し、
前記第２ヒーターは、前記第３電極と前記第４電極に電圧を印加し、前記第２発熱抵抗体に対し、前記第１発熱抵抗体に流れる電流と同一方向に電流を流して前記第２発熱抵抗体を発熱させ、
前記第１発熱抵抗体から生じる磁場と前記第２発熱抵抗体から生じる磁場とが前記ガスセル内において互いに逆方向となり弱め合うことを特徴とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[Application Example 1]
The gas cell unit of the present invention includes a first heater, a second heater,
A gas cell sandwiched between the first heater and the second heater and enclosing a metal atom excited by excitation light;
The first heater is
A first substrate that is transparent to the excitation light;
A first heating resistor disposed on the surface of the first substrate and having transparency to the excitation light;
A first electrode and a second electrode disposed on end surfaces of the first heating resistor on the surface of the first heating resistor facing each other;
The first heater applies a voltage to the first electrode and the second electrode, causes a current to flow in one direction to the first heating resistor to cause the first heating resistor to generate heat,
The second heater is
A second substrate that is transparent to the excitation light;
A second heating resistor disposed on the surface of the second substrate and having transparency to the excitation light;
A third electrode and a fourth electrode disposed on the surface of the second heat generating resistor and on end surfaces of the second heat generating resistor facing each other;
The second heater applies a voltage to the third electrode and the fourth electrode, and causes the second heating resistor to pass a current in the same direction as the current flowing in the first heating resistor. Heat the heating resistor,
The magnetic field generated from the first heating resistor and the magnetic field generated from the second heating resistor are opposite to each other in the gas cell and are weakened.

このような構成のガスセルユニットによれば、前記第１発熱抵抗体への通電に伴って前記ガスセル内に生じる磁場と、前記第２発熱抵抗体への通電に伴って前記ガスセル内に生じる磁場とが、前記ガスセル内において磁場の強度を互いに弱め合うので、第１発熱抵抗体および第２発熱抵抗体への通電量が変化しても、ガスセル内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル内の磁場の変動を抑えつつ、ガスセル内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、本発明のガスセルユニットは、周波数精度を向上させることができる。 According to the gas cell unit having such a configuration, the magnetic field generated in the gas cell with energization of the first heating resistor, and the magnetic field generated in the gas cell with energization of the second heating resistor. However, since the strength of the magnetic field is weakened in the gas cell, even if the energization amount to the first heating resistor and the second heating resistor is changed, fluctuation of the magnetic field in the gas cell can be suppressed or prevented. . Therefore, the temperature in the gas cell can be maintained at a desired temperature while suppressing the fluctuation of the magnetic field in the gas cell. As a result, the gas cell unit of the present invention can improve frequency accuracy.

［適用例２］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１発熱抵抗体および前記第２発熱抵抗体は、それぞれ、平面視において前記ガスセルの前記金属原子が封入されている領域を含んでいることが好ましい。
これにより、ガスセルのアルカリ金属原子が封入された領域内全域の磁場の変動を抑えることができる。その結果、簡単かつ確実に周波数精度を向上させることができる。 [Application Example 2]
In the gas cell unit of the present invention, it is preferable that the first heating resistor and the second heating resistor each include a region in which the metal atoms of the gas cell are sealed in a plan view.
Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole region in the area | region where the alkali metal atom of the gas cell was enclosed can be suppressed. As a result, the frequency accuracy can be improved easily and reliably.

［適用例３］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１発熱抵抗体および前記第２発熱抵抗体は、それぞれ、平面視において長方形をなし、短辺に沿う方向に電流が流れることが好ましい。
これにより、ガスセルのアルカリ金属原子が封入された領域内全域の磁場の変動をより確実に抑えることができる。 [Application Example 3]
In the gas cell unit of the present invention, it is preferable that each of the first heating resistor and the second heating resistor has a rectangular shape in plan view, and a current flows in a direction along the short side.
Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole region in the area | region where the alkali metal atom of the gas cell was enclosed can be suppressed more reliably.

［適用例４］
本発明のガスセルユニットでは、前記第１発熱抵抗体および前記第２発熱抵抗体は、それぞれ、前記第１基板と前記第２基板の、前記ガスセルとは反対側の面に配設されていることが好ましい。 [Application Example 4]
In the gas cell unit of the present invention, the first heating resistor and the second heating resistor are disposed on surfaces of the first substrate and the second substrate opposite to the gas cell, respectively. Is preferred .

［適用例５］
本発明の原子発振器は、本発明のガスセルユニットと、
前記励起光を出射する光出射部と、
前記ガスセルを透過した前記励起光の強度を検出する光検出部と、
を備えることを特徴とする。
これにより、優れた周波数精度を有する原子発振器を提供することができる。 [Application Example 5 ]
The atomic oscillator of the present invention includes the gas cell unit of the present invention,
A light emitting portion for emitting the excitation light,
A light detection unit for detecting the intensity of the excitation light transmitted through the gas cell;
It is characterized by providing.
Thereby, an atomic oscillator having excellent frequency accuracy can be provided.

本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略構成を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a schematic configuration of an atomic oscillator according to a first embodiment of the invention. 図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内のアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the energy state of the alkali metal in the gas cell with which the atomic oscillator shown in FIG. 1 was equipped. 図１に示す原子発振器に備えられた光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部の検出強度との関係を示すグラフである。2 is a graph showing a relationship between a frequency difference between two lights from a light emitting unit and a detection intensity of the light detecting unit for the light emitting unit and the light detecting unit provided in the atomic oscillator shown in FIG. 1. 図１に示す原子発振器に備えられたガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the gas cell unit with which the atomic oscillator shown in FIG. 1 was equipped. 図４に示すガスセルユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the gas cell unit shown in FIG. 図４に示すガスセルユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the gas cell unit shown in FIG. 図４に示すガスセルユニットの作用を説明する図（断面図）である。It is a figure (sectional drawing) explaining the effect | action of the gas cell unit shown in FIG. （ａ）は、２つのヒーターに互いに同方向の電流を流した場合の２つのヒーター間の磁束密度を説明するグラフ、（ｂ）は、２つのヒーターに互いに反対方向の電流を流した場合の２つのヒーター間の磁束密度を説明するグラフである。(A) is a graph explaining the magnetic flux density between two heaters when currents in the same direction are passed through the two heaters, and (b) is when currents in opposite directions are passed through the two heaters. It is a graph explaining the magnetic flux density between two heaters. ヒーターの長辺と短辺との比と２つのヒーター間の磁束密度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the ratio of the long side of a heater, and a short side, and the magnetic flux density between two heaters. 本発明の第２実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the gas cell unit which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図１０に示すガスセルユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the gas cell unit shown in FIG. 図１０に示すガスセルユニットの作用を説明する図（断面図）である。It is a figure (sectional drawing) explaining the effect | action of the gas cell unit shown in FIG. 本発明の第３実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the gas cell unit which concerns on 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第４実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic structure of the gas cell unit which concerns on 4th Embodiment of this invention. 本発明の第５実施形態に係るガスセルユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the gas cell unit which concerns on 5th Embodiment of this invention. 本発明の第６実施形態に係るガスセルユニットを示す平面図である。It is a top view which shows the gas cell unit which concerns on 6th Embodiment of this invention.

以下、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器を添付図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係る原子発振器の概略構成を示すブロック図、図２は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセル内のアルカリ金属のエネルギー状態を説明するための図、図３は、図１に示す原子発振器に備えられた光出射部および光検出部について、光出射部からの２つの光の周波数差と、光検出部の検出強度との関係を示すグラフ、図４は、図１に示す原子発振器に備えられたガスセルユニットの概略構成を示す斜視図、図５は、図４に示すガスセルユニットを示す断面図、図６は、図４に示すガスセルユニットを示す平面図、図７は、図４に示すガスセルユニットの作用を説明する図（断面図）、図８（ａ）は、２つのヒーターに互いに同方向の電流を流した場合の２つのヒーター間の磁束密度を説明するグラフ、図８（ｂ）は、２つのヒーターに互いに反対方向の電流を流した場合の２つのヒーター間の磁束密度を説明するグラフ、図９は、ヒーターの長辺と短辺との比と２つのヒーター間の磁束密度との関係を示すグラフである。なお、以下では、説明の便宜上、図４、５、７中の上側を「上」、下側を「下」と言う。また、図４〜７では、説明の便宜上、互いに直交する３つの軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、Ｘ軸に平行な方向を「Ｘ軸方向」、Ｙ軸に平行な方向を「Ｙ軸方向」、Ｚ軸に平行な方向（上下方向）を「Ｚ軸方向」と言う。 Hereinafter, a gas cell unit and an atomic oscillator of the present invention will be described in detail based on embodiments shown in the accompanying drawings.
<First Embodiment>
1 is a block diagram showing a schematic configuration of an atomic oscillator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining an energy state of an alkali metal in a gas cell provided in the atomic oscillator shown in FIG. FIGS. 3A and 3B are graphs showing the relationship between the frequency difference between two lights from the light emitting portion and the detection intensity of the light detecting portion for the light emitting portion and the light detecting portion provided in the atomic oscillator shown in FIG. 4 is a perspective view showing a schematic configuration of the gas cell unit provided in the atomic oscillator shown in FIG. 1, FIG. 5 is a sectional view showing the gas cell unit shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a gas cell unit shown in FIG. FIG. 7 is a diagram (cross-sectional view) for explaining the operation of the gas cell unit shown in FIG. 4, and FIG. 8 (a) shows two heaters when currents in the same direction flow through the two heaters. A graph explaining the magnetic flux density between, 8 (b) is a graph for explaining the magnetic flux density between the two heaters when currents in opposite directions are passed through the two heaters, and FIG. 9 shows the ratio of the long side to the short side of the heaters and the two heaters. It is a graph which shows the relationship with the magnetic flux density between. Hereinafter, for convenience of explanation, the upper side in FIGS. 4, 5, and 7 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”. 4 to 7, for convenience of explanation, the X axis, the Y axis, and the Z axis are illustrated as three axes orthogonal to each other. The direction parallel to the X axis is referred to as the “X axis direction” and the Y axis. The parallel direction is referred to as “Y-axis direction”, and the direction parallel to the Z-axis (vertical direction) is referred to as “Z-axis direction”.

（原子発振器）
まず、図１〜図３に基づいて、本実施形態に係る原子発振器の全体構成を簡単に説明する。
なお、以下では、量子干渉効果を利用した原子発振器に本発明を適用した場合を一例として説明するが、本発明は、これに限定されるものではなく、二重共鳴効果を利用した原子発振器にも適用可能である。 (Atomic oscillator)
First, based on FIGS. 1-3, the whole structure of the atomic oscillator which concerns on this embodiment is demonstrated easily.
In the following, the case where the present invention is applied to an atomic oscillator using the quantum interference effect will be described as an example, but the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this. Is also applicable.

図１に示す原子発振器１は、ガスセルユニット２と、光出射部３と、光検出部４と、制御部５とを有している。
また、ガスセルユニット２は、ガス状のアルカリ金属を封入したガスセル２１と、ガスセル２１を加熱するヒーター２２、２３と、ガスセル２１の温度を検出する温度センサー２４、２５と、ガスセル２１に作用する磁場を発生させるコイル２６とを有している。 An atomic oscillator 1 shown in FIG. 1 includes a gas cell unit 2, a light emitting unit 3, a light detecting unit 4, and a control unit 5.
The gas cell unit 2 includes a gas cell 21 filled with gaseous alkali metal, heaters 22 and 23 for heating the gas cell 21, temperature sensors 24 and 25 for detecting the temperature of the gas cell 21, and a magnetic field acting on the gas cell 21. And a coil 26 for generating

ガスセル２１の内部には、ガス状のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が封入されている。
アルカリ金属は、図２に示すように、３準位系のエネルギー準位を有しており、エネルギー準位の異なる２つの基底状態（基底状態１、２）と、励起状態との３つの状態をとり得る。ここで、基底状態１は、基底状態２よりも低いエネルギー状態である。 The gas cell 21 is filled with gaseous alkali metal such as rubidium, cesium, and sodium.
As shown in FIG. 2, the alkali metal has a three-level energy level, and has three ground states (ground states 1 and 2) having different energy levels and an excited state. Can take. Here, the ground state 1 is a lower energy state than the ground state 2.

このようなガス状のアルカリ金属に対して周波数の異なる２種の共鳴光１、２を照射すると、共鳴光１の周波数ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）に応じて、共鳴光１、２のアルカリ金属における光吸収率（光透過率）が変化する。
そして、共鳴光１の周波数ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数に一致したとき、基底状態１、２から励起状態への励起がそれぞれ停止する。このとき、共鳴光１、２は、いずれも、アルカリ金属に吸収されずに透過する。このような現象をＣＰＴ現象または電磁誘起透明化現象（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）と呼ぶ。 When such two kinds of resonant lights 1 and 2 having different frequencies are irradiated onto the gaseous alkali metal, the difference between the frequency ω ₁ of the resonant light ₁ and the frequency ω ₂ of the resonant light 2 (ω ₁ −ω ₂ ), The light absorptance (light transmittance) of the alkali metals of the resonant lights 1 and 2 changes.
When the difference (ω ₁ −ω ₂ ) between the frequency ω ₁ of the resonant light ₁ and the frequency ω ₂ of the resonant light 2 coincides with the frequency corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the ground state Excitation from 1, 2 to the excited state stops. At this time, both the resonant lights 1 and 2 are transmitted without being absorbed by the alkali metal. Such a phenomenon is called a CPT phenomenon or an electromagnetically induced transparency (EIT) phenomenon.

光出射部３は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光を出射するものである。
より具体的には、光出射部３は、前述したような周波数の異なる２種の光（共鳴光１および共鳴光２）を出射するものである。
共鳴光１の周波数ω_１は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態１から励起状態に励起し得るものである。 The light emitting unit 3 emits excitation light that excites alkali metal atoms in the gas cell 21.
More specifically, the light emitting unit 3 emits two types of light (resonant light 1 and resonant light 2) having different frequencies as described above.
The frequency ω ₁ of the resonant light 1 is capable of exciting the alkali metal in the gas cell 21 from the ground state 1 to the excited state.

また、共鳴光２の周波数ω_２は、ガスセル２１中のアルカリ金属を前述した基底状態２から励起状態に励起し得るものである。
また、上記励起光（共鳴光１、２）は、コヒーレント性を有するのが好ましい。
このような光出射部３は、例えば、半導体レーザー等のレーザー光源で構成することができる。 Further, the frequency ω ₂ of the resonant light 2 can excite the alkali metal in the gas cell 21 from the ground state 2 to the excited state.
Moreover, it is preferable that the said excitation light (resonance light 1 and 2) has coherent property.
Such a light emission part 3 can be comprised by laser light sources, such as a semiconductor laser, for example.

光検出部４は、ガスセル２１を透過した共鳴光１、２の強度を検出するものである。
例えば、前述した光出射部３が共鳴光１の周波数ω_１を固定し、共鳴光２の周波数ω_２を変化させていくと、共鳴光１の周波数ω_１と共鳴光２の周波数ω_２との差（ω_１−ω_２）が基底状態１と基底状態２とのエネルギー差に相当する周波数ω_０に一致したとき、光検出部４の検出強度は、図３に示すように、急峻に上昇する。このような急峻な信号をＥＩＴ信号として検出する。このＥＩＴ信号は、アルカリ金属の種類によって決まった固有値をもっている。したがって、このようなＥＩＴ信号を用いることにより、発振器を構成することができる。 The light detection unit 4 detects the intensities of the resonance lights 1 and 2 transmitted through the gas cell 21.
For example, when the light emitting unit 3 described above fixes the frequency ω ₁ of the resonant light 1 and changes the frequency ω ₂ of the resonant light 2, the frequency ω ₁ of the resonant light ₁ and the frequency ω _{2 of the} resonant light 2 When the difference (ω ₁ −ω ₂ ) matches the frequency ω ₀ corresponding to the energy difference between the ground state 1 and the ground state 2, the detection intensity of the light detection unit 4 becomes steep as shown in FIG. To rise. Such a steep signal is detected as an EIT signal. This EIT signal has an eigenvalue determined by the type of alkali metal. Therefore, an oscillator can be configured by using such an EIT signal.

このような光検出部４は、例えば、受光した光の強度に応じた検出信号を出力する光検出器で構成することができる。
制御部５は、ヒーター２２、２３および光出射部３を制御する機能を有する。
このような制御部５は、光出射部３の共鳴光１、２の周波数を制御する周波数制御回路５１と、ガスセル２１中のアルカリ金属の温度を制御する温度制御回路５２と、ガスセル２１に印加する磁場を制御する磁場制御回路５３とを有する。 Such a light detection part 4 can be comprised with the photodetector which outputs the detection signal according to the intensity | strength of the received light, for example.
The control unit 5 has a function of controlling the heaters 22 and 23 and the light emitting unit 3.
Such a control unit 5 is applied to the frequency control circuit 51 that controls the frequencies of the resonant lights 1 and 2 of the light emitting unit 3, the temperature control circuit 52 that controls the temperature of the alkali metal in the gas cell 21, and the gas cell 21. And a magnetic field control circuit 53 for controlling the magnetic field to be transmitted.

周波数制御回路５１は、前述した光検出部４の検出結果に基づいて、光出射部３から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。より具体的には、周波数制御回路５１は、前述した光検出部４によって検出された（ω_１−ω_２）が前述したアルカリ金属固有の周波数ω_０となるように、光出射部３から出射される共鳴光１、２の周波数を制御する。
また、温度制御回路５２は、温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて、ヒーター２２、２３への通電を制御する。
また、磁場制御回路５３は、コイル２６が発生する磁場が一定となるように、コイル２６への通電を制御する。 The frequency control circuit 51 controls the frequencies of the resonant lights 1 and 2 emitted from the light emitting unit 3 based on the detection result of the light detecting unit 4 described above. More specifically, the frequency control circuit 51 emits light from the light emitting unit 3 so that (ω ₁ −ω ₂ ) detected by the light detecting unit 4 becomes the above-described frequency ω ₀ inherent to the alkali metal. The frequency of the resonance lights 1 and 2 to be controlled is controlled.
The temperature control circuit 52 controls energization to the heaters 22 and 23 based on the detection results of the temperature sensors 24 and 25.
The magnetic field control circuit 53 controls energization of the coil 26 so that the magnetic field generated by the coil 26 is constant.

（ガスセルユニット）
次に、ガスセルユニット２について詳述する。
ガスセルユニット２は、図４に示すように、ガスセル２１と、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２、２３とを有している。
［ガスセル］
ガスセル２１は、図５に示すように、１対の板状部２１１、２１２と、これらの間に設けられたスペーサー２１３とを有している。 (Gas cell unit)
Next, the gas cell unit 2 will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the gas cell unit 2 includes a gas cell 21 and a pair of heaters 22 and 23 provided so as to sandwich the gas cell 21.
[Gas cell]
As shown in FIG. 5, the gas cell 21 has a pair of plate-like portions 211 and 212 and a spacer 213 provided therebetween.

板状部２１１、２１２は、それぞれ、前述した光出射部３からの励起光に対する透過性を有している。本実施形態では、板状部２１２は、ガスセル２１内へ入射する励起光が透過するものであり、板状部２１１は、ガスセル２１内から出射した励起光が透過するものである。
本実施形態では、板状部２１１、２１２は、それぞれ、板状をなしている。また、板状部２１１、２１２は、平面視にて四角形をなしている。なお、板状部２１１、２１２の形状は、前述したものに限定されず、例えば、平面視にて円形をなしていてもよい。 Each of the plate-like portions 211 and 212 has transparency to the excitation light from the light emitting portion 3 described above. In the present embodiment, the plate-like portion 212 transmits the excitation light incident into the gas cell 21, and the plate-like portion 211 transmits the excitation light emitted from the gas cell 21.
In the present embodiment, the plate-like portions 211 and 212 each have a plate shape. Further, the plate-like portions 211 and 212 are quadrangular in plan view. Note that the shapes of the plate-like portions 211 and 212 are not limited to those described above, and may be circular in a plan view, for example.

このような板状部２１１、２１２を構成する材料は、前述したような励起光に対する透過性を有していれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等が挙げられる。
また、スペーサー２１３は、前述した１対の板状部２１１、２１２間に空間Ｓを形成するものである。この空間Ｓには、前述したようなアルカリ金属が封入されている。
本実施形態では、スペーサー２１３は、枠状または筒状をなし、平面視にて外周および内周がそれぞれ四角形をなしている。なお、スペーサー２１３の形状は、前述したものに限定されず、例えば、平面視にて外周および内周がそれぞれ円形をなしていてもよい。 Although the material which comprises such plate-shaped parts 211 and 212 will not be specifically limited if it has the transmittance | permeability with respect to excitation light as mentioned above, For example, a glass material, quartz crystal etc. are mentioned.
The spacer 213 forms a space S between the pair of plate-like portions 211 and 212 described above. The space S is filled with the alkali metal as described above.
In the present embodiment, the spacer 213 has a frame shape or a cylindrical shape, and the outer periphery and the inner periphery each have a square shape in plan view. The shape of the spacer 213 is not limited to that described above, and for example, the outer periphery and the inner periphery may each be circular in plan view.

また、スペーサー２１３は、各板状部２１１、２１２に対して気密的に接合されている。これにより、１対の板状部２１１、２１２間の空間Ｓを気密空間とすることができる。スペーサー２１３と各板状部２１１、２１２との接合方法としては、スペーサー２１３や各板状部２１１、２１２の構成材料に応じて決められるものであり、特に限定されないが、例えば、接着剤による接合方法、直接接合法、陽極接合法等を用いることができる。
このようなスペーサー２１３を構成する材料は、特に限定されず、金属材料、樹脂材料等であってもよく、板状部２１１、２１２と同様にガラス材料、水晶等であってもよい。 The spacer 213 is airtightly joined to the plate-like portions 211 and 212. Thereby, the space S between the pair of plate-like portions 211 and 212 can be an airtight space. The joining method of the spacer 213 and each plate-like part 211, 212 is determined according to the constituent material of the spacer 213 and each plate-like part 211, 212, and is not particularly limited. A method, a direct bonding method, an anodic bonding method, or the like can be used.
The material constituting the spacer 213 is not particularly limited, and may be a metal material, a resin material, or the like, and may be a glass material, crystal, or the like, similarly to the plate-like portions 211 and 212.

［ヒーター］
ヒーター２２、２３は、それぞれ、前述したガスセル２１（より具体的にはガスセル２１中のアルカリ金属）を加熱する機能を有する。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属の蒸気圧が所定の圧力値以上となるように維持され、所望量のアルカリ金属をガス状に保つことができる。 [heater]
Each of the heaters 22 and 23 has a function of heating the above-described gas cell 21 (more specifically, an alkali metal in the gas cell 21). Thereby, the vapor pressure of the alkali metal in the gas cell 21 is maintained so as to be equal to or higher than a predetermined pressure value, and a desired amount of alkali metal can be kept in a gaseous state.

本実施形態では、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を挟むように設けられ、ガスセル２１を介して対称（図５に示す断面においてガスセル２１を介して上下対称）となるように配置されている。なお、ヒーター２２、２３は、ガスセル２１を介して非対称となるように配置されていてもよい。
このようなヒーター（第１ヒーター）２２は、基板（第１基板）２２１と、基板２２１の一方の面（図５にて上側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２と、発熱抵抗体２２２上に設けられた１対の電極２２３、２２４とを有している。 In the present embodiment, the heaters 22 and 23 are provided so as to sandwich the gas cell 21, and are arranged so as to be symmetrical via the gas cell 21 (in the cross section shown in FIG. 5, vertically symmetrical via the gas cell 21). The heaters 22 and 23 may be arranged to be asymmetric via the gas cell 21.
Such a heater (first heater) 22 includes a substrate (first substrate) 221 and a heating resistor (first heating resistor) provided on one surface (upper surface in FIG. 5) of the substrate 221. ) 222 and a pair of electrodes 223 and 224 provided on the heating resistor 222.

同様に、ヒーター（第２ヒーター）２３は、基板（第２基板）２３１と、基板２３１の一方の面（図５にて下側の面）上に設けられた発熱抵抗体（第２発熱抵抗体）２３２と、発熱抵抗体２３２上に設けられた電極２３３、２３４とを有している。
このようなヒーター２２の発熱抵抗体２２２およびヒーター２３の発熱抵抗体２３２は、互いに同方向に電流が流れ、発熱抵抗体２２２と発熱抵抗体２３２との間にて、発熱抵抗体２２２への通電に伴ってガスセル２１内に生じる磁場と、発熱抵抗体２３２への通電に伴ってガスセル２１内に生じる磁場とが、ガスセル２１内において磁場の強度を互いに相殺または弱め合う。なお、発熱抵抗体２２２に流れる電流の方向と、発熱抵抗体２３２に流れる電流の方向が多少異なっていても良い。この場合、発熱抵抗体２２２、発熱抵抗体２３２のそれぞれに流れる電流には、互いに同方向に流れる電流成分が含まれていると考えて良いので、この互いに同方向に流れる電流成分によってガスセル２１内に生じる磁場を、互いに相殺または弱め合うことができる。 Similarly, the heater (second heater) 23 includes a substrate (second substrate) 231 and a heating resistor (second heating resistor) provided on one surface of the substrate 231 (the lower surface in FIG. 5). Body) 232 and electrodes 233 and 234 provided on the heating resistor 232.
In the heating resistor 222 of the heater 22 and the heating resistor 232 of the heater 23, current flows in the same direction, and the heating resistor 222 is energized between the heating resistor 222 and the heating resistor 232. Accordingly, the magnetic field generated in the gas cell 21 and the magnetic field generated in the gas cell 21 when the heating resistor 232 is energized cancel or weaken the strength of the magnetic field in the gas cell 21. Note that the direction of the current flowing through the heating resistor 222 and the direction of the current flowing through the heating resistor 232 may be slightly different. In this case, it can be considered that the currents flowing through the heating resistor 222 and the heating resistor 232 include current components flowing in the same direction. Can be offset or weakened with each other.

これにより、発熱抵抗体２２２および発熱抵抗体２３２への通電量が変化しても、ガスセル２１内の磁場の変動を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変動を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、ガスセルユニット２の周波数精度を向上させることができる。
なお、ヒーター（第１ヒーター）２２については、基板２２１の他方の面（図５にて下側の面）上に発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２を設けるようにしても良い。この場合、基板２２１の一方の面（図５にて上側の面）に電極２２３、２２４を形成し、電極２２３、２２４と発熱抵抗体２２２との間を接続するためのスルーホールを基板２２１に形成しても良い。或いは、基板２２１の上面と側面に電極２２３、２２４を形成し、基板２２１の側面を介して発熱抵抗体２２２と電極２２３、２２４を接続するようにしても良い。
或いは、基板２２１のＸ方向の幅をガスセル２１のＸ方向の幅よりも若干大きくしておき、基板２２１の下側の面のガスセル２１の外側に張り出した部分に電極２２３、２２４を形成するようにしても良い。このような構成により、発熱抵抗体２２２を直接にガスセル２１に接触させることができるので、ガスセル２１を効果的に加熱することが可能である。ヒーター（第２ヒーター）２３についてもヒーター２２と同様なので説明を省略する。 Thereby, even if the energization amount to the heating resistor 222 and the heating resistor 232 changes, the fluctuation of the magnetic field in the gas cell 21 can be suppressed or prevented. Therefore, the temperature in the gas cell 21 can be maintained at a desired temperature while suppressing fluctuations in the magnetic field in the gas cell 21. As a result, the frequency accuracy of the gas cell unit 2 can be improved.
As for the heater (first heater) 22, a heating resistor (first heating resistor) 222 may be provided on the other surface (the lower surface in FIG. 5) of the substrate 221. In this case, the electrodes 223 and 224 are formed on one surface of the substrate 221 (the upper surface in FIG. 5), and through holes for connecting the electrodes 223 and 224 and the heating resistor 222 are formed in the substrate 221. It may be formed. Alternatively, the electrodes 223 and 224 may be formed on the upper surface and the side surface of the substrate 221, and the heating resistor 222 and the electrodes 223 and 224 may be connected via the side surface of the substrate 221.
Alternatively, the width of the substrate 221 in the X direction is slightly larger than the width of the gas cell 21 in the X direction, and the electrodes 223 and 224 are formed on the portion of the lower surface of the substrate 221 that protrudes outside the gas cell 21. Anyway. With such a configuration, the heating resistor 222 can be brought into direct contact with the gas cell 21, so that the gas cell 21 can be effectively heated. The heater (second heater) 23 is the same as the heater 22 and will not be described.

以下、ヒーター２２の各部を詳細に説明する。なお、ヒーター２３の構成については、ヒーター２２の構成と同様であるため、その説明を省略する。
基板２２１は、発熱抵抗体２２２を支持する。これにより、発熱抵抗体２２２の設置が容易となる。
本実施形態では、基板２２１は、平面視にて四角形（より具体的には長方形）をなしている。なお、基板２２１の平面視形状は、長方形に限定されず、正方形、菱形、台形等の他の四角形であってもよいし、三角形、五角形等の他の多角形であってもよいし、円形、楕円形、異形状等であってもよい。 Hereinafter, each part of the heater 22 will be described in detail. Note that the configuration of the heater 23 is the same as the configuration of the heater 22, and thus the description thereof is omitted.
The substrate 221 supports the heating resistor 222. Thereby, installation of the heating resistor 222 is facilitated.
In the present embodiment, the substrate 221 has a quadrangular shape (more specifically, a rectangular shape) in plan view. Note that the planar view shape of the substrate 221 is not limited to a rectangle, and may be another square such as a square, a rhombus, or a trapezoid, or may be another polygon such as a triangle or a pentagon, or a circle. , Oval, irregular shape, etc.

基板２２１は、絶縁性を有する。これにより、発熱抵抗体２２２の各部同士の短絡を防止し、発熱抵抗体２２２を通電により発熱させることができる。
また、基板２２１は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光に対する透過性を有する。これにより、励起光の光路上にヒーター２２を設けることができる。そのため、ガスセル２１の励起光の出射部をヒーター２２により効率的に加熱することができる。なお、本実施形態では、図４に示すように、励起光は、ヒーター２３を介してガスセル２１内に入射され、ガスセル２１内からヒーター２２を介して出射される。 The substrate 221 has an insulating property. Thereby, the short circuit of each part of the heating resistor 222 can be prevented, and the heating resistor 222 can be heated by energization.
Further, the substrate 221 has transparency to excitation light that excites alkali metal atoms in the gas cell 21. Thereby, the heater 22 can be provided on the optical path of the excitation light. Therefore, the excitation light emitting portion of the gas cell 21 can be efficiently heated by the heater 22. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the excitation light enters the gas cell 21 through the heater 23 and is emitted from the gas cell 21 through the heater 22.

このような基板２２１の構成材料としては、前述したような絶縁性および光透過性を有し、発熱抵抗体２２２、２２３の発熱に耐え得るものであれば、特に限定されないが、例えば、ガラス材料、水晶等を用いることができる。
また、基板２２１の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．０１〜１０ｍｍ程度である。 The constituent material of the substrate 221 is not particularly limited as long as it has the insulating property and light transmittance as described above and can withstand the heat generation of the heating resistors 222 and 223. For example, a glass material Crystal, etc. can be used.
Further, the thickness of the substrate 221 is not particularly limited, but is, for example, about 0.01 to 10 mm.

このような基板２２１のガスセル２１とは反対側には、発熱抵抗体２２２が設けられている。
発熱抵抗体２２２は、通電により発熱するものである。また、本実施形態では、発熱抵抗体２２２は、ガスセル２１中のアルカリ金属原子を励起する励起光に対する透過性を有する。これにより、ガスセル２１の励起光の出射部をヒーター２２により効率的に加熱することができる。 A heating resistor 222 is provided on the opposite side of the substrate 221 from the gas cell 21.
The heating resistor 222 generates heat when energized. In the present embodiment, the heating resistor 222 is transmissive to excitation light that excites alkali metal atoms in the gas cell 21. Thereby, the emission part of the excitation light of the gas cell 21 can be efficiently heated by the heater 22.

また、発熱抵抗体２２２は、薄膜状をなしている。これにより、発熱抵抗体２２２を成膜により簡単かつ高精度に形成することができる。
本実施形態では、発熱抵抗体２２２は、基板２２１の上面の全域に亘って一様に形成されている。したがって、発熱抵抗体２２２は、平面視にて長方形をなす。
また、図６に示すように、発熱抵抗体２２２は、平面視したときに、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）を含み、この領域の外側に延びている。これにより、空間Ｓ内全域の磁場の変動を抑えることができる。その結果、簡単かつ確実に周波数精度を向上させることができる。 The heating resistor 222 has a thin film shape. Thereby, the heating resistor 222 can be formed easily and with high accuracy by film formation.
In the present embodiment, the heating resistor 222 is uniformly formed over the entire upper surface of the substrate 221. Therefore, the heating resistor 222 has a rectangular shape in plan view.
As shown in FIG. 6, the heating resistor 222 includes a region (space S) in which alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed when viewed in a plan view, and extends outside the region. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole space S can be suppressed. As a result, the frequency accuracy can be improved easily and reliably.

このような発熱抵抗体２２２の構成材料としては、前述したように通電により発熱するとともに励起光に対する光透過性を有するものであれば、特に限定されないが、例えば、ＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）、ＩＺＯ（ＩｎｄｉｕｍＺｉｎｃＯｘｉｄｅ）、Ｉｎ_３Ｏ_３、ＳｎＯ_２、Ｓｂ含有ＳｎＯ_２、Ａｌ含有ＺｎＯ等の酸化物等の透明電極材料を用いるのが好ましい。 The constituent material of such a heating resistor 222 is not particularly limited as long as it generates heat when energized as described above and has optical transparency to excitation light. For example, ITO (Indium Tin Oxide), IZO It is preferable to use a transparent electrode material such as an oxide such as (Indium Zinc Oxide), In ₃ O ₃ , SnO ₂ , Sb-containing SnO ₂ , and Al-containing ZnO.

このような透明電極材料は、好適な光透過性を有するとともに、通電により効率的に発熱することができる。
また、発熱抵抗体２２２が透明電極材料で構成されていると、励起光の光路上にヒーター２２を設けることができる。そのため、ガスセル２１の励起光の出射部をヒーター２２により効率的に加熱することができる。 Such a transparent electrode material has suitable light transmissivity and can efficiently generate heat when energized.
If the heating resistor 222 is made of a transparent electrode material, the heater 22 can be provided on the optical path of the excitation light. Therefore, the excitation light emitting portion of the gas cell 21 can be efficiently heated by the heater 22.

発熱抵抗体２２２の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１ｍｍ以下程度である。
また、発熱抵抗体２２２の形成は、特に限定されないが、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着等の乾式メッキ法、ゾル・ゲル法等を用いて形成することができる。 The thickness of the heating resistor 222 is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 μm or more and 1 mm or less.
The formation of the heating resistor 222 is not particularly limited. For example, the heating resistor 222 is formed using a chemical vapor deposition method (CVD) such as plasma CVD or thermal CVD, a dry plating method such as vacuum deposition, a sol-gel method, or the like. be able to.

このような発熱抵抗体２２２の基板２２１とは反対の面上には、電極２２３、２２４が設けられている。
電極２２３は、長方形をなす基板２２１の一方（図５中左側）の長辺に沿って設けられ、一方、電極２２４は、基板２２１の他方（図５中右側）の長辺に沿って設けられている。 Electrodes 223 and 224 are provided on the surface of the heating resistor 222 opposite to the substrate 221.
The electrode 223 is provided along the long side of one of the rectangular substrates 221 (left side in FIG. 5), while the electrode 224 is provided along the other long side of the substrate 221 (right side in FIG. 5). ing.

電極２２３、２２４は、Ｘ方向に互いに間隔を隔てて設けられている。本実施形態では、１対の電極２２３、２２４間の距離がＹ軸方向での全域で均一となっている。
また、電極２２３、２２４は、それぞれ、Ｙ軸方向に沿って延在する帯状をなしている。そして、電極２２３、２２４は、それぞれ、発熱抵抗体２２２のＹ軸方向での全域に亘って設けられている。 The electrodes 223 and 224 are provided at an interval in the X direction. In the present embodiment, the distance between the pair of electrodes 223 and 224 is uniform over the entire area in the Y-axis direction.
The electrodes 223 and 224 each have a strip shape extending along the Y-axis direction. The electrodes 223 and 224 are respectively provided over the entire area of the heating resistor 222 in the Y-axis direction.

このような発熱抵抗体２２２上の１対の長辺に沿って設けられた１対の電極２２３、２２４に電圧を印加することにより、発熱抵抗体２２２の短辺に平行な方向に均一に電流を流すことができる。すなわち、発熱抵抗体２２２に対してＹ軸方向での全域に亘って均一な電位で給電することができる。そのため、発熱抵抗体２２２の発熱分布および磁場分布の均一化、ひいては、ガスセル２１内の温度および磁場の均一化を図ることができる。その結果、ガスセルユニット２の周波数精度を優れたものとすることができる。 By applying a voltage to a pair of electrodes 223 and 224 provided along a pair of long sides on such a heating resistor 222, a current is uniformly supplied in a direction parallel to the short side of the heating resistor 222. Can flow. That is, the heating resistor 222 can be supplied with a uniform potential over the entire area in the Y-axis direction. Therefore, the heat generation distribution and the magnetic field distribution of the heating resistor 222 can be made uniform, and consequently the temperature and the magnetic field in the gas cell 21 can be made uniform. As a result, the frequency accuracy of the gas cell unit 2 can be improved.

特に、長方形の平面視形状をなす発熱抵抗体２２２の短辺に平行な方向に電流を流すと、発熱抵抗体２２２の長辺に平行な方向に電流を流す場合に比し、発熱抵抗体２２２の通電に伴って生じる磁場がガスセル２１の中心側へ入り込むのを防止することができる。そのため、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）内全域の磁場の変動をより確実に抑えることができる。
このような電極２２３、２２４の構成材料としては、特に限定されないが、導電性に優れた材料が好適に用いられ、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銀、銀合金、金、金合金、クロム、クロム合金、金等の金属材料が挙げられる。 In particular, when a current is passed in a direction parallel to the short side of the heating resistor 222 having a rectangular plan view, the heating resistor 222 is compared to a case where a current is passed in a direction parallel to the long side of the heating resistor 222. It is possible to prevent the magnetic field generated by the energization of the gas from entering the center of the gas cell 21. Therefore, the fluctuation of the magnetic field in the entire region (space S) in which the alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed can be more reliably suppressed.
The constituent materials of the electrodes 223 and 224 are not particularly limited, but materials having excellent conductivity are preferably used. For example, aluminum, aluminum alloy, silver, silver alloy, gold, gold alloy, chromium, chromium Examples thereof include metal materials such as alloys and gold.

また、電極２２３、２２４の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１μｍ以上１ｍｍ以下程度である。
また、電極２２３、２２４の形成方法としては、スパッタリング法、真空蒸着法等の物理成膜法、ＣＶＤ等の化学蒸着法、インクジェット法等の各種塗布法等が挙げられる。
このような電極２２３、２２４は、温度制御回路５２に電気的に接続され、電極２２３と電極２２４との間に電圧が印加される。 Moreover, the thickness of the electrodes 223 and 224 is not particularly limited, but is, for example, about 0.1 μm or more and 1 mm or less.
Examples of the method for forming the electrodes 223 and 224 include physical film formation methods such as sputtering and vacuum deposition, chemical vapor deposition methods such as CVD, and various coating methods such as an ink jet method.
Such electrodes 223 and 224 are electrically connected to the temperature control circuit 52, and a voltage is applied between the electrodes 223 and 224.

このような電極２２３と電極２２４との間に電圧を印加すると、発熱抵抗体２２２に通電される。同様に、電極２３３と電極２３４との間に電圧を印加すると、発熱抵抗体２３２に通電される。
このとき、この通電により発熱抵抗体２２２に流れる電流の方向と発熱抵抗体２３２に流れる電流の方向とが互いに同方向となる。具体的には、発熱抵抗体２２２には、電極２２３から電極２２４へ向けて図５の矢印ａ１で示す方向に電流が流れ、発熱抵抗体２３２には、電極２３３から電極２３４へ向けて図５の矢印ａ２で示す方向に電流が流れる。そのため、発熱抵抗体２２２と発熱抵抗体２３２との間の領域において、発熱抵抗体２２２から生じた磁場の方向ｂ１と、発熱抵抗体２３２から生じた磁場の方向ｂ２とが互いに逆方向となる。これにより、ガスセル２１内において、図８（ａ）に示すように、発熱抵抗体２２２から生じた磁場と発熱抵抗体２３２から生じた磁場とを互いに相殺あるいは弱め合うようにすることができる。 When a voltage is applied between the electrode 223 and the electrode 224, the heating resistor 222 is energized. Similarly, when a voltage is applied between the electrode 233 and the electrode 234, the heating resistor 232 is energized.
At this time, the direction of the current flowing through the heating resistor 222 and the direction of the current flowing through the heating resistor 232 are the same direction due to this energization. Specifically, a current flows through the heating resistor 222 from the electrode 223 toward the electrode 224 in the direction indicated by an arrow a1 in FIG. 5, and the heating resistor 232 moves from the electrode 233 toward the electrode 234 in FIG. Current flows in the direction indicated by arrow a2. Therefore, in the region between the heating resistor 222 and the heating resistor 232, the direction b1 of the magnetic field generated from the heating resistor 222 and the direction b2 of the magnetic field generated from the heating resistor 232 are opposite to each other. As a result, in the gas cell 21, as shown in FIG. 8A, the magnetic field generated from the heating resistor 222 and the magnetic field generated from the heating resistor 232 can be offset or weakened each other.

なお、図５では、電極２２３、２３３を陰極、電極２２４、２３４を陽極とした場合を一例として図示しており、矢印ａ１、ａ２の方向（矢印ｂ１、ｂ２の方向についても同様）が図示のものとは逆方向であってもよい。また、図８におけるヒーターのＹ軸方向での長さおよび磁束密度の絶対値は、一例であり、本発明は、これに限定されるものではない。 FIG. 5 shows an example in which the electrodes 223 and 233 are cathodes and the electrodes 224 and 234 are anodes, and the directions of arrows a1 and a2 (the same applies to the directions of arrows b1 and b2) are shown. The direction may be opposite to that of the object. Further, the length of the heater in the Y-axis direction and the absolute value of the magnetic flux density in FIG. 8 are examples, and the present invention is not limited to this.

これに対し、仮に、発熱抵抗体２２２に流れる電流の方向と発熱抵抗体２３２に流れる電流の方向とが互いに逆方向であると、発熱抵抗体２２２と発熱抵抗体２３２との間の領域において、発熱抵抗体２２２から生じた磁場の方向と、発熱抵抗体２３２から生じた磁場の方向とが互いに同方向となる。その結果、ガスセル２１内において、図８（ｂ）に示すように、発熱抵抗体２２２から生じた磁場と発熱抵抗体２３２から生じた磁場が互いに強め合ってしまう。
また、発熱抵抗体２２２、２３２のＸ軸方向での長さをそれぞれＡとし、発熱抵抗体２２２、２３２のＹ軸方向での長さをそれぞれＢとしたとき、図９に示すように、ガスセル２１の中心から少しずれた位置での磁束密度は、Ｂ／Ａが大きくなるほど小さくなる。 On the other hand, if the direction of the current flowing through the heating resistor 222 and the direction of the current flowing through the heating resistor 232 are opposite to each other, in the region between the heating resistor 222 and the heating resistor 232, The direction of the magnetic field generated from the heating resistor 222 is the same as the direction of the magnetic field generated from the heating resistor 232. As a result, in the gas cell 21, as shown in FIG. 8B, the magnetic field generated from the heating resistor 222 and the magnetic field generated from the heating resistor 232 strengthen each other.
Further, when the length of the heating resistors 222 and 232 in the X-axis direction is A and the length of the heating resistors 222 and 232 in the Y-axis direction is B, respectively, as shown in FIG. The magnetic flux density at a position slightly deviated from the center of 21 decreases as B / A increases.

ここで、図９は、発熱抵抗体２２２と発熱抵抗体２３２との間の距離（図７に示すＣ）を４ｍｍ、Ａを４ｍｍに固定した場合を例に示している。また、図９において、「ガスセル２１の中心から少しずれた位置」とは、ガスセル２１の中心から＋Ｘ方向、＋Ｙ方向および＋Ｚ方向にそれぞれ１ｍｍずつずれた位置である。また、「発熱抵抗体２２２、２３２のＸ軸方向での長さＡ」とは、発熱抵抗体２２２、２３２の実質的に発熱体として機能する部分のＸ軸方向での長さをいう。また、「発熱抵抗体２２２、２３２のＹ軸方向での長さＢ」とは、発熱抵抗体２２２、２３２の実質的に発熱体として機能する部分のＹ軸方向での長さをいう。また、「発熱抵抗体２２２の実質的に発熱体として機能する部分」とは、平面視にて発熱抵抗体２２２の領域のうちの１対の電極２２３、２２４間に挟まれた領域であり、同様に、「発熱抵抗体２３２の実質的に発熱体として機能する部分」とは、平面視にて発熱抵抗体２３２の領域のうちの１対の電極２３３、２３４間に挟まれた領域である。 Here, FIG. 9 shows an example in which the distance (C shown in FIG. 7) between the heating resistor 222 and the heating resistor 232 is fixed to 4 mm and A is fixed to 4 mm. In FIG. 9, “a position slightly deviated from the center of the gas cell 21” is a position deviated by 1 mm from the center of the gas cell 21 in the + X direction, the + Y direction, and the + Z direction. The “length A in the X-axis direction of the heating resistors 222 and 232” refers to the length in the X-axis direction of the portion of the heating resistors 222 and 232 that substantially functions as the heating element. Also, “the length B of the heating resistors 222 and 232 in the Y-axis direction” refers to the length in the Y-axis direction of the portion of the heating resistors 222 and 232 that substantially functions as a heating element. The “portion of the heating resistor 222 substantially functioning as a heating element” is a region sandwiched between the pair of electrodes 223 and 224 in the region of the heating resistor 222 in plan view, Similarly, “a portion of the heating resistor 232 that substantially functions as a heating element” is a region sandwiched between the pair of electrodes 233 and 234 in the region of the heating resistor 232 in plan view. .

また、図９からもわかるように、Ｂ／Ａは、１以上５以下であるのが好ましく、１以上３以下であるのがより好ましく、１．５以上２．５以下であるのがさらに好ましい。これにより、ヒーター２２、２３ヒーター２２、２３の大型化を防止しつつ、ガスセル２１内において２つの発熱抵抗体２２２、２３２から生じる磁場を効果的に相殺または弱め合うことができる。 Further, as can be seen from FIG. 9, B / A is preferably 1 or more, 5 or less, more preferably 1 or more and 3 or less, and further preferably 1.5 or more and 2.5 or less. . Accordingly, the magnetic fields generated from the two heating resistors 222 and 232 in the gas cell 21 can be effectively offset or weakened while preventing the heaters 22 and 23 from being enlarged.

これに対し、Ｂ／Ａが前記下限値未満であると、ガスセル２１内の中心からずれた位置での磁場が大きくなり、周波数精度に悪影響を及ぼす場合があり、一方、Ｂ／Ａが前記上限値を超えると、ヒーター２２、２３が大型化する傾向を示す。また、Ｂ／Ａを前記上限値よりも大きくしても、ガスセル２１内の中心からずれた位置での磁場がそれ以上あまり小さくならなくなる。 On the other hand, if B / A is less than the lower limit value, the magnetic field at a position deviated from the center in the gas cell 21 is increased, which may adversely affect the frequency accuracy, while B / A is lower than the upper limit value. When the value is exceeded, the heaters 22 and 23 tend to be enlarged. Further, even if B / A is made larger than the upper limit value, the magnetic field at a position shifted from the center in the gas cell 21 will not become much smaller.

［温度センサー］
また、ガスセルユニット２は、温度センサー２４、２３を有する。前述したようなヒーター２２、２３の発熱量は、この温度センサー２４、２５の検出結果に基づいて制御される。これにより、ガスセル２１内のアルカリ金属原子を所望の温度に維持することができる。
温度センサー２４は、ヒーター２２またはガスセル２１の板状部２１１の温度を検出するものである。また、温度センサー２５は、ヒーター２３またはガスセル２１の板状部２１２の温度を検出するものである。 [Temperature sensor]
Further, the gas cell unit 2 includes temperature sensors 24 and 23. The amount of heat generated by the heaters 22 and 23 as described above is controlled based on the detection results of the temperature sensors 24 and 25. Thereby, the alkali metal atom in the gas cell 21 can be maintained at a desired temperature.
The temperature sensor 24 detects the temperature of the heater 22 or the plate-like portion 211 of the gas cell 21. The temperature sensor 25 detects the temperature of the heater 23 or the plate-like portion 212 of the gas cell 21.

このような温度センサー２４、２５の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、温度センサー２４にあっては、ヒーター２２上またはガスセル２１の外表面の板状部２１１付近上、温度センサー２５にあっては、ヒーター２３上またはガスセル２１の外表面の板状部２１２付近上である。
温度センサー２４、２５としては、それぞれ、特に限定されず、サーミスタ、熱電対等の公知の各種温度センサーを用いることができる。 The installation positions of the temperature sensors 24 and 25 are not particularly limited and are not illustrated. For example, in the temperature sensor 24, the temperature on the heater 22 or the vicinity of the plate-like portion 211 on the outer surface of the gas cell 21 The sensor 25 is on the heater 23 or on the vicinity of the plate-like portion 212 on the outer surface of the gas cell 21.
The temperature sensors 24 and 25 are not particularly limited, and various known temperature sensors such as a thermistor and a thermocouple can be used.

このような温度センサー２４、２５は、図示しない配線を介して、前述した温度制御回路５２に電気的に接続されている。
そして、温度制御回路５２は、温度センサー２４の検知結果に基づいて、前述したヒーター２２の通電量を制御する。また、温度制御回路５２は、温度センサー２５の検知結果に基づいて、前述したヒーター２３への通電量を制御する。 Such temperature sensors 24 and 25 are electrically connected to the temperature control circuit 52 described above via a wiring (not shown).
The temperature control circuit 52 controls the energization amount of the heater 22 described above based on the detection result of the temperature sensor 24. Further, the temperature control circuit 52 controls the energization amount to the heater 23 described above based on the detection result of the temperature sensor 25.

このように２つの温度センサー２４、２５を用いて、ヒーター２２、２３への通電量を制御することにより、より高精度な温度制御が可能となる。また、ガスセル２１内の温度のバラツキ（励起光の入射側と出射側との温度差）を防止することができる。
また、温度制御回路５２は、ヒーター２２への通電量とヒーター２３への通電量の差が一定となるように、ヒーター２２、２３への通電量を制御するのが好ましい。これにより、ヒーター２２の発熱抵抗体２２２とヒーター２３の発熱抵抗体２３２との間において、発熱抵抗体２２２、２３２への通電量がそれぞれ変化しても、発熱抵抗体２２２、２３２の通電により生じる磁場を互いにバランスよく相殺または弱め合うことができる。 By controlling the energization amount to the heaters 22 and 23 using the two temperature sensors 24 and 25 as described above, temperature control with higher accuracy is possible. Moreover, the temperature variation in the gas cell 21 (temperature difference between the incident side and the exit side of the excitation light) can be prevented.
Moreover, it is preferable that the temperature control circuit 52 controls the energization amount to the heaters 22 and 23 so that the difference between the energization amount to the heater 22 and the energization amount to the heater 23 becomes constant. Thereby, even if the energization amount to the heating resistors 222 and 232 changes between the heating resistor 222 of the heater 22 and the heating resistor 232 of the heater 23, the heating resistors 222 and 232 are generated by energization. Magnetic fields can be offset or weakened in a balanced manner.

［コイル］
また、ガスセルユニット２は、コイル２６を有する（図１参照）。
このようなコイル２６は、通電により、磁場を発生させる。これにより、ガスセル２１中のアルカリ金属に磁場を印加することにより、アルカリ金属の縮退している異なるエネルギー状態間のギャップを拡げて、分解能を向上させることができる。その結果、原子発振器１の発振周波数の精度を高めることができる。 [coil]
Moreover, the gas cell unit 2 has the coil 26 (refer FIG. 1).
Such a coil 26 generates a magnetic field when energized. Thereby, by applying a magnetic field to the alkali metal in the gas cell 21, the gap between different energy states in which the alkali metal is degenerated can be widened to improve the resolution. As a result, the accuracy of the oscillation frequency of the atomic oscillator 1 can be increased.

このコイル２６の設置位置は、特に限定されず、図示しないが、例えば、ソレノイド型を構成するようにガスセル２１の外周に沿って巻回して設けられていてもよいし、ヘルムホルツ型を構成するように１対のコイルをガスセル２１を介して対向させてもよい。
このコイル２６は、図示しない配線を介して、前述した磁場制御回路５３に電気的に接続されている。これにより、コイル２６に通電を行うことができる。
このようなコイル２６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、銀、銅、パラジウム、白金、金、または、これらの合金等が挙げられ、これらのうち１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。 The installation position of the coil 26 is not particularly limited and is not shown. For example, the coil 26 may be wound around the outer periphery of the gas cell 21 so as to constitute a solenoid type, or may constitute a Helmholtz type. A pair of coils may be opposed to each other through the gas cell 21.
The coil 26 is electrically connected to the magnetic field control circuit 53 described above via a wiring (not shown). As a result, the coil 26 can be energized.
The constituent material of the coil 26 is not particularly limited, and examples thereof include silver, copper, palladium, platinum, gold, and alloys thereof, and one or a combination of two or more of these may be used. Can be used.

以上説明したような本実施形態のガスセルユニット２によれば、発熱抵抗体２２２と発熱抵抗体２３２との間において、発熱抵抗体２２２、２３２が通電に伴って生じた磁場を互いに相殺または緩和させるので、ヒーター２２、２３への通電量が変動しても、ガスセル２１内の磁場の変化を抑制または防止することができる。そのため、ガスセル２１内の磁場の変化を抑えつつ、ガスセル２１内の温度を所望の温度に維持することができる。その結果、ガスセルユニット２は、周波数精度を向上させることができる。
また、このようなガスセルユニット２を備える原子発振器１によれば、優れた周波数精度を有する。 According to the gas cell unit 2 of the present embodiment as described above, between the heating resistor 222 and the heating resistor 232, the heating resistors 222 and 232 cancel or relax the magnetic fields generated by energization with each other. Therefore, even if the energization amount to the heaters 22 and 23 fluctuates, the change in the magnetic field in the gas cell 21 can be suppressed or prevented. Therefore, the temperature in the gas cell 21 can be maintained at a desired temperature while suppressing a change in the magnetic field in the gas cell 21. As a result, the gas cell unit 2 can improve the frequency accuracy.
Moreover, according to the atomic oscillator 1 provided with such a gas cell unit 2, it has the outstanding frequency accuracy.

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
図１０は、本発明の第２実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図、図１１は、図１０に示すガスセルユニットを示す平面図、図１２は、図１０に示すガスセルユニットの作用を説明する図（断面図）である。 Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
10 is a perspective view showing a schematic configuration of a gas cell unit according to the second embodiment of the present invention, FIG. 11 is a plan view showing the gas cell unit shown in FIG. 10, and FIG. 12 is an operation of the gas cell unit shown in FIG. It is a figure (sectional drawing) explaining this.

本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターのＹ軸方向での長さが異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第２実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１０〜１２において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 The gas cell unit according to the present embodiment is the same as the gas cell unit according to the first embodiment described above except that the length of the heater in the Y-axis direction is different.
In the following description, the gas cell unit of the second embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. 10-12, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.

図１０に示すガスセルユニット２Ａは、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ａ、２３Ａを有している。
ヒーター（第１ヒーター）２２Ａは、基板２２１Ａと、基板２２１Ａの一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２Ａと、発熱抵抗体２２２Ａ上に設けられた１対の電極２２３Ａ、２２４Ａとを有している。
同様に、ヒーター（第２ヒーター）２３Ａは、基板２３１Ａと、基板２３１Ａの一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第２発熱抵抗体）２３２Ａと、発熱抵抗体２３２Ａ上に設けられた電極２３３Ａ、２３４Ａとを有している。 The gas cell unit 2A shown in FIG. 10 has a pair of heaters 22A and 23A provided so as to sandwich the gas cell 21.
The heater (first heater) 22A includes a substrate 221A, a heating resistor (first heating resistor) 222A provided on one surface of the substrate 221A, and a pair of electrodes provided on the heating resistor 222A. 223A and 224A.
Similarly, the heater (second heater) 23A includes a substrate 231A, a heating resistor (second heating resistor) 232A provided on one surface of the substrate 231A, and an electrode provided on the heating resistor 232A. 233A and 234A.

以下、ヒーター２２Ａの各部を説明する。なお、ヒーター２３Ａの構成については、ヒーター２２Ａの構成と同様であるため、その説明を省略する。
本実施形態では、基板２２１Ａおよび発熱抵抗体２２２Ａは、それぞれ、平面視にて四角形（より具体的には正方形）をなしている。
また、図１１に示すように、発熱抵抗体２２２Ａは、平面視したときに、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）を含み、発熱抵抗体２２２Ａがこの領域（空間Ｓ）の外側に延びている。これにより、空間Ｓ内全域の磁場の変動を抑えることができる。その結果、簡単かつ確実に周波数精度を向上させることができる。 Hereinafter, each part of the heater 22A will be described. The configuration of the heater 23A is the same as the configuration of the heater 22A, and thus the description thereof is omitted.
In the present embodiment, the substrate 221A and the heating resistor 222A each have a quadrangle (more specifically, a square) in plan view.
As shown in FIG. 11, the heating resistor 222A includes a region (space S) in which alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed when viewed in plan, and the heating resistor 222A includes the region (space S). Extends outside. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole space S can be suppressed. As a result, the frequency accuracy can be improved easily and reliably.

本実施形態では、発熱抵抗体２２２Ａは、平面視したときに、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）とＸ方向の幅が一致している。これにより、ガスセルユニット２Ａの小型化を図ることができる。
このようなヒーター２２Ａでは、電極２２３Ａと電極２２４Ａとの間に電圧を印加することにより、発熱抵抗体２２２Ａに通電される。同様に、ヒーター２３Ａでは、電極２３３Ａと電極２３４Ａとの間に電圧を印加すると、発熱抵抗体２３２Ａに通電される。 In the present embodiment, the heating resistor 222 A has a width in the X direction that matches the region (space S) in which the alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed when viewed in plan. Thereby, size reduction of the gas cell unit 2A can be achieved.
In such a heater 22A, the heating resistor 222A is energized by applying a voltage between the electrode 223A and the electrode 224A. Similarly, in the heater 23A, when a voltage is applied between the electrode 233A and the electrode 234A, the heating resistor 232A is energized.

このとき、この通電により発熱抵抗体２２２Ａに流れる電流の方向と発熱抵抗体２３２Ａに流れる電流の方向とが互いに同方向となる。具体的には、発熱抵抗体２２２Ａには、電極２２３Ａから電極２２４Ａへ向けて図１２の矢印ａ１で示す方向に電流が流れ、発熱抵抗体２３２Ａには、電極２３３Ａから電極２３４Ａへ向けて図１２の矢印ａ２で示す方向に電流が流れる。そのため、発熱抵抗体２２２Ａと発熱抵抗体２３２Ａとの間の領域において、発熱抵抗体２２２Ａから生じた磁場の方向ｂ１と、発熱抵抗体２３２Ａから生じた磁場の方向ｂ２とが互いに逆方向となる。これにより、ガスセル２１内において、発熱抵抗体２２２Ａから生じた磁場と発熱抵抗体２３２Ａから生じた磁場とを互いに相殺または緩和させることができる。 At this time, the direction of the current flowing through the heating resistor 222A and the direction of the current flowing through the heating resistor 232A by this energization are the same. Specifically, current flows in the heating resistor 222A from the electrode 223A toward the electrode 224A in the direction indicated by the arrow a1 in FIG. 12, and in the heating resistor 232A, from the electrode 233A toward the electrode 234A in FIG. Current flows in the direction indicated by arrow a2. Therefore, in the region between the heating resistor 222A and the heating resistor 232A, the direction b1 of the magnetic field generated from the heating resistor 222A and the direction b2 of the magnetic field generated from the heating resistor 232A are opposite to each other. Thereby, in the gas cell 21, the magnetic field generated from the heating resistor 222A and the magnetic field generated from the heating resistor 232A can be offset or relaxed.

なお、本実施形態では発熱抵抗体２２２Ａ（発熱抵抗体２３２Ａ）とガスセル２１との間に基板２２１Ａ（基板２３１Ａ）が介在した構成としたが、これに限らず、発熱抵抗体２２２Ａ（発熱抵抗体２３２Ａ）がガスセル２１の表面に直接に備えられた構成としても良い。
以上説明したような第２実施形態に係るガスセルユニット２Ａによっても、周波数精度を向上させることができる。 In the present embodiment, the substrate 221A (substrate 231A) is interposed between the heating resistor 222A (heating resistor 232A) and the gas cell 21, but the present invention is not limited thereto, and the heating resistor 222A (heating resistor) is not limited thereto. 232A) may be provided directly on the surface of the gas cell 21.
The frequency accuracy can be improved also by the gas cell unit 2A according to the second embodiment as described above.

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
図１３は、本発明の第３実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。 <Third Embodiment>
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
FIG. 13 is a perspective view showing a schematic configuration of a gas cell unit according to the third embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the same as the gas cell unit according to the first embodiment described above except that the configuration of the heater is different.

なお、以下の説明では、第３実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１３において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１３に示すガスセルユニット２Ｂは、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ｂ、２３Ｂとを有している。 In the following description, the gas cell unit of the third embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 13, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
The gas cell unit 2B shown in FIG. 13 has a pair of heaters 22B and 23B provided so as to sandwich the gas cell 21.

以下、ヒーター２２Ｂについて説明する。なお、ヒーター２３Ｂの構成については、ヒーター２２Ｂの構成と同様であるため、その説明を省略する。
ヒーター（第１ヒーター）２２Ｂは、基板（第１基板）２２１と、基板２２１の一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２と、発熱抵抗体２２２上に設けられた１対の電極２２３、２２４および１対の磁気シールド用電極２２５、２２６とを有している。 Hereinafter, the heater 22B will be described. Note that the configuration of the heater 23B is the same as the configuration of the heater 22B, and a description thereof will be omitted.
The heater (first heater) 22B is provided on the substrate (first substrate) 221, the heating resistor (first heating resistor) 222 provided on one surface of the substrate 221, and the heating resistor 222. In addition, a pair of electrodes 223 and 224 and a pair of magnetic shield electrodes 225 and 226 are provided.

すなわち、ヒーター２２Ｂは、前述した第１実施形態のヒーター２２において、発熱抵抗体２２２上に１対の磁気シールド用電極２２５、２２６を設けたものである。
１対の磁気シールド用電極２２５、２２６は、発熱抵抗体２２２上の１対の短辺に沿って設けられている。これにより、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）内全域の磁場の変動をより確実に抑えることができる。 That is, the heater 22B is obtained by providing a pair of magnetic shield electrodes 225 and 226 on the heating resistor 222 in the heater 22 of the first embodiment described above.
The pair of magnetic shield electrodes 225 and 226 are provided along a pair of short sides on the heating resistor 222. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole region (space S) where the alkali metal atom of the gas cell 21 was enclosed can be suppressed more reliably.

また、本実施形態では、磁気シールド用電極２２５は、絶縁層２２７を介して発熱抵抗体２２２上に設けられている。同様に、磁気シールド用電極２２６は、絶縁層２２８を介して発熱抵抗体２２２上に設けられている。このような絶縁層２２７、２２８を設けることにより、１対の電極２２３、２２４間への通電による発熱抵抗体２２２の発熱を阻害することなく、各磁気シールド用電極２２５、２２６が磁気を遮断することができる。 In this embodiment, the magnetic shield electrode 225 is provided on the heating resistor 222 via the insulating layer 227. Similarly, the magnetic shield electrode 226 is provided on the heating resistor 222 via the insulating layer 228. By providing such insulating layers 227 and 228, the magnetic shield electrodes 225 and 226 block the magnetism without impeding the heat generation of the heating resistor 222 due to energization between the pair of electrodes 223 and 224. be able to.

絶縁層２２７、２２８の構成材料としては、絶縁性を有し、かつ、成膜可能なものであれば、特に限定されないが、例えば、樹脂材料、セラミックス材料等が挙げられる。
また、磁気シールド用電極２２５、２２６は、それぞれ、Ｘ軸方向に沿って延在する帯状をなしている。
このような磁気シールド用電極２２５、２２６の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄、コバルト、ニッケル等の強磁性体材料が挙げられる。
以上説明したような第３実施形態に係るガスセルユニット２Ｂによっても、周波数精度を向上させることができる。 The constituent material of the insulating layers 227 and 228 is not particularly limited as long as it has insulating properties and can be formed into a film, and examples thereof include a resin material and a ceramic material.
In addition, each of the magnetic shield electrodes 225 and 226 has a belt shape extending along the X-axis direction.
The constituent material of the magnetic shield electrodes 225 and 226 is not particularly limited, and examples thereof include ferromagnetic materials such as iron, cobalt, and nickel.
The frequency accuracy can also be improved by the gas cell unit 2B according to the third embodiment as described above.

＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
図１４は、本発明の第４実施形態に係るガスセルユニットの概略構成を示す斜視図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。 <Fourth embodiment>
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 14 is a perspective view showing a schematic configuration of a gas cell unit according to the fourth embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the same as the gas cell unit according to the first embodiment described above except that the configuration of the heater is different.

なお、以下の説明では、第４実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１４において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１４に示すガスセルユニット２Ｃは、ガスセル２１を挟持するように設けられた１対のヒーター２２Ｃ、２３Ｃとを有している。 In the following description, the gas cell unit of the fourth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. Moreover, in FIG. 14, the same code | symbol is attached | subjected about the structure similar to embodiment mentioned above.
The gas cell unit 2C shown in FIG. 14 has a pair of heaters 22C and 23C provided so as to sandwich the gas cell 21.

以下、ヒーター２２Ｃについて説明する。なお、ヒーター２３Ｃの構成については、ヒーター２２Ｂの構成と同様であるため、その説明を省略する。
ヒーター（第１ヒーター）２２Ｃは、基板（第１基板）２２１と、基板２２１の一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２と、発熱抵抗体２２２上に設けられた１対の電極２２３、２２４および１対の磁気シールド用の導体２２５Ｃ、２２６Ｃとを有している。 Hereinafter, the heater 22C will be described. Note that the configuration of the heater 23C is the same as the configuration of the heater 22B, and a description thereof will be omitted.
The heater (first heater) 22C is provided on the substrate (first substrate) 221, the heating resistor (first heating resistor) 222 provided on one surface of the substrate 221, and the heating resistor 222. In addition, a pair of electrodes 223 and 224 and a pair of magnetic shield conductors 225C and 226C are provided.

すなわち、ヒーター２２Ｃは、前述した第１実施形態のヒーター２２において、発熱抵抗体２２２上に１対の磁気シールド用の導体２２５Ｃ、２２６Ｃを設けたものである。
１対の磁気シールド用の導体２２５Ｃ、２２６Ｃは、発熱抵抗体２２２上の１対の短辺に沿って設けられている。これにより、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）内全域の磁場の変動をより確実に抑えることができる。 That is, the heater 22 C is obtained by providing a pair of magnetic shield conductors 225 C and 226 C on the heating resistor 222 in the heater 22 of the first embodiment described above.
The pair of magnetic shield conductors 225 C and 226 C are provided along a pair of short sides on the heating resistor 222. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole region (space S) where the alkali metal atom of the gas cell 21 was enclosed can be suppressed more reliably.

また、磁気シールド用の導体２２５Ｃは、磁気シールド性を有し電極２２４と一体的に形成され、同様に、磁気シールド用の導体２２６Ｃは、磁気シールド性を有し電極２２３と一体的に形成されている。これにより、磁気シールド用の導体２２５Ｃが電極２２４と同極の電極として機能するとともに、磁気シールド用の導体２２６Ｃが電極２２３と同極の電極として機能する。したがって、１対の電極２２３、２２４間への通電および１対の磁気シールド用の導体２２５Ｃ、２２６Ｃ間の通電により発熱抵抗体２２２を発熱させるとともに、各磁気シールド用の導体２２５Ｃ、２２６Ｃが磁気を遮断することができる。
以上説明したような第４実施形態に係るガスセルユニット２Ｃによっても、周波数精度を向上させることができる。 The magnetic shield conductor 225C has a magnetic shielding property and is formed integrally with the electrode 224. Similarly, the magnetic shielding conductor 226C has a magnetic shielding property and is formed integrally with the electrode 223. ing. Thereby, the magnetic shield conductor 225C functions as an electrode having the same polarity as the electrode 224, and the magnetic shield conductor 226C functions as an electrode having the same polarity as the electrode 223. Accordingly, the heating resistor 222 is heated by energization between the pair of electrodes 223 and 224 and energization between the pair of magnetic shield conductors 225C and 226C, and the magnetic shield conductors 225C and 226C generate magnetism. Can be blocked.
The frequency accuracy can also be improved by the gas cell unit 2C according to the fourth embodiment as described above.

＜第５実施形態＞
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
図１５は、本発明の第５実施形態に係るガスセルユニットを示す平面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ガスセルおよびヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。また、本実施形態にかかるガスセルユニットは、ガスセルの構成が異なる以外は、前述した第２実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。
なお、以下の説明では、第５実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１５において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。 <Fifth Embodiment>
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 15 is a plan view showing a gas cell unit according to the fifth embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the same as the gas cell unit according to the first embodiment described above except that the configurations of the gas cell and the heater are different. The gas cell unit according to this embodiment is the same as the gas cell unit according to the second embodiment described above except that the configuration of the gas cell is different.
In the following description, the gas cell unit of the fifth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. Further, in FIG. 15, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.

図１５に示すガスセルユニット２Ｄは、ガスセル２１Ｄを有している。
ガスセル２１Ｄのアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）は、発熱抵抗体２２２Ａを平面視したときに、発熱抵抗体２２２Ａの電流が流れる方向に対して平行な方向に延びる長手形状をなしている。本実施形態では、空間Ｓは、発熱抵抗体２２２Ａを平面視したときに、発熱抵抗体２２２Ａの電流が流れる方向に対して平行な方向に延びる長軸を有する楕円形状をなしている。これにより、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）内全域の磁場の変動をより確実に抑えることができる。
以上説明したような第５実施形態に係るガスセルユニット２Ｄによっても、周波数精度を向上させることができる。 A gas cell unit 2D shown in FIG. 15 has a gas cell 21D.
The region (space S) in which the alkali metal atoms of the gas cell 21D are enclosed has a longitudinal shape extending in a direction parallel to the direction in which the current of the heating resistor 222A flows when the heating resistor 222A is viewed in plan. Yes. In the present embodiment, the space S has an elliptical shape having a long axis extending in a direction parallel to the direction in which the current of the heating resistor 222A flows when the heating resistor 222A is viewed in plan. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole region (space S) where the alkali metal atom of the gas cell 21 was enclosed can be suppressed more reliably.
The frequency accuracy can also be improved by the gas cell unit 2D according to the fifth embodiment as described above.

＜第６実施形態＞
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
図１６は、本発明の第６実施形態に係るガスセルユニットを示す平面図である。
本実施形態にかかるガスセルユニットは、ヒーターの構成が異なる以外は、前述した第１実施形態にかかるガスセルユニットと同様である。 <Sixth Embodiment>
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
FIG. 16 is a plan view showing a gas cell unit according to the sixth embodiment of the present invention.
The gas cell unit according to the present embodiment is the same as the gas cell unit according to the first embodiment described above except that the configuration of the heater is different.

なお、以下の説明では、第６実施形態のガスセルユニットに関し、第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項に関してはその説明を省略する。また、図１６において、前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
図１６に示すガスセルユニット２Ｅは、ガスセル２１を加熱するヒーター（第１ヒーター）２２Ｅを有している。なお、図示しないが、ガスセルユニット２Ｅでは、ヒーター２２Ｅと同様の構成のヒーター（第２ヒーター）がガスセル２１を介してヒーター２２Ｅに対向して設けられている。 In the following description, the gas cell unit of the sixth embodiment will be described with a focus on differences from the first embodiment, and description of similar matters will be omitted. In FIG. 16, the same reference numerals are given to the same configurations as those in the above-described embodiment.
A gas cell unit 2E illustrated in FIG. 16 includes a heater (first heater) 22E that heats the gas cell 21. Although not shown, in the gas cell unit 2E, a heater (second heater) having the same configuration as the heater 22E is provided to face the heater 22E via the gas cell 21.

ヒーター２２Ｅは、基板２２１Ｅと、基板２２１Ｅの一方の面上に設けられた発熱抵抗体（第１発熱抵抗体）２２２Ｅと、発熱抵抗体２２２Ｅ上に設けられた１対の電極２２３、２２４とを有している。
本実施形態では、基板２２１Ｅおよび発熱抵抗体２２２Ｅは、それぞれ、平面視にて四角形（より具体的には正方形）をなしている。 The heater 22E includes a substrate 221E, a heating resistor (first heating resistor) 222E provided on one surface of the substrate 221E, and a pair of electrodes 223 and 224 provided on the heating resistor 222E. Have.
In the present embodiment, the substrate 221E and the heating resistor 222E each have a quadrangle (more specifically, a square) in plan view.

また、図１６に示すように、発熱抵抗体２２２Ｅは、平面視したときに、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）を含み、この領域（空間Ｓ）の外側に延びている。本実施形態では、発熱抵抗体２２２Ｅは、平面視したときに、ガスセル２１のアルカリ金属原子が封入された領域（空間Ｓ）よりも大きい形状をなす。これにより、空間Ｓ内全域の磁場の変動を抑えることができる。その結果、簡単かつ確実に周波数精度を向上させることができる。 Further, as shown in FIG. 16, the heating resistor 222 E includes a region (space S) in which alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed in a plan view, and extends outside the region (space S). Yes. In the present embodiment, the heating resistor 222E has a shape larger than the region (space S) in which the alkali metal atoms of the gas cell 21 are enclosed when viewed in plan. Thereby, the fluctuation | variation of the magnetic field of the whole space S can be suppressed. As a result, the frequency accuracy can be improved easily and reliably.

以上説明したような第６実施形態に係るガスセルユニット２Ｅによっても、周波数精度を向上させることができる。
以上、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
また、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器では、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。 The frequency accuracy can also be improved by the gas cell unit 2E according to the sixth embodiment as described above.
While the gas cell unit and the atomic oscillator of the present invention have been described based on the illustrated embodiments, the present invention is not limited to these.
In the gas cell unit and the atomic oscillator of the present invention, the configuration of each part can be replaced with an arbitrary configuration that exhibits the same function, and an arbitrary configuration can be added.

また、本発明のガスセルユニットおよび原子発振器は、前述した各実施形態の任意の構成同士を組み合わせるようにしてもよい。
例えば、前述した実施形態では、ガスセルユニットに備えられた２つのヒーター（第１ヒーター、第２ヒーター）は互いに同じ構成である場合を説明したが、一方のヒーターと他方のヒーターとが異なる構成であってもよい。
また、ガスセルユニットが備えるヒーターの数は、３つ以上であってもよい。
また、前述した実施形態では、２つの温度センサーを設けた場合を説明したが、温度センサーの数は１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。 Moreover, you may make it combine the arbitrary structures of each embodiment mentioned above with the gas cell unit and atomic oscillator of this invention.
For example, in the above-described embodiment, the case where the two heaters (first heater and second heater) provided in the gas cell unit have the same configuration has been described. However, one heater and the other heater have different configurations. There may be.
Further, the number of heaters provided in the gas cell unit may be three or more.
Moreover, although the case where two temperature sensors were provided was demonstrated in embodiment mentioned above, the number of temperature sensors may be one and may be three or more.

１‥‥原子発振器２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ‥‥ガスセルユニット３‥‥光出射部４‥‥光検出部５‥‥制御部２１、２１Ｄ‥‥ガスセル２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｅ‥‥ヒーター２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ‥‥ヒーター２４、２５‥‥温度センサー２６‥‥コイル５１‥‥周波数制御回路５２‥‥温度制御回路５３‥‥磁場制御回路２１１、２１２‥‥板状部２１３‥‥スペーサー２２１、２２１Ａ、２２１Ｅ‥‥基板２２２、２２２Ａ、２２２Ｅ‥‥発熱抵抗体２２３、２２３Ａ、２２４、２２４Ａ‥‥電極２２５、２２６‥‥磁気シールド用電極２２５Ｃ、２２６Ｃ‥‥磁気シールド用の導体２２７、２２８‥‥絶縁層２３１、２３１Ａ‥‥基板２３２、２３２Ａ‥‥発熱抵抗体２３３、２３３Ａ、２３４、２３４Ａ‥‥電極ａ１、ａ２、ｂ１、ｂ２‥‥矢印Ｓ‥‥空間 ω_０、ω_１、ω_２‥‥周波数 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Atomic oscillator 2, 2A, 2B, 2C, 2D, 2E ... Gas cell unit 3 ... Light emission part 4 ... Light detection part 5 ... Control part 21, 21D ... Gas cell 22, 22A, 22B, 22C , 22E ... Heater 23, 23A, 23B, 23C ... Heater 24, 25 ... Temperature sensor 26 ... Coil 51 ... Frequency control circuit 52 ... Temperature control circuit 53 ... Magnetic field control circuit 211, 212 ... Plate 213 ... Spacer 221, 221A, 221E ... Substrate 222, 222A, 222E ... Heating resistor 223, 223A, 224, 224A ... Electrode 225, 226 ... Magnetic shield electrode 225C, 226C ... Magnetic shield Conductor 227, 228 ... Insulating layer 231, 231A ... Substrate 232, 232A ... Heating resistor 233, 23 A, 234,234A ‥‥ electrodes a1, a2, b1, b2 ‥‥ arrow S ‥‥ space _{_{_{ω 0, ω 1, ω 2}}} ‥‥ frequency

Claims

A first heater and a second heater;
A gas cell sandwiched between the first heater and the second heater and enclosing a metal atom excited by excitation light;
The first heater is
A first substrate that is transparent to the excitation light;
A first heating resistor disposed on the surface of the first substrate and having transparency to the excitation light;
A first electrode and a second electrode disposed on end surfaces of the first heating resistor on the surface of the first heating resistor facing each other;
The first heater applies a voltage to the first electrode and the second electrode, causes a current to flow in one direction to the first heating resistor to cause the first heating resistor to generate heat,
The second heater is
A second substrate that is transparent to the excitation light;
A second heating resistor disposed on the surface of the second substrate and having transparency to the excitation light;
A third electrode and a fourth electrode disposed on the surface of the second heat generating resistor and on end surfaces of the second heat generating resistor facing each other;
The second heater applies a voltage to the third electrode and the fourth electrode, and causes the second heating resistor to pass a current in the same direction as the current flowing in the first heating resistor. Heat the heating resistor,
A gas cell unit, wherein a magnetic field generated from the first heating resistor and a magnetic field generated from the second heating resistor are opposite to each other in the gas cell and are weakened.

2. The gas cell unit according to claim 1, wherein each of the first heating resistor and the second heating resistor includes a region in which the metal atom of the gas cell is sealed in a plan view.

The gas cell unit according to claim 1 or 2, wherein each of the first heating resistor and the second heating resistor has a rectangular shape in a plan view, and a current flows in a direction along a short side.

The first heating resistor and the second heating resistor are respectively disposed on surfaces of the first substrate and the second substrate opposite to the gas cell . The gas cell unit described in 1.

A gas cell unit according to any one of claims 1 to 4 ,
A light emitting portion for emitting the excitation light,
A light detection unit for detecting the intensity of the excitation light transmitted through the gas cell;
An atomic oscillator comprising: