JP7017066B2 - 原子発振器、および周波数信号生成システム - Google Patents

Description

本発明は、原子発振器、および周波数信号生成システムに関する。

長期的に高精度な発振特性を有する発振器として、ルビジウム、セシウム等のアルカリ金属原子のエネルギー遷移に基づいて発振する原子発振器が知られている。

例えば特許文献１には、アルカリ金属原子が封入されているガスセルを含むガスセルユニットと、ガスセルに励起光を出射する光源を含む光出射部と、を備えた原子発振器が記載されており、ガスセルユニットおよび光出射部は、基板を介して、パーマロイ等からなる外殻遮蔽体の底部に配置されている。

特開２０１７－５９８６５号公報

一般的に、原子発振器では、光源と原子セルとは、異なる温度に制御される必要がある。しかしながら、特許文献１に記載された原子発振器では、外殻遮蔽体の底部を介して、光源の温度を制御する温度素子の熱が原子セルに伝わったり、原子セルの温度を制御する温度素子の熱が光源に伝わったりする可能性がある。そのため、光源の温度および原子セルの温度が不安定になることがあり、周波数安定度が悪化する可能性がある。

本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、光源の温度および原子セルの温度が不安定になることを抑えることができる原子発振器を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の１つは、光源の温度および原子セルの温度が不安定になることを抑えることができる周波数信号生成システムを提供することにある。

本発明は前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、以下の態様または適用例として実現することができる。

［適用例１］
本適用例に係る原子発振器は、光を出射する光源と、前記光源を第１の温度に制御する第１温度制御素子と、を有する光源ユニットと、アルカリ金属原子が収容され、前記光源から出射された光が入射する原子セルと、前記原子セルを前記第１の温度とは異なる第２の温度に制御する第２温度制御素子と、を有する原子セルユニットと、前記光源ユニットと前記原子セルユニットとを収容し、第１面と、前記第１面とは異なる第２面と、を有する容器と、を含み、前記光源ユニットと前記第１面とは、接続され、前記光源ユニットと前記第２面との間には、空隙があり、前記原子セルユニットと前記第２面とは、接続され、前記原子セルユニットと前記第１面との間には、空隙がある。

本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットと第１面とは、接続され、光源ユニットと第２面との間には、空隙があり、原子セルユニットと第２面とは、接続され、原子セルユニットと第１面との間には、空隙がある。そのため、本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットおよび原子セルユニットが容器の同じ面に接続されている場合に比べて、容
器を介して、光源ユニットの熱（第１温度制御素子の熱）が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱（第２温度制御素子の熱）が光源に伝わったりすることを抑えることができる。したがって、本適用例に係る原子発振器では、光源の温度および原子セルの温度が不安定になることを抑えることができる。

［適用例２］
本適用例に係る原子発振器において、前記第１面と前記第２面とは、対向していてもよい。

本適用例に係る原子発振器では、第１面と第２面とは、対向しているため、光源ユニットの熱および原子セルユニットの熱を、互いに反対方向に伝えることができ、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

［適用例３］
本適用例に係る原子発振器において、前記容器は、前記第１面を有する第１部材と、前記第２面を有する、前記第１部材とは別体の第２部材と、を含んでもよい。

本適用例に係る原子発振器では、容器は、第１面を有する第１部材と、第２面を有する第２部材と、を有するため、第１面と第２面との間で熱を伝わり難くすることができる。そのため、本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

［適用例４］
本適用例に係る原子発振器において、前記第１部材と前記第２部材との間に、前記第１部材の熱伝導率および前記第２部材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第３部材を含んでもよい。

本適用例に係る原子発振器では、第１部材と第２部材との間に、第１部材および第２部材の熱伝導率よりも熱伝導率が低い第３部材を含むため、第１部材と第２部材との間で熱を伝わり難くすることができる。そのため、本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

［適用例５］
本適用例に係る原子発振器において、前記光源ユニットと前記原子セルユニットとが配置される基板を含み、前記光源ユニットと前記原子セルユニットとの間の、前記基板を介する経路の熱抵抗は、前記光源ユニットと前記第１面との間の熱抵抗、および前記原子セルユニットと前記第２面との間の熱抵抗よりも高くてもよい。

本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットと原子セルユニットとの間の、基板を介する経路の熱抵抗は、光源ユニットと第１面との間の熱抵抗、および原子セルユニットと第２面との間の熱抵抗よりも高いため、基板を介して、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを抑えることができる。

［適用例６］
本適用例に係る原子発振器において、前記基板は、前記第１面に配置され、前記基板と前記第１面との間には、伝熱部材が配置されていてもよい。

本適用例に係る原子発振器では、基板と第１面との間には、伝熱部材が配置されている
ため、基板と、第１面を有する容器と、の間で、熱を伝え易くすることができる。

［適用例７］
本適用例に係る原子発振器において、前記原子セルユニットは、前記原子セルを収容する原子セル容器を有し、前記原子セル容器と前記基板との間には、断熱部材が配置されていてもよい。

本適用例に係る原子発振器では、原子セル容器と基板との間には、断熱部材が配置されているため、原子セル容器と支持部材との間で、熱を伝え難くすることができる。そのため、本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを、より確実に抑制することができる。

［適用例８］
本適用例に係る原子発振器において、前記光源ユニットと前記容器とは、前記第１面のみで接続され、前記原子セルユニットと前記容器とは、前記第２面のみで接続されていてもよい。

本適用例に係る原子発振器では、光源ユニットと容器とは、第１面のみで接続され、原子セルユニットと容器とは、第２面のみで接続されているため、光源ユニットまたは原子セルユニットと容器とが他の面でも接続される場合と比較して、容器を介して、光源ユニットの熱が原子セルに伝わったり、原子セルユニットの熱が光源に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

［適用例９］
本適用例に係る周波数信号生成システムは、原子発振器を含む周波数信号生成システムであって、前記原子発振器は、光を出射する光源と、前記光源を第１の温度に制御する第１温度制御素子と、を有する光源ユニットと、アルカリ金属原子が収容され、前記光源から出射された光が入射する原子セルと、前記原子セルを前記第１の温度とは異なる第２の温度に制御する第２温度制御素子と、を有する原子セルユニットと、前記光源ユニットと前記原子セルユニットとを収容し、第１面と、前記第１面とは異なる第２面と、を有する容器と、を含み、前記光源ユニットと前記第１面とは、接続され、前記光源ユニットと前記第２面との間には、空隙があり、前記原子セルユニットと前記第２面とは、接続され、前記原子セルユニットと前記第１面との間には、空隙がある。

本適用例に係る周波数信号生成システムでは、光源ユニットと第１面とは、接続され、光源ユニットと第２面との間には、空隙があり、原子セルユニットと第２面とは、接続され、原子セルユニットと第１面との間には、空隙がある。そのため、本適用例に係る周波数信号生成システムでは、光源の温度および原子セルの温度が不安定になることを抑えることができる。

実施形態に係る原子発振器を示す概略図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態に係る原子発振器の原子セルユニットを模式的に示す断面図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器の第１位置決め部材を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器の第１位置決め部材を模式的に示す平面図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器の支持部材を模式的に示す斜視図。 実施形態に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 支持部材に対する原子セルの位置決めについて説明するための図。 実施形態の第１変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第２変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第３変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第４変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第５変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第６変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態の第７変形例に係る原子発振器を模式的に示す断面図。 実施形態に係る周波数信号生成システムを示す概略構成図。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

１． 原子発振器
１．１． 概略
まず、本実施形態に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態に係る原子発振器１０を示す概略図である。

原子発振器１０は、アルカリ金属原子に対して特定の異なる波長の２つの共鳴光を同時に照射したときに当該２つの共鳴光がアルカリ金属原子に吸収されずに透過する現象が生じる量子干渉効果（ＣＰＴ：Coherent Population Trapping）を利用した原子発振器である。なお、この量子干渉効果による現象は、電磁誘起透明化（ＥＩＴ：Electromagnetically Induced Transparency）現象とも言う。また、本発明に係る原子発振器は、光およびマイクロ波による二重共鳴現象を利用した原子発振器であってもよい。

原子発振器１０は、図１に示すように、光源ユニット１００と、光学系ユニット２００と、原子セルユニット３００と、光源ユニット１００および原子セルユニット３００を制御する制御ユニット５００と、を含む。以下、まず、原子発振器１０の概略について説明する。

光源ユニット１００は、ペルチェ素子１１０と、光源１２０と、温度センサー１３０と、を有している。

光源１２０は、周波数の異なる２種の光を含んでいる直線偏光の光ＬＬを出射する。光源１２０は、垂直共振器面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ：Vertical Cavity Surface Emitting Laser）などの発光素子である。温度センサー１３０は、光源１２０の温度を検出する。ペルチェ素子１１０は、光源１２０の温度を第１の温度に制御する第１温度制御素子である。具体的には、ペルチェ素子１１０は、光源１２０を加温または冷却する。第１の温度は、例えば、２５℃以上３５℃以下である。

光学系ユニット２００は、光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間に配置されている。光学系ユニット２００は、減光フィルター２１０と、レンズ２２０と、１／４波長板２３０と、を有している。

減光フィルター２１０は、光源１２０から出射された光ＬＬの強度を減少させる。レンズ２２０は、光ＬＬの放射角度を調整する。具体的には、レンズ２２０は、光ＬＬを平行光にする。１／４波長板２３０は、光ＬＬに含まれる周波数の異なる２種の光を、直線偏光から円偏光に変換する。

原子セルユニット３００は、原子セル３１０と、受光素子３２０と、ヒーターユニット３８０と、温度センサー３２２と、コイル３２４と、を有している。

原子セル３１０は、光源１２０から出射される光ＬＬを透過する。原子セル３１０には、アルカリ金属原子が収容されている。アルカリ金属原子は、互いに異なる２つの基底準位と励起準位とからなる３準位系のエネルギー準位を有する。原子セル３１０には、光源１２０から出射された光ＬＬが減光フィルター２１０、レンズ２２０、および１／４波長板２３０を介して入射する。

受光素子３２０は、原子セル３１０を通過した光ＬＬを受光し、検出する。受光素子３２０は、例えば、フォトダイオードである。

ヒーターユニット３８０は、原子セル３１０を、第１の温度とは異なる第２の温度に制御する第２温度制御素子である。ヒーターユニット３８０は、原子セル３１０に収容されたアルカリ金属原子を加熱し、アルカリ金属原子の少なくとも一部をガス状態にする。第２の温度は、例えば、６０℃以上７０℃以下である。

温度センサー３２２は、原子セル３１０の温度を検出する。コイル３２４は、原子セル３１０に収容されたアルカリ金属原子に所定方向の磁場を印加し、アルカリ金属原子のエネルギー準位をゼーマン分裂させる。

アルカリ金属原子がゼーマン分裂した状態において、円偏光した共鳴光対がアルカリ金属原子に照射されると、アルカリ金属原子がゼーマン分裂した複数の準位のうち、所望のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数を他のエネルギー準位のアルカリ金属原子の数に対して相対的に多くなる。そのため、所望のＥＩＴ現象を発現する原子数が増大し、所望のＥＩＴ信号が大きくなる。その結果、原子発振器１０の発振特性を向上させることができる。

制御ユニット５００は、温度制御部５１０と、光源制御部５２０と、磁場制御部５３０と、温度制御部５４０と、を有している。

温度制御部５１０は、温度センサー３２２の検出結果に基づいて、原子セル３１０の内部が所望の温度となるように、ヒーターユニット３８０への通電を制御する。磁場制御部５３０は、コイル３２４が発生する磁場が一定となるように、コイル３２４への通電を制御する。温度制御部５４０は、温度センサー１３０の検出結果に基づいて、光源１２０の温度が所望の温度となるように、ペルチェ素子１１０への通電を制御する。

光源制御部５２０は、受光素子３２０の検出結果に基づいて、ＥＩＴ現象が生じるように、光源１２０から出射された光ＬＬに含まれる２種の光の周波数を制御する。ここで、これら２種の光が原子セル３１０に収容されたアルカリ金属原子の２つの基底準位間のエネルギー差に相当する周波数差の共鳴光対となったとき、ＥＩＴ現象が生じる。光源制御部５２０は、２種の光の周波数の制御に同期して安定化するように発振周波数が制御される電圧制御型発振器（図示せず）を備えており、この電圧制御型発振器（ＶＣＯ：Voltage Controlled Oscillator）の出力信号を原子発振器１０の出力信号（クロック信号）として出力する。

１．２． 具体的な構成
次に、原子発振器１０の具体的な構成について説明する。図２および図３は、原子発振器１０を模式的に示す断面図である。なお、図２は、図３のＩＩ－ＩＩ線断面図である。また、図２，３、後述する図４～図１３、および後述する図１９，２０では、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸を図示している。

原子発振器１０は、図２および図３に示すように、光源ユニット１００と、光学系ユニット２００と、原子セルユニット３００と、支持部材（基板）４００と、制御ユニット５００と、外容器６００と、を含む。

ここで、Ｚ軸は、外基部６１０の第１外容器面６１２の垂線Ｐに沿う軸であり、＋Ｚ軸方向は、外基部６１０の第１外容器面６１２から第１外容器面６１２上に配置されている部品へ向かう方向である。Ｘ軸は、光源ユニット１００から出射される光ＬＬに沿う軸であり、＋Ｘ軸方向は、光ＬＬの進む方向である。Ｙ軸は、Ｘ軸およびＺ軸に垂直な軸であり、＋Ｙ軸方向は、＋Ｚ軸方向を上、＋Ｘ軸方向を右に向けた時に、手前から奥へ向かう方向である。

光源ユニット１００は、支持部材４００に配置されている。光源ユニット１００は、ペルチェ素子１１０と、光源１２０と、温度センサー１３０と、これらを収容している光源容器１４０と、光源容器１４０が配置される光源基板１５０と、を有している。光源基板１５０は、例えば、ねじ（図示せず）によって支持部材４００に固定されている。ペルチェ素子１１０、光源１２０、および温度センサー１３０は、制御ユニット５００と電気的に接続されている。

光学系ユニット２００は、支持部材４００に配置されている。光学系ユニット２００は、減光フィルター２１０と、レンズ２２０と、１／４波長板２３０と、これらを保持しているホルダー２４０と、を有している。ホルダー２４０は、例えば、ねじ（図示せず）によって支持部材４００に固定されている。

ホルダー２４０には、貫通孔２５０が設けられている。貫通孔２５０は、光ＬＬの通過領域である。貫通孔２５０には、減光フィルター２１０、レンズ２２０、および１／４波長板２３０が光源ユニット１００側からこの順で配置されている。

ここで、図４は、原子セルユニット３００を模式的に示す断面図である。原子セルユニット３００は、図２～図４に示すように、原子セル３１０と、受光素子３２０と、第１保持部材３３０と、ねじ３３１と、第２保持部材３３２と、第１原子セル容器３４０と、第１位置決め部材３５０と、第２位置決め部材３６０と、スペーサー３６９と、第２原子セル容器３７０と、ヒーターユニット３８０と、ペルチェ素子３９０と、を含む。

原子セル３１０には、気体のルビジウム、セシウム、ナトリウム等のアルカリ金属が収容されている。原子セル３１０には、必要に応じて、アルゴン、ネオン等の希ガス、窒素等の不活性ガスが緩衝ガスとしてアルカリ金属原子とともに収容されていてもよい。

原子セル３１０には、光源１２０から出射された光ＬＬが入射する。原子セル３１０の壁部の材質は、例えば、ガラスなどである。原子セル３１０の壁部は、原子セル３１０の内部空間を規定している。原子セル３１０の内部空間は、図４に示すように、第１空間３１２と、第２空間３１４と、連通孔３１６と、を含む。

第１空間３１２は、例えば、アルカリ金属原子の飽和蒸気圧となっている。光源１２０
から出射された光ＬＬは、第１空間３１２を通過する。第２空間３１４は、連通孔３１６を介して、第１空間３１２と連通している。第２空間３１４の体積は、例えば、第１空間３１２の体積よりも小さい。第２空間３１４は、第１空間３１２よりも低温となるように温度調整される。そのため、第２空間３１４には、例えば、液体のアルカリ金属原子が存在する。これにより、第１空間３１２の気体のアルカリ金属原子が原子セル３１０の壁部との反応等により減少した場合、液体のアルカリ金属原子が気化して、第１空間３１２における気体のアルカリ金属原子の濃度を一定に保つことができる。

受光素子３２０は、原子セル３１０の光源１２０側とは反対側に配置されている。図示の例では、受光素子３２０は、第１原子セル容器３４０に配置されている。受光素子３２０は、制御ユニット５００と電気的に接続されている。

第１保持部材３３０は、第１原子セル容器３４０内において、原子セル３１０を保持している。第１保持部材３３０は、例えば、第１空間３１２を規定する原子セル３１０の壁部に接している。図示の例では、第１保持部材３３０は、ねじ３３１によって、第１原子セル容器３４０の壁部３４５に固定されている。壁部３４５は、第１原子セル容器３４０の－Ｙ軸方向側の壁部である。第１保持部材３３０は、ヒーターユニット３８０の熱を、第１空間３１２のアルカリ金属原子に伝える。第１保持部材３３０の材質は、例えば、アルミニウム、チタン、銅、真鍮などである。

第１保持部材３３０には、貫通孔３３０ａ，３３０ｂが設けられている。光源１２０から出射された光ＬＬは、貫通孔３３０ａを通って原子セル３１０に入射する。原子セル３１０を透過した光ＬＬは、貫通孔３３０ｂを通って受光素子３２０に入射する。貫通孔３３０ａ，３３０ｂには、光ＬＬを透過させる部材が配置されていてもよい。

第２保持部材３３２は、第１原子セル容器３４０内において、原子セル３１０を保持している。第２保持部材３３２は、例えば、第２空間３１４を規定する原子セル３１０の壁部に接している。図示の例では、第２保持部材３３２は、ねじ３３３によって、第１原子セル容器３４０に固定されている。第２保持部材３３２は、例えば、第２空間３１４の熱を、ペルチェ素子３９０に伝える。第２保持部材３３２は、第１保持部材３３０と離間して設けられている。これにより、第２空間３１４を、第１空間３１２よりも低温となるように調整することができる。第２保持部材３３２の材質は、例えば、第１保持部材３３０と同じである。

第１原子セル容器３４０は、原子セル３１０、受光素子３２０、および保持部材３３０，３３２を収容している。第１原子セル容器３４０は、位置決め部材３５０，３６０を介して、支持部材４００に配置されている。第１原子セル容器３４０は、略直方体の外形形状を有している。第１原子セル容器３４０の材質は、例えば、鉄、ケイ素鉄、パーマロイ、スーパーマロイ、センダスト、銅などである。このような材料を用いることにより、第１原子セル容器３４０は、外部からの磁気を遮蔽することができる。これにより、外部からの磁気によって原子セル３１０内のアルカリ金属原子が影響を受けることを抑え、原子発振器１０の発振特性の安定化を図ることができる。ここで、「抑える」とは、ある事象が生じないように、当該事象が生じることを完全にとめる場合と、ある事象が生じても当該事象の程度を少なくする場合と、を含む。

第１原子セル容器３４０には、貫通孔３４０ａが設けられている。光源１２０から出射された光ＬＬは、貫通孔３４０ａを通って原子セル３１０に入射する。貫通孔３４０ａには、光ＬＬを透過させる部材が設けられていてもよい。

第１原子セル容器３４０の外表面３４ｆには、伝熱部材３４６が配置されている。図示
の例では、伝熱部材３４６は、板状であり、ねじ３３１によって、第１原子セル容器３４０の壁部３４５に固定されている。伝熱部材３４６は、第１原子セル容器３４０とヒーターユニット３８０との間に配置されている。伝熱部材３４６の熱伝導率は、例えば、第１原子セル容器３４０の熱伝導率およびヒーターユニット３８０のヒーター蓋部３８３の熱伝導率よりも高い。伝熱部材３４６は、ヒーターユニット３８０の熱を第１空間３１２のアルカリ金属原子に伝える。伝熱部材３４６の材質は、例えば、アルミニウム、銅などである。

ここで、図５および図６は、本実施形態に係る原子発振器１０を模式的に示す斜視図である。図７は、第１位置決め部材３５０を模式的に示す斜視図である。図８は、第１位置決め部材３５０を模式的に示す平面図である。なお、便宜上、図５および図６では、原子発振器１０の部材を、一部省略して図示している。

第１位置決め部材３５０および第２位置決め部材３６０は、図５および図６に示すように、支持部材４００に配置されている。第１位置決め部材３５０および第２位置決め部材３６０は、支持部材４００に固定されている。支持部材４００と第１位置決め部材３５０とは、別体である。すなわち、支持部材４００と第１位置決め部材３５０とは、一体的に形成されておらず、別の部材である。同様に、支持部材４００と第２位置決め部材３６０とは、別体である。支持部材４００の材質と、位置決め部材３５０，３６０の材質とは、異なる。なお、図示はしないが、支持部材４００、第１位置決め部材３５０、および第２位置決め部材３６０とは、一体的に形成されていてもよい。すなわち、支持部材４００に、位置決め部材３５０，３６０と同様の形状の構造体が形成されていてもよい。また、少なくとも第１位置決め部材３５０があれば、位置精度よく原子セル３１０を支持部材４００に配置することができる。すなわち、第２位置決め部材３６０はなくてもよい。第２位置決め部材３６０があれば、第１位置決め部材３５０および第２位置決め部材３６０の２つの位置決め部材によって、原子セル３１０の位置を決めることができる。

第１位置決め部材３５０は、第１原子セル容器３４０の＋Ｙ軸方向側に配置されている。第２位置決め部材３６０は、第１原子セル容器３４０の－Ｙ軸方向側に配置されている。Ｚ軸方向（垂線Ｐ方向）からみて、第１原子セル容器３４０は、第１位置決め部材３５０と第２位置決め部材３６０との間に配置されている。

第１位置決め部材３５０および第２位置決め部材３６０は、支持部材４００に対して、第１原子セル容器３４０の位置決めをする部材である。第１原子セル容器３４０を支持部材４００に配置する方法としては、まず、図５に示すように、位置決め部材３５０，３６０を支持部材４００に固定する。次に、図６に示すように、位置決め部材３５０，３６０を用いて支持部材４００に第１原子セル容器３４０を配置して、支持部材４００に対する第１原子セル容器３４０の位置が決められる。

第１原子セル容器３４０は、第１角部３４１と第２角部３４２とを有している。図６に示す例では、第１角部３４１は、第１原子セル容器３４０の－Ｘ軸方向側かつ＋Ｙ軸方向側の角部である。外表面３４ａ、外表面３４ｂ、外表面３４ｃは互いに交わり、これらの３つの面が交わる部分が、第１角部３４１である。第２角部３４２は、第１原子セル容器３４０の＋Ｘ軸方向側かつ－Ｙ軸方向側の角部である。外表面３４ａ、外表面３４ｃ、外表面３４ｄは互いに交わり、これらの３つの面が交わる部分が、第２角部３４２である。第１位置決め部材３５０は、第１角部３４１に接する第１ブロック３５２と、第２角部３４２に接する第２ブロック３５４と、第１ブロック３５２と第２ブロック３５４とを接続する接続部３５６と、を有している。

なお、「第１原子セル容器３４０の角部」は、第１原子セル容器３４０の３つの外表面
がなす頂点と、該頂点近傍の部分と、を含む。「頂点近傍の部分」とは、例えば、３つの外表面がなす頂点から、外表面の各辺の長さの４分の１以内の部分である。

第１ブロック３５２は、ブロック基部３５２ａと、ブロック基部３５２ａから＋Ｚ軸方向に延出するブロック壁部３５２ｂ，３５２ｃと、を有している。ブロック基部３５２ａは、第１原子セル容器３４０の－Ｚ軸方向側の外表面３４ａに接している。ブロック壁部３５２ｂは、第１原子セル容器３４０の－Ｘ軸方向側の外表面３４ｂに接している。ブロック壁部３５２ｃは、第１原子セル容器３４０の＋Ｙ軸方向側の外表面３４ｃに接している。このように、第１ブロック３５２は、第１原子セル容器３４０の３つの外表面３４ａ，３４ｂ，３４ｃに接している。そのため、第１位置決め部材３５０は、第１原子セル容器３４０のＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向の位置決めを行うことができる。

第２ブロック３５４は、ブロック基部３５４ａと、ブロック基部３５４ａから＋Ｚ軸方向に延出するブロック壁部３５４ｂ，３５４ｃと、を有している。ブロック基部３５４ａは、第１原子セル容器３４０の－Ｚ軸方向側の外表面３４ａに接している。ブロック壁部３５４ｃは、第１原子セル容器３４０の＋Ｙ軸方向側の外表面３４ｃに接している。ブロック壁部３５４ｂは、第１原子セル容器３４０の＋Ｘ軸方向側の外表面３４ｄに対向している。ブロック壁部３５４ｂは、外表面３４ｄに接していてもよいし、外表面３４ｄと離間していてもよい。

第１ブロック３５２は、第１固定構造部３５７で支持部材４００に固定されている。第１固定構造部３５７は、例えば、図５に示すように、第１ブロック３５２に設けられたねじ穴３５７ａと、ねじ穴３５７ａに挿入されたねじ３５７ｂと、によって構成されている。図示の例では、第１固定構造部３５７は、２つ設けられている。

第２ブロック３５４は、第２固定構造部３５８で支持部材４００に固定されている。第２固定構造部３５８は、例えば、第２ブロック３５４に設けられたねじ穴３５８ａと、ねじ穴３５８ａに挿入されたねじ３５８ｂと、によって構成されている。図示の例では、第２固定構造部３５８は、２つ設けられている。

第１固定構造部３５７と第２固定構造部３５８との間の距離Ｌ１は、第１角部３４１と第２角部３４２との間の距離Ｌ２よりも大きい。これにより、仮に、第１固定構造部３５７に対して第２固定構造部３５８の位置が所望の位置よりずれたとしても、距離Ｌ１が距離Ｌ２以下の場合に比べて、第１位置決め部材３５０の角度ずれを小さくすることができる。例えば、第２固定構造部３５８の位置がＹ軸方向にずれたとしても、第１位置決め部材３５０のＺ軸と平行な軸を回転軸とした回転角度を小さくすることができる。距離Ｌ１は、第１固定構造部３５７と第２固定構造部３５８との間の最短距離である。距離Ｌ２は、第１角部３４１の頂点と第２角部３４２の頂点との間の距離である。

接続部３５６は、例えば、ブロック基部３５２ａと、ブロック基部３５４ａと、を接続する梁状の部材である。図示の例では、接続部３５６は、Ｘ軸方向に延出している。接続部３５６は、第１原子セル容器３４０に接していてもよいし、第１原子セル容器３４０と離間してもよい。

第２位置決め部材３６０は、図５および図６に示すように、例えば、第１位置決め部材３５０と同じ形状を有している。第１原子セル容器３４０は、第３角部３４３と第４角部３４４とを有している。図示の例では、第３角部３４３は、第１原子セル容器３４０の－Ｘ軸方向側かつ－Ｙ軸方向側の角部である。第４角部３４４は、第１原子セル容器３４０の＋Ｘ軸方向側かつ－Ｙ軸方向側の角部である。第２位置決め部材３６０は、第３角部３４３に接する第３ブロック３６２と、第４角部３４４に接する第４ブロック３６４と、第
３ブロック３６２と第４ブロック３６４とを接続する接続部３６６と、を有している。

第３ブロック３６２は、ブロック基部３６２ａと、ブロック壁部３６２ｂ，３６２ｃと、を有している。第４ブロック３６４は、ブロック基部３６４ａと、ブロック壁部３６４ｂ，３６４ｃと、を有している。ブロック壁部３６２ｂは、第１原子セル容器３４０の－Ｘ軸方向側の外表面３４ｂに接している。ブロック壁部３６２ｃ，３６４ｂ，３６４ｃは、第１原子セル容器３４０に接していてもよいし、第１原子セル容器３４０と離間していてもよい。

第３ブロック３６２は、第１ブロック３５２と同様に、第３固定構造部３６７で支持部材４００に固定されている。第４ブロック３６４は、第２ブロック３５４と同様に、第４固定構造部３６８で支持部材４００に固定されている。

第１位置決め部材３５０および第２位置決め部材３６０は、断熱部材である。位置決め部材３５０，３６０の材質は、例えば、エンジニアリングプラスチック、液晶ポリマー（ＬＣＰ：Liquid Crystal Polymer）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの樹脂である。位置決め部材３５０，３６０が断熱部材であることにより、例えば、ヒーターユニット３８０の熱が支持部材４００を介して光源１２０に伝わることを抑えることができる。ヒーターユニット３８０の熱が支持部材４００を介して光源１２０に伝わると、光源１２０を所望の温度にすることができない場合がある。なお、「断熱部材」とは、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以下の部材である。

スペーサー３６９は、第１原子セル容器３４０の＋Ｚ軸方向側の外表面３４ｅと、第２原子セル容器３７０と、の間に配置されている。スペーサー３６９は、図６に示すように、例えば４つ配置されている。図示の例では、スペーサー３６９は、第１原子セル容器３４０の＋Ｚ軸方向側の角部に配置されている。スペーサー３６９の材質は、例えば、位置決め部材３５０，３６０と同じである。

ここで、図９は、本実施形態に係る原子発振器１０を模式的に示す斜視図である。図１０は、図９に示す領域αの拡大図である。なお、便宜上、図９では、原子発振器１０の部材を、一部省略して図示している。

第２原子セル容器３７０は、第１原子セル容器３４０を収容している。図９に示す例では、第２原子セル容器３７０は、貫通孔が設けられた板状の固定部３７２を有し、固定部３７２は、ねじ３７４によって支持部材４００に固定されている。第２原子セル容器３７０は、例えば、図４に示すように、３つの固定部３７２を有し、３箇所で支持部材４００に固定されている。

第２原子セル容器３７０の材質は、例えば、第１原子セル容器３４０と同じである。第２原子セル容器３７０は、外部からの磁気を遮蔽することができる。第１原子セル容器３４０と第２原子セル容器３７０との間には、スペーサー３６９が配置されているため、第１原子セル容器３４０および第２原子セル容器３７０は、互いに離間している。そのため、例えば第１原子セル容器３４０と第２原子セル容器３７０とが接触している場合に比べて、外部からの磁気を遮蔽する機能を高めることができる。原子セル容器３４０，３７０は、切削加工で形成されてもよい。

第２原子セル容器３７０には、貫通孔３７０ａが設けられている。光源１２０から出射された光ＬＬは、貫通孔３７０ａを通って原子セル３１０に入射する。貫通孔３７０ａには、光ＬＬを透過させる部材が設けられていてもよい。

第２原子セル容器３７０の固定部３７２と支持部材４００との間には、図１０に示すように、断熱部材３７６が配置されている。これにより、ヒーターユニット３８０の熱が、第２原子セル容器３７０および支持部材４００を介して、光源１２０に伝わることを抑えることができる。断熱部材３７６は、ワッシャーであってもよい。断熱部材３７６の材質は、例えば、位置決め部材３５０，３６０と同じである。

ヒーターユニット３８０は、図４に示すように、伝熱部材３４６に接している。ヒーターユニット３８０は、加熱素子３８１と、ヒーター容器３８２と、断熱部材３８６，３８７と、断熱部材３８５と、ねじ３８９と、を有している。

加熱素子３８１は、第１原子セル容器３４０の外表面３４ｆに配置されている。図示の例では、加熱素子３８１は、ヒーター容器３８２に収容された状態で、第１原子セル容器３４０の外表面３４ｆに配置されている。加熱素子３８１は、原子セル３１０を加熱する素子である。具体的には、加熱素子３８１は、第１空間３１２のアルカリ金属原子を加熱するための素子である。加熱素子３８１は、例えば、発熱抵抗体などである。なお、加熱素子３８１として、発熱抵抗体に代えて、あるいは発熱抵抗体と併用して、ペルチェ素子を用いてもよい。

ヒーター容器３８２は、加熱素子３８１を収容している。ヒーター容器３８２は、ヒーター蓋部３８３と、ヒーター基部３８４と、を有している。

ヒーター蓋部３８３は、加熱素子３８１と原子セル３１０との間に配置されている。図示の例では、ヒーター蓋部３８３は、加熱素子３８１が配置された凹部を有する形状である。ヒーター蓋部３８３は、伝熱部材３４６に接している。ヒーター蓋部３８３は、ねじ３８９を通す貫通孔３８３ａを有している。ヒーター基部３８４は、加熱素子３８１の原子セル３１０側とは反対側に配置されている。図示の例では、ヒーター基部３８４は、板状である。ヒーター基部３８４は、ねじ３８９を通す貫通孔３８４ａを有している。

ヒーター蓋部３８３およびヒーター基部３８４は、ねじ３８９によって互い固定されている。さらに、ヒーター容器３８２は、ねじ３８９によって第２原子セル容器３７０に固定されている。図示の例では、ねじ３８９は２つ配置され、２つのねじ３８９の間に、加熱素子３８１が配置されている。ねじ３８９の材質は、例えば、金属である。

ヒーター蓋部３８３およびヒーター基部３８４の材質は、例えば、第１原子セル容器３４０と同じである。そのため、ヒーター蓋部３８３およびヒーター基部３８４は、磁気を遮蔽する。したがって、ヒーター容器３８２は、加熱素子３８１から生じる磁気を遮蔽することができる。これにより、加熱素子３８１からの磁気によって原子セル３１０内のアルカリ金属原子の影響を受けることを抑え、原子発振器１０の発振特性の安定化を図ることができる。なお、ヒーター容器３８２は、加熱素子３８１から生じる磁気を遮蔽することができる限り、いくつの部材から構成されていてもよく、形状も任意である。

断熱部材３８５，３８６，３８７は、ヒーター蓋部３８３とヒーター基部３８４との間であって、かつ、加熱素子３８１よりもヒーター基部３８４側に配置されている。このように、原子発振器１０では、ヒーター蓋部３８３とヒーター基部３８４との間であって、かつ、加熱素子３８１よりもヒーター基部３８４側には、複数の断熱部材３８５，３８６，３８７が配置されている。断熱部材３８５，３８６，３８７は、少なくとも一部が加熱素子３８１よりもヒーター基部３８４側に位置していればよい。断熱部材３８５，３８６，３８７の材質は、例えば、位置決め部材３５０，３６０と同じである。

断熱部材３８５は、ヒーター容器３８２に収容されている。断熱部材３８５は、加熱素
子３８１の原子セル３１０側とは反対側に配置されている。すなわち、断熱部材３８５は、加熱素子３８１とヒーター基部３８４との間に配置されている。これにより、加熱素子３８１の熱が原子セル３１０側とは反対側に伝わることを抑えることができ、加熱素子３８１の熱を、効率よく原子セル３１０に伝えることができる。なお、断熱部材３８５は、ヒーター基部３８４に、断熱性の材料を成膜して形成された膜であってもよい。

断熱部材３８６，３８７は、ヒーター蓋部３８３の貫通孔３８３ａに配置されている。断熱部材３８６，３８７は、例えば、ヒーター蓋部３８３とヒーター基部３８４との間に配置されている第１部分３８８ａと、ヒーター蓋部３８３の貫通孔３８３ａに配置されている第２部分３８８ｂと、を有しているワッシャーである。なお、本実施形態の断熱部材３８６，３８７は、第１部分３８８ａと第２部分３８８ｂとが一体となった構造であるが、第１部分３８８ａと第２部分３８８ｂとは、別体であってもよい。すなわち、第１部分３８８ａに相当する部材と、第２部分３８８ｂに相当する部材とを組み合わせてもよい。また、第１部分３８８ａおよび第２部分３８８ｂの一方に相当する部材のみを用いてもよい。

第１部分３８８ａの直径は、ヒーター蓋部３８３の貫通孔３８３ａの直径よりも大きく、第２部分３８８ｂの直径は、ヒーター蓋部３８３の貫通孔３８３ａの直径よりも小さい。すなわち、第１部分３８８ａの直径は、第２部分３８８ｂよりも大きい。また、第１部分３８８ａの直径は、ヒーター基部３８４の貫通孔３８４ａよりも大きい。断熱部材３８６，３８７には、ねじ３８９を通す貫通孔が設けられている。第２部分３８８ｂの長さは、ヒーター蓋部３８３の厚さ、言い換えるとヒーター蓋部３８３の貫通孔３８３aの長さ、よりも大きい。また、第２原子セル容器３７０の、ねじ３８９を通すねじ穴の直径は、断熱部材３８６，３８７の第２部分３８８ｂの直径よりも小さい。

断熱部材３８６，３８７は、ヒーター蓋部３８３とヒーター基部３８４とが接触する可能性を、第１部分３８８ａによって低減できるので、ヒーター蓋部３８３に伝わった加熱素子３８１の熱がヒーター基部３８４に伝わることを抑えることができる。また、ヒーター蓋部３８３に伝わった加熱素子３８１の熱がねじ３８９を介してヒーター基部３８４に伝わることを、第２部分３８８ｂによって抑えることができる。これにより、加熱素子３８１の熱を、効率よく原子セル３１０に伝えることができる。さらに、第２部分３８８ｂの長さがヒーター蓋部３８３の厚さよりも大きいので、ヒーター蓋部３８３と第２原子セル容器３７０とが接触することを防止できる。また、第２原子セル容器３７０の、ねじ３８９を通すねじ穴の直径は、断熱部材３８６，３８７の第２部分３８８ｂの直径よりも小さいので、これによっても、ヒーター蓋部３８３と第２原子セル容器３７０とが接触することを防止できる。したがって、ヒーター蓋部３８３に伝わった加熱素子３８１の熱が第２原子セル容器３７０に伝わることを抑えることができる。図示の例では、断熱部材３８６は、断熱部材３８５の＋Ｘ軸方向側に配置され、断熱部材３８７は、断熱部材３８５の－Ｘ軸方向側に配置されている。

なお、温度センサー３２２は、図２～図４では図示していないが、原子セル３１０の近傍に配置されている。温度センサー３２２は、例えば、サーミスタ、熱電対等の各種温度センサーである。

また、コイル３２４は、図２～図４では図示していないが、例えば、原子セル３１０の外周に沿って巻回して設けられているソレノイド型のコイル、または、原子セル３１０を介して対向するヘルムホルツ型の１対のコイルである。コイル３２４は、原子セル３１０の内部に光ＬＬの光軸Ａに沿った方向の磁場を発生させる。これにより、原子セル３１０に収容されたアルカリ金属原子の縮退している異なるエネルギー準位間のギャップをゼーマン分裂により拡げて、分解能を向上させ、ＥＩＴ信号の線幅を小さくすることができる
。

また、図示はしないが、加熱素子３８１に電力を外部から供給するための配線を備えるフレキシブル基板が、断熱部材３８５の加熱素子３８１側とは反対側に配置されていてもよい。これにより、加熱素子３８１の熱がフレキシブル基板に伝わることを抑えることができ、加熱素子３８１の熱を、効率よく原子セル３１０に伝えることができる。

ペルチェ素子３９０は、図２に示すように、第２原子セル容器３７０に配置されている。図示の例では、ペルチェ素子３９０は、第２原子セル容器３７０の＋Ｚ軸方向側の外表面に配置されている。ペルチェ素子３９０は、例えば、第２原子セル容器３７０から外容器６００の外蓋部６２０に熱を移動させるように、温度制御部５１０によって制御される。温度制御部５１０は、温度センサー（図示せず）の検出結果に基づいて、ペルチェ素子３９０を制御してもよい。

ペルチェ素子３９０と、外容器６００の外蓋部６２０と、の間には伝熱部材３９２が配置されている。伝熱部材３９２の熱伝導率は、例えば、外蓋部６２０の熱伝導率よりも高い。伝熱部材３９２は、例えば、板状、シート状である。伝熱部材３９２の材質は、例えば、アルミニウム、チタン、銅、または、放熱性の高いシリコーンである。伝熱部材３９２は、ペルチェ素子３９０の放熱面から放出される熱を、外蓋部６２０に伝える。

支持部材４００は、図２に示すように、外容器６００の外基部６１０に片持ちで固定されている。支持部材４００は、例えば、外基部６１０の台座部６１１に、図３に示すように、２つのねじ６０２によって固定されている。支持部材４００は、固定端４０２と、自由端４０４と、を含む。図２に示す例では、支持部材４００は、－Ｘ軸方向側が固定端４０２側であり、＋Ｘ軸方向側が自由端４０４側である。支持部材４００の固定された部分以外の部分、つまり本実施形態では固定端４０２以外の部分、と、外基部６１０との間には空隙６がある。すなわち、自由端４０４と外基部６１０との間には空隙６がある。支持部材４００の材質は、例えば、アルミニウム、銅であってもよく、また、支持部材４００は、例えば、炭素繊維を用いたカーボンシートであってもよい。なお、支持部材４００は、接着剤によって、外基部６１０に固定されていてもよい。

ここで、図１１は、支持部材４００を模式的に示す斜視図である。支持部材４００は、外基部６１０と対向する原子セル支持部４１０と、原子セル支持部４１０に対して＋Ｚ軸方向に位置する光源支持部４２０と、を有している。原子セル支持部４１０には、Ｚ軸方向に貫通する貫通孔４１２が設けられ、原子セル支持部４１０は、Ｚ軸方向からみて枠状である。光源支持部４２０には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔４２２が設けられている。光源支持部４２０は、支持部材４００の固定端４０２側に配置されている。

支持部材４００には、図２および図３に示すように、光源ユニット１００と、光学系ユニット２００と、原子セルユニット３００とが配置されている。

支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に、光源ユニット１００が配置されている。光源ユニット１００は、光源容器１４０が貫通孔４２２に位置するように、例えば、ねじ（図示せず）によって、光源支持部４２０の－Ｘ軸方向側の面に固定されている。図示の例では、光源１２０は、光源容器１４０および光源基板１５０を介して、支持部材４００の固定端４０２側に配置されている。光学系ユニット２００は、例えば、ねじ（図示せず）によって、光源支持部４２０の＋Ｘ軸方向側の面に固定されている。

支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に、原
子セルユニット３００が配置されている。原子セルユニット３００は、Ｚ軸方向からみて、貫通孔４１２と重なるように、自由端４０４側に配置されている。図示の例では、原子セルユニット３００は、ねじ３７４によって、原子セル支持部４１０に固定されている。図示の例では、原子セル３１０は、第１保持部材３３０、第１原子セル容器３４０、位置決め部材３５０，３６０、および第２原子セル容器３７０を介して、支持部材４００の自由端４０４側に配置されている。

このように、支持部材４００が外基部６１０に片持ちで固定されていることにより、例えば支持部材４００の熱膨張率と外基部６１０の熱膨張率との差に起因する応力によって支持部材４００が変形することを抑えることができる。仮に、支持部材４００が外基部６１０に両持ちで固定されると、両者の熱膨張率の差に起因する応力によって、支持部材４００が変形する場合がある。

原子発振器１０は、支持部材４００に配置された突起４４０を含む。ここで、図１２は、支持部材４００、突起４４０、ねじ４４２、および外基部６１０を模式的に示す断面図であって、図１１のＸＩＩ－ＸＩＩ線に相当する断面図である。

突起４４０は、図２および図１２に示すように、支持部材４００の自由端４０４側に配置されている。突起４４０は、支持部材４００の外基部６１０と対向する面に配置され、該面から外基部６１０側に突出している。図１２に示す例では、突起４４０は、ねじ４４２によって支持部材４００に固定されている。突起４４０は、ワッシャーであってもよい。

突起４４０は、支持部材４００が外基部６１０側に撓んで自由端４０４が外基部６１０に近づいた場合に、支持部材４００よりも先に外基部６１０に接触する。これにより、例えば、外部からＺ軸方向の力が加わっても、突起４４０によって支持部材４００の変形を抑えることができる。したがって、突起４４０の位置は、固定端４０２よりも自由端４０４側であれば、突起４４０の高さを適切に設計することで、支持部材４００の変形を抑えることができる。なお、突起４４０の形状は、特に限定されず、例えば、棒状であってもよい。

図示の例では、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に、光源ユニット１００が配置され、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に、原子セルユニット３００が配置さている。そのため、突起４４０によって、原子セル３１０が光源１２０に対してずれることを抑えることができる。

突起４４０と外基部６１０との間には、空隙２がある。突起４４０の少なくとも外基部６１０に対向する対向部分４４４の材質は、断熱材である。具体的には、突起４４０は、断熱部材であり、突起４４０の材質は、例えば、位置決め部材３５０，３６０と同じである。突起４４０の対向部分４４４の材質が断熱材であることにより、突起４４０が外基部６１０と接したとしても、ヒーターユニット３８０の熱が、第２原子セル容器３７０、支持部材４００、および突起４４０を介して、外基部６１０に伝わることを抑えることができる。ヒーターユニット３８０の熱が、突起４４０を介して外基部６１０に伝わると、ヒーターユニット３８０の熱が光源１２０に伝わり、光源１２０を所望の温度にすることができない場合がある。なお、図示はしないが、対向部分４４４の材質は、断熱材であり、突起４４０の対向部分４４４以外の部分の材質は、熱伝導率の高い材料であってもよい。また、突起４４０の材質は、断熱材でなくてもよい。

制御ユニット５００は、図２に示すように、回路基板５０２を有している。回路基板５
０２は、複数のリードピン５０４を介して、外基部６１０に固定されている。回路基板５０２は、図示しないＩＣ（Integrated Circuit）チップが配置されており、ＩＣチップは、温度制御部５１０、光源制御部５２０、磁場制御部５３０、および温度制御部５４０として機能する。ＩＣチップは、光源ユニット１００および原子セルユニット３００と電気的に接続されている。回路基板５０２には、支持部材４００が挿通されている貫通孔５０３が設けられている。

外容器６００は、光源ユニット１００、光学系ユニット２００、原子セルユニット３００、支持部材４００、突起４４０、および制御ユニット５００を収容している。外容器６００は、外基部（第１部材）６１０と、外基部６１０とは別体の外蓋部（第２部材）６２０と、を有している。外容器６００の材質は、例えば、第１原子セル容器３４０と同じである。そのため、外容器６００は、外部からの磁気を遮蔽することができ、外部からの磁気によって原子セル３１０内のアルカリ金属原子が影響を受けることを抑えることができる。

外容器６００は、第１外容器面（第１面）６１２と、第１外容器面６１２とは異なる第２外容器面（第２面）６２２と、を有している。具体的には、外基部６１０は、第１外容器面６１２を有し、外蓋部６２０は、第２外容器面６２２を有している。

図示の例では、第１外容器面６１２は、外基部６１０の＋Ｚ軸方向を向く面であり、第１外容器面６１２の垂線Ｐ方向は、Ｚ軸方向である。第１外容器面６１２は、台座部６１１の上面である第１領域６１２ａと、Ｚ軸方向からみて、第１領域６１２ａを挟むように配置された第２領域６１２ｂおよび第３領域６１２ｃと、を有している。支持部材４００は、第１外容器面６１２に配置されている。第２外容器面６２２は、第１外容器面６１２と対向する面である。図示の例では、第２外容器面６２２は、外蓋部６２０の－Ｚ軸方向を向く面である。

光源ユニット１００と第１外容器面６１２とは、接続されている。図示の例では、光源ユニット１００と第１外容器面６１２とは、支持部材４００および伝熱部材６１４を介して、接続されている。このように「接続」とは、Ａ部材とＢ部材（またはＢ面）とが直接的に接続されている場合と、Ａ部材とＢ部材とがＣ部材を介して間接的に接続されている場合と、を含む。伝熱部材６１４は、支持部材４００と第１外容器面６１２との間に設けられている。伝熱部材６１４は、例えば、板状、シート状である。伝熱部材６１４の熱伝導率は、支持部材４００の熱伝導率および外基部６１０の熱伝導率よりも高い。伝熱部材６１４の材質は、例えば、アルミニウム、チタン、銅、または、放熱性の高いシリコーンである。

光源ユニット１００と第２外容器面６２２との間には、空隙４がある。すなわち、光源ユニット１００は、第２外容器面６２２と離間して配置されている。換言すると、光源ユニット１００と第２外容器面６２２とは、接続されていない。

原子セルユニット３００と第２外容器面６２２とは、接続されている。図示の例では、原子セルユニット３００と第２外容器面６２２とは、伝熱部材３９２を介して、接続されている。原子セル３１０と外蓋部６２０とは、接続されている。図示の例では、原子セル３１０と外蓋部６２０とは、保持部材３３０，３３２、第１原子セル容器３４０、スペーサー３６９、ペルチェ素子３９０、伝熱部材３９２を介して、接続されている。

原子セルユニット３００と第１外容器面６１２との間には、空隙６がある。すなわち、原子セルユニット３００は、第１外容器面６１２と離間して配置されている。

図示の例では、光源ユニット１００と外容器６００とは、第１外容器面６１２のみで接続され、原子セルユニット３００と外容器６００とは、第２外容器面６２２のみで接続されている。なお、光源ユニット１００と原子セルユニット３００とが同一の面に接続されていなければ、光源ユニット１００と外容器６００とは第１外容器面６１２のみで接続されていなくてもよいし、原子セルユニット３００と外容器６００とは第２外容器面６２２のみで接続されていなくてもよい。例えば、光源ユニット１００と外容器６００とは、第１外容器面６１２に加えて、第１外容器面６１２および第２外容器面６２２とは異なる面でさらに接続されていてもよい。また、原子セルユニット３００と外容器６００とは、第２外容器面６２２に加えて、第１外容器面６１２および第２外容器面６２２とは異なる面でさらに接続されていてもよい。

上記のように、光源ユニット１００が第２外容器面６２２と離間して第１外容器面６１２に接続され、かつ原子セルユニット３００が第１外容器面６１２と離間して第２外容器面６２２に接続されていることにより、光源ユニット１００の熱（具体的にはペルチェ素子１１０の熱）を、第１外容器面６１２を有する外基部６１０から外部に放出し、かつ原子セルユニット３００の熱（具体的にはヒーターユニット３８０の熱）を、第２外容器面６２２を有する外蓋部６２０から外部に放出することができる。そのため、例えば外基部６１０を介して、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを抑えることができる。

光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間の、支持部材４００を介する経路の第１熱抵抗は、光源ユニット１００と第１外容器面６１２との間の第２熱抵抗、および原子セルユニット３００と第２外容器面６２２との間の第３熱抵抗よりも高い。第２熱抵抗は、例えば、光源ユニット１００と第１外容器面６１２との間の、支持部材４００を介する経路の熱抵抗である。第３熱抵抗は、例えば、原子セルユニット３００と第２外容器面６２２との間の、伝熱部材３９２を介する経路の熱抵抗である。

熱抵抗は、温度の伝わりにくさを表すものである。ある部材の熱抵抗Ｒ［Ｋ／Ｗ］は、一般に、部材の熱伝導率をλ［Ｗ／ｍ・Ｋ］、部材の断面積をＳ［ｍ^２］、部材の長さをＬ［ｍ］として、温度差ΔＴが部材の長さ方向に生じる場合に、Ｒ［Ｋ／Ｗ］＝Ｌ／（λ・Ｓ）として計算される。また、形状が複雑な場合や部品点数が多い場合には、熱シミュレーションによって、複合的な熱抵抗を大よそ計算することができる。例えば、光源ユニット１００、原子セルユニット３００、支持部材４００、および外容器面６１２，６２２をモデル化させたシミュレーションにおいて、光源ユニット１００および原子セルユニット３００を発熱させ、支持部材４００、および外容器面６１２，６２２の温度を求めることにより、第１抵抗、第２熱抵抗、および第３熱抵抗の大小関係を知ることができる。

上記のように、支持部材４００には、貫通孔４１２が設けられている。原子セル支持部４１０の、原子セルユニット３００が配置される部分と、光源支持部４２０と、の間の部分は、貫通孔４１２によって細く、すなわち、断面積が小さくなる。これにより、第１熱抵抗を高くすることができる。また、Ｚ軸方向からみて、原子セルユニット３００は、貫通孔４１２と重なるように配置されている。つまり、原子セルユニット３００と第１外容器面６１２との間には、貫通孔４１２がない場合よりも大きな空隙がある。これにより、貫通孔４１２がない場合よりも、原子セルユニット３００と第１外容器面６１２との間の熱の移動を抑えことができる。

ここで、図１３は、支持部材４００に対する、原子セル３１０の位置決めについて説明するための図である。

原子セル３１０は、加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されてい
る（図１３の矢印Ｆ１参照）。図示の例では、原子セル３１０は、－Ｙ軸方向に向かって第１原子セル容器３４０の壁部３４５に押圧されている。原子セル３１０は、第１保持部材３３０に保持されており、第１保持部材３３０が加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されている。このように、図示の例では、原子セル３１０を保持する第１保持部材３３０が押圧されることで、原子セル３１０が押圧されている。

原子セル３１０は、第１原子セル容器３４０にねじ３３１によって固定されている。図示の例では、原子セル３１０を保持する第１保持部材３３０が第１原子セル容器３４０にねじ３３１によって固定されている。これにより、原子セル３１０が第１原子セル容器３４０に固定される。

ねじ３３１で原子セル３１０が第１原子セル容器３４０に固定されることによって、原子セル３１０が加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。図示の例では、ねじ３３１で第１保持部材３３０が第１原子セル容器３４０に固定されることによって、第１保持部材３３０が加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。

具体的には、第１原子セル容器３４０の貫通孔を通したねじ３３１を第１保持部材３３０のねじ穴にねじ込み締め付けを行うことによって、第１原子セル容器３４０と第１保持部材３３０とを締結する力（締結力）が働き、第１原子セル容器３４０と第１保持部材３３０とが締結される。この締結力によって、第１保持部材３３０、すなわち原子セル３１０が加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。

加熱素子３８１は、原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されている（図１３の矢印Ｆ２参照）。図示の例では、加熱素子３８１は、＋Ｙ軸方向に向かって第１原子セル容器３４０の壁部３４５に押圧されている。加熱素子３８１は、ヒーター容器３８２に保持されており、ヒーター容器３８２が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されている。このように、図示の例では、加熱素子３８１を保持するヒーター容器３８２が押圧されることで、加熱素子３８１が押圧されている。

加熱素子３８１は、第１原子セル容器３４０を収容する第２原子セル容器３７０にねじ３８９によって固定されている。図示の例では、加熱素子３８１を保持するヒーター容器３８２が第２原子セル容器３７０にねじ３８９によって固定されている。これにより、加熱素子３８１が第２原子セル容器３７０に固定される。

ねじ３８９で加熱素子３８１が第２原子セル容器３７０に固定されることによって、加熱素子３８１が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。図示の例では、ねじ３８９でヒーター容器３８２が第２原子セル容器３７０に固定されることによって、ヒーター容器３８２が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。

具体的には、ヒーター容器３８２の貫通孔３８３ａ，３８４ａを通したねじ３８９を第２原子セル容器３７０のねじ穴にねじ込み締め付けを行うことによって、ヒーター容器３８２と第２原子セル容器３７０とを締結する力（締結力）が働き、ヒーター容器３８２と第２原子セル容器３７０とが締結される。この締結力によって、ヒーター容器３８２、すなわち加熱素子３８１が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。

第１原子セル容器３４０は、加熱素子３８１が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されることによって、第１位置決め部材３５０に押し当てられている。
図示の例では、第１原子セル容器３４０は、加熱素子３８１が配置される外表面３４ｆと、原子セル３１０に対して外表面３４ｆとは反対側に位置する外表面３４ｃと、を有し、第１位置決め部材３５０のブロック壁部３５２ｃ，３５４ｃ（図５および図７参照）に、外表面３４ｃが押し当てられている。第１原子セル容器３４０が第１位置決め部材３５０に押し当てられることにより、ブロック壁部３５２ｃ，３５４ｃの外表面３４ｃが押し当てられる面を基準面として、第１保持部材３３０、すなわち原子セル３１０が位置決めされる。そのため、支持部材４００に対して、原子セル３１０を位置精度よく配置することができる。

さらに、上記のように、原子セル３１０は加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧され（図１３の矢印Ｆ１参照）、加熱素子３８１は原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されている（図１３の矢印Ｆ２参照）。そのため、原子セル３１０を効率よく加熱することができる。

原子発振器１０は、例えば、以下の特徴を有する。

原子発振器１０では、光源ユニット１００と第１外容器面６１２とは、接続され、光源ユニット１００と第２外容器面６２２との間には、空隙４があり、原子セルユニット３００と第２外容器面６２２とは、接続され、原子セルユニット３００と第１外容器面６１２との間には、空隙６がある。そのため、原子発振器１０では、光源ユニット１００および原子セルユニット３００が外容器６００の同じ面に接続されている場合に比べて、外容器６００を介して、光源ユニット１００の熱（具体的にはペルチェ素子１１０の熱）が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱（具体的にはヒーターユニット３８０の熱）が光源１２０に伝わったりすることを抑えることができる。このように、原子発振器１０では、光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間の熱の干渉を抑えることができる。したがって、原子発振器１０では、光源１２０の温度および原子セル３１０の温度が不安定になることを抑えることができ、例えば光源１２０および原子セル３１０を所望の温度にすることができる。その結果、原子発振器１０は、高い周波数安定度を有することができる。さらに、光源１２０と原子セル３１０と温度制御を容易にすることができる。

原子発振器１０では、第１外容器面６１２と第２外容器面６２２とは、対向している。そのため、原子発振器１０では、光源ユニット１００の熱および原子セルユニット３００の熱を、互いに反対方向に伝えることができ、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

原子発振器１０では、外容器６００は、第１外容器面６１２を有する外基部６１０と、第２外容器面６２２を有する、外基部６１０とは別体の外蓋部６２０と、を有している。そのため、原子発振器１０では、例えば第１外容器面６１２および第２外容器面６２２を１つの部材が有している場合に比べて、第１外容器面６１２と第２外容器面６２２との間で熱を伝わり難くすることができる。これにより、原子発振器１０では、外容器６００を介して、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

原子発振器１０では、光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間の、支持部材４００を介する経路の第１熱抵抗は、光源ユニット１００と第１外容器面６１２との間の第２熱抵抗、および原子セルユニット３００と第２外容器面６２２との間の第３熱抵抗よりも高い。そのため、原子発振器１０では、例えば第１熱抵抗が第２熱抵抗および第３熱抵抗よりも低い場合に比べて、支持部材４００を介して、光源ユニット１００の熱が原
子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを抑えることができる。

原子発振器１０では、支持部材４００と第１外容器面６１２との間には、伝熱部材６１４が配置されている。そのため、原子発振器１０では、支持部材４００と、第１外容器面６１２を有する外容器６００と、の間で、熱を伝え易くすることができる。

原子発振器１０では、第２原子セル容器３７０は、原子セル３１０を収容し、第２原子セル容器３７０と支持部材４００との間には、断熱部材３７６が配置されている。そのため、原子発振器１０では、第２原子セル容器３７０と支持部材４００との間で、熱を伝え難くすることができる。これにより、原子発振器１０では、外容器６００を介して、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

原子発振器１０では、光源ユニット１００と外容器６００とは、第１外容器面６１２のみで接続され、原子セルユニット３００と外容器６００とは、第２外容器面６２２のみで接続されている。そのため、原子発振器１０では、光源ユニット１００または原子セルユニット３００と外容器６００とが他の面でも接続される場合と比較して、外容器６００を介して、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

２． 原子発振器の変形例
２．１． 第１変形例
次に、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１４は、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器１１を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１４では、外容器６００および低熱伝導率部材６３０以外の部材の図示を省略している。

以下、本実施形態の第１変形例に係る原子発振器１１において、上述した本実施形態に係る原子発振器１０の例と異なる点について説明し、同様の点については説明を省略する。このことは、後述する本実施形態の第２，第３，第４，第５，第６，第７変形例に係る原子発振器において、同様である。

原子発振器１１では、図１４に示すように、外容器６００の外基部６１０と外蓋部６２０との間に、外基部６１０の熱伝導率および外蓋部６２０の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導率部材（第３部材）６３０を含む点において、上述した原子発振器１０と異なる。

外基部６１０と外蓋部６２０とは、低熱伝導率部材６３０によって接合されていてもよい。低熱伝導率部材６３０としては、例えば、樹脂フィルム、溶剤に樹脂を溶かした樹脂系接着剤、はんだなどが挙げられる。

原子発振器１１では、上記のように、外基部６１０と外蓋部６２０との間に、外基部６１０の熱伝導率および外蓋部６２０の熱伝導率よりも熱伝導率が低い低熱伝導率部材６３０を含む。そのため、原子発振器１１では、外基部６１０と外蓋部６２０との間で熱を伝わり難くすることができる。これにより、原子発振器１１では、外容器６００を介して、光源ユニット１００の熱が原子セル３１０に伝わったり、原子セルユニット３００の熱が光源１２０に伝わったりすることを、より確実に抑えることができる。

２．２． 第２変形例
次に、本実施形態の第２変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１５は、本実施形態の第２変形例に係る原子発振器１２を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１５では、支持部材４００、突起４４０、ねじ４４２、および外基部６１０以外の部材の図示を省略している。

原子発振器１２では、図１５に示すように、外基部６１０の少なくとも突起４４０に対向する対向部分６１６の材質は、断熱材である。具体的には、対向部分６１６の材質は、位置決め部材３５０，３６０と同じである。

原子発振器１２では、外基部６１０の少なくとも突起４４０に対向する対向部分６１６の材質は、断熱材であるため、突起４４０が外基部６１０に接触したとしても、例えば、ヒーターユニット３８０の熱が、突起４４０を介して外基部６１０に伝わることを、より確実に抑えることができる。なお、図示はしないが、対向部分６１６の材質、および外基部６１０の対向部分６１６以外の部分の材質が、断熱材であってもよい。また、突起４４０の対向部分４４４の材質および外基部６１０の対向部分６１６の材質が断熱材であってもよく、いずれか一方のみが断熱材であってもよい。

２．３． 第３変形例
次に、本実施形態の第３変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１６は、本実施形態の第３変形例に係る原子発振器１３を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１６では、光源ユニット１００、原子セルユニット３００、支持部材４００、突起４４０、および外容器６００以外の部材の図示を省略し、かつ各部材を簡略化して図示している。

上述した原子発振器１０では、図２に示すように、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に光源ユニット１００が配置され、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に原子セルユニット３００が配置されていた。

これに対し、原子発振器１３では、図１６に示すように、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に原子セルユニット３００が配置され、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に光源ユニット１００が配置されている。すなわち、原子発振器１３では、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に原子セル３１０が配置され、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に光源１２０が配置されている。また、原子セルユニット３００は台座部６１１を介して第１外容器面６１２に接続され、光源ユニット１００は、直接、または伝熱部材を介して第２外容器面６２２に接続されている。台座部６１１、または台座部６１１の近傍に伝熱部材、およびペルチェ素子の少なくとも一方が配置されていてもよい。

原子発振器１３では、上記のように、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、固定端４０２側に原子セル３１０が配置され、支持部材４００の固定端４０２側および自由端４０４側のうち、自由端４０４側に光源１２０が配置されている。そのため、原子発振器１３では、突起４４０によって、光源１２０が原子セル３１０に対してずれることを抑えることができる。

また、図示はしないが、支持部材４００は外基部６１０に固定された部分が１つあればよく、固定端４０２（固定された部分）の位置は支持部材４００の端部でなくてもよい。例えば、固定された部分が支持部材の中央付近にあり、支持部材の両端が自由端であってもよい。この場合、固定された部分に対して一方の自由端側に原子セル３１０が配置され
、固定された部分に対して他方の自由端側に光源１２０が配置されていてもよい。また、２つの自由端の両方に突起４４０が配置されていてもよいし、固定された部分から端までの長さが相対的に長い方の自由端に突起４４０が配置されていてもよい。

２．４． 第４変形例
次に、本実施形態の第４変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１７は、本実施形態の第４変形例に係る原子発振器１４を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１７では、光源ユニット１００、原子セルユニット３００、および外容器６００以外の部材の図示を省略し、かつ各部材を簡略化して図示している。

上述した原子発振器１０では、図２に示すように、光源ユニット１００および原子セルユニット３００は、共通の支持部材４００に配置されていた。また、光源ユニット１００は、支持部材４００を介して第１外容器面６１２に接続され、原子セルユニット３００は、伝熱部材３９２を介して第２外容器面６２２に接続されていた。

これに対し、原子発振器１４では、図１７に示すように、支持部材４００を含んでいない。例えば、光源ユニット１００は、直接、第１外容器面６１２に接続され、原子セルユニット３００は、直接、第２外容器面６２２に接続されていてもよい。また、図示はしないが、光源ユニット１００は、第１外容器面６１２に配置された支持部材によって第１外容器面６１２に接続され、原子セルユニット３００は、第２外容器面６２２に配置された別の支持部材によって、第２外容器面６２２に接続されていてもよい。いずれの場合も、光源ユニット１００から出射された光が、原子セル３１０の第１空間３１２を通過するように、光源ユニット１００と原子セル３１０とが配置されている。本変形例の構成によっても、光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間での熱の移動を抑えることができる。

２．５． 第５変形例
次に、本実施形態の第５変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図１８は、本実施形態の第５変形例に係る原子発振器１５を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１８では、光源ユニット１００、原子セルユニット３００、支持部材４００ａ，４００ｂ、および外容器６００以外の部材の図示を省略し、かつ各部材を簡略化して図示している。

原子発振器１５では、図１８に示すように、光源ユニット１００および原子セルユニット３００が積層されている点において、上述した原子発振器１０と異なる。図示の例では、支持部材４００ａ、光源ユニット１００、支持部材４００ｂ、および原子セルユニット３００の順で積層されている。支持部材４００ａは、第１外容器面６１２と第２外容器面６２２とを接続する第３外容器面６３２に配置されている。図示の例では、光源ユニット１００は、第１外容器面６１２と直接接続され、原子セルユニット３００は、第２外容器面６２２と直接接続されている。本変形例においては、支持部材４００ｂは断熱材である。具体的には、支持部材４００ｂの材質は、第１実施形態の位置決め部材３５０，３６０と同じである。なお、光源ユニット１００は、第１外容器面６１２と他の部材、例えば伝熱部材を介して接続されていてもよい。原子セルユニット３００は、第２外容器面６２２と他の部材、例えば伝熱部材を介して接続されていてもよい。いずれの場合も、光源ユニット１００から出射された光が、原子セル３１０の第１空間３１２を通過するように、光源ユニット１００と原子セル３１０とが配置されている。本変形例の構成によっても、光源ユニット１００と原子セルユニット３００との間での熱の移動を抑えることができる。

２．６． 第６変形例
次に、本実施形態の第６変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明す
る。図１９は、本実施形態の第６変形例に係る原子発振器１６を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図１９では、原子セルユニット３００の一部を図示している。

上述した原子発振器１０では、図４に示すように、ねじ３８９によってヒーター容器３８２が第２原子セル容器３７０に固定され、ねじ３３１によって第１保持部材３３０が第１原子セル容器３４０に固定されていた。

これに対して、原子発振器１６は、図１９に示すように、ヒーター容器３８２を第２原子セル容器３７０に固定し、かつ、第１保持部材３３０を第１原子セル容器３４０に固定するねじ３８９を含む。すなわち、原子発振器１６では、第１保持部材３３０、第１原子セル容器３４０、ヒーター容器３８２、第２原子セル容器３７０が、ねじ３８９で共締めされている。

ねじ３８９でヒーター容器３８２が第２原子セル容器３７０に固定され、かつ、第１保持部材３３０が第１原子セル容器３４０に固定されることによって、加熱素子３８１が原子セル３１０に向かって第１原子セル容器３４０に押圧され、かつ、原子セル３１０が加熱素子３８１に向かって第１原子セル容器３４０に押圧される。これにより、上述した原子発振器１０と同様に、原子セル３１０を効率よく加熱することができ、かつ、原子セル３１０を位置精度よく配置することができる。

原子発振器１６では、ヒーター容器３８２を第２原子セル容器３７０に固定し、かつ、第１保持部材３３０を第１原子セル容器３４０に固定するねじ３８９を含むため、例えば、図４に示すようにヒーター容器３８２を第２原子セル容器３７０に固定するねじ３８９および第１保持部材３３０を第１原子セル容器３４０に固定するねじ３３１を含む場合と比べて、装置の小型化を図ることができる。

２．７． 第７変形例
次に、本実施形態の第７変形例に係る原子発振器について、図面を参照しながら説明する。図２０は、本実施形態の第７変形例に係る原子発振器１７を模式的に示す断面図である。なお、便宜上、図２０では、原子セル３１０、受光素子３２０、伝熱部材３４６、第１原子セル容器３４０、第１位置決め部材３５０、およびヒーターユニット３８０以外の部材の図示を省略している。

上述した原子発振器１０では、図１３に示すように、第１原子セル容器３４０は、加熱素子３８１が＋Ｙ軸方向に向かって第１原子セル容器３４０に押圧されることによって（図１３の矢印Ｆ２参照）、第１位置決め部材３５０に押し当てられていた。これにより、原子セル３１０をＹ軸方向に対して位置決めしていた。

これに対して原子発振器１７では、図２０に示すように、第１原子セル容器３４０は、加熱素子３８１がＹ軸から傾いた方向、すなわち＋Ｘ軸方向および＋Ｙ軸方向の両方に向かって（図２０の矢印Ｆ３参照）第１原子セル容器３４０に押圧されることによって、第１位置決め部材３５０に押し当てられる。これにより、原子セル３１０をＸ軸方向およびＹ軸方向の両方に対して位置決めできる。

図示の例では、第１原子セル容器３４０は、外表面３４ｇを有している。外表面３４ｇは、外表面３４ｂと外表面３４ｆとを接続する面であり、垂線がＸ軸およびＹ軸に対して傾いた面である。外表面３４ｇは、例えば、外表面３４ｂと外表面３４ｆからなる角部を切欠いて形成された面である。外表面３４ｇは、垂線がＹ軸に対して傾いており、図示の例では、外表面３４ｇの垂線は、Ｘ軸およびＹ軸の間を通る。

原子発振器１７では、ヒーター容器３８２は、第１原子セル容器３４０の外表面３４ｇに配置されている。そのため、加熱素子３８１（ヒーター容器３８２）が押圧されることによって、第１原子セル容器３４０は、＋Ｙ軸方向を向く外表面３４ｃがブロック壁部３５４ｃ，３５２ｃに押し当てられるだけでなく、＋Ｘ軸方向を向く外表面３４ｄがブロック壁部３５４ｂに押し当てられる。そのため、原子セル３１０を、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に対して位置決めできる。したがって、原子発振器１７では、支持部材４００に対して、原子セル３１０をより位置精度よく配置することができる。

３． 周波数信号生成システム
次に、本実施形態に係る周波数信号生成システムについて、図面を参照しながら説明する。以下のクロック伝送システム（タイミングサーバー）は、周波数信号生成システムの一例である。図２１は、クロック伝送システム９０を示す概略構成図である。

本発明に係るクロック伝送システムは、本発明に係る原子発振器を含む。以下では、一例として、原子発振器１０を含むクロック伝送システム９０について説明する。

クロック伝送システム９０は、時分割多重方式のネットワーク内の各装置のクロックを一致させるものであって、Ｎ（Normal）系およびＥ（Emergency）系の冗長構成を有するシステムである。

クロック伝送システム９０は、図２１に示すように、Ａ局（上位（Ｎ系））のクロック供給装置９０１およびＳＤＨ（Synchronous Digital Hierarchy）装置９０２と、Ｂ局（上位（Ｅ系））のクロック供給装置９０３およびＳＤＨ装置９０４と、Ｃ局（下位）のクロック供給装置９０５およびＳＤＨ装置９０６，９０７と、を備える。クロック供給装置９０１は、原子発振器１０を有し、Ｎ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置９０１内の原子発振器１０は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック９０８，９０９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。

ＳＤＨ装置９０２は、クロック供給装置９０１からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｎ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置９０５に伝送する。クロック供給装置９０３は、原子発振器１０を有し、Ｅ系のクロック信号を生成する。クロック供給装置９０３内の原子発振器１０は、セシウムを用いた原子発振器を含むマスタークロック９０８，９０９からのより高精度なクロック信号と同期して、クロック信号を生成する。

ＳＤＨ装置９０４は、クロック供給装置９０３からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行うとともに、Ｅ系のクロック信号を主信号に重畳し、下位のクロック供給装置９０５に伝送する。クロック供給装置９０５は、クロック供給装置９０１，９０３からのクロック信号を受信し、その受信したクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。

クロック供給装置９０５は、通常、クロック供給装置９０１からのＮ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。そして、Ｎ系に異常が発生した場合、クロック供給装置９０５は、クロック供給装置９０３からのＥ系のクロック信号に同期して、クロック信号を生成する。このようにＮ系からＥ系に切り換えることにより、安定したクロック供給を担保し、クロックパス網の信頼性を高めることができる。ＳＤＨ装置９０６は、クロック供給装置９０５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。同様に、ＳＤＨ装置９０７は、クロック供給装置９０５からのクロック信号に基づいて、主信号の送受信を行う。これにより、Ｃ局の装置をＡ局またはＢ局の装置と同期させることができる。

本実施形態に係る周波数信号生成システムは、クロック伝送システムに限定されない。周波数信号生成システムは、原子発振器が搭載され、原子発振器の周波数信号を利用する各種の装置および複数の装置から構成されるシステムを含む。

本実施形態に係る周波数信号生成システムは、例えば、スマートフォン、タブレット端末、時計、携帯電話機、デジタルスチルカメラ、液体吐出装置（例えばインクジェットプリンター）、パーソナルコンピューター、テレビ、ビデオカメラ、ビデオテープレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電子辞書、電卓、電子ゲーム機器、ワードプロセッサー、ワークステーション、テレビ電話、防犯用テレビモニター、電子双眼鏡、ＰＯＳ（point of sales）端末、医療機器（例えば電子体温計、血圧計、血糖計、心電図計測装置、超音波診断装置、電子内視鏡、心磁計）、魚群探知機、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System）周波数標準器、各種測定機器、計器類（例えば、自動車、航空機、船舶の計器類）、フライトシミュレーター、地上デジタル放送システム、携帯電話基地局、移動体（自動車、航空機、船舶等）であってもよい。

本発明は、本願に記載の特徴や効果を有する範囲で一部の構成を省略したり、各実施形態や変形例を組み合わせたりしてもよい。

本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

２，４，６…空隙、１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７…原子発振器、３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３４ｄ，３４ｅ，３４ｆ，３４ｇ…外表面、９０…クロック伝送システム、１００…光源ユニット、１１０…ペルチェ素子、１２０…光源、１３０…温度センサー、１４０…光源容器、１５０…光源基板、２００…光学系ユニット、２１０…減光フィルター、２２０…レンズ、２３０…１／４波長板、２４０…ホルダー、２５０…貫通孔、３００…原子セルユニット、３１０…原子セル、３１２…第１空間、３１４…第２空間、３１６…連通孔、３２０…受光素子、３２２…温度センサー、３２４…コイル、３３０…第１保持部材、３３０ａ，３３０ｂ…貫通孔、３３１…ねじ、３３２…第２保持部材、３３３…ねじ、３４０…第１原子セル容器、３４１…第１角部、３４２…第２角部、３４３…第３角部、３４４…第４角部、３４５…壁部、３４６…伝熱部材、３５０…第１位置決め部材、３５２…第１ブロック、３５２ａ…ブロック基部、３５２ｂ，３５２ｃ…ブロック壁部、３５４…第２ブロック、３５４ａ…ブロック基部、３５４ｂ，３５４ｃ…ブロック壁部、３５６…接続部、３５７…第１固定構造部、３５７ａ…ねじ穴、３５７ｂ…ねじ、３５８…第２固定構造部、３５８ａ…ねじ穴、３５８ｂ…ねじ、３６０…第２位置決め部材、３６２…第３ブロック、３６２ａ…ブロック基部、３６２ｂ，３６２ｃ…ブロック壁部、３６４…第４ブロック、３６４ａ…ブロック基部、３６４ｂ，３６４ｃ…ブロック壁部、３６６…接続部、３６９…スペーサー、３７０…第２原子セル容器、３７０ａ…貫通孔、３７２…固定部、３７４…ねじ、３７６…断熱部材、３８０…ヒーターユニット、３８１…加熱素子、３８２…ヒーター容器、３８３…ヒーター蓋部、３８３ａ…貫通孔、３８４…ヒーター基部、３８４ａ…貫通孔、３８５，３８６，３８７…断熱部材、３８８ａ…第１部分、３８８ｂ…第２部分、３８９…ねじ、３９０…ペルチェ素子、３９２…伝熱部材、４００，４００ａ，４００ｂ…支持部材、４０２…固定端、４０４…自由端、４１０…原子セル支持部、４１２…貫通孔、４２０…光源支持部、４２２…貫通孔、
４４０…突起、４４２…ねじ、４４４…対向部分、５００…制御ユニット、５０２…回路基板、５０３…貫通孔、５０４…リードピン、５１０…温度制御部、５２０…光源制御部、５３０…磁場制御部、５４０…温度制御部、６００…外容器、６０２…ねじ、６１０…外基部、６１１…台座部、６１２…第１外容器面、６１２ａ…第１領域、６１２ｂ…第２領域、６１２ｃ…第３領域、６１４…伝熱部材、６１６…対向部分、６２０…外蓋部、６２２…第２外容器面、６３０…低熱伝導率部材、６３２…第３外容器面、９０１…クロック供給装置、９０２…ＳＤＨ装置、９０３…クロック供給装置、９０４…ＳＤＨ装置、９０５…クロック供給装置、９０６，９０７…ＳＤＨ装置、９０８，９０９…マスタークロック

Claims (8)

1. 光を出射する光源と、前記光源を第１の温度に制御する第１温度制御素子と、を有する光源ユニットと、
   アルカリ金属原子が収容され、前記光源から出射された光が入射する原子セルと、前記原子セルを前記第１の温度とは異なる第２の温度に制御する第２温度制御素子と、を有する原子セルユニットと、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとを収容し、第１面と、前記第１面とは異なる第２面と、を有する容器と、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとが配置される基板と、
   を含み、
   前記光源ユニットと前記第１面とは、接続され、
   前記光源ユニットと前記第２面との間には、空隙があり、
   前記原子セルユニットと前記第２面とは、接続され、
   前記原子セルユニットと前記第１面との間には、空隙があり、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとの間の、前記基板を介する経路の熱抵抗は、前記光源ユニットと前記第１面との間の熱抵抗、および前記原子セルユニットと前記第２面との間の熱抵抗よりも高い、原子発振器。
2. 請求項１において、
   前記第１面と前記第２面とは、対向している、原子発振器。
3. 請求項１または２において、
   前記容器は、
   前記第１面を有する第１部材と、
   前記第２面を有する、前記第１部材とは別体の第２部材と、
   を含む、原子発振器。
4. 請求項３において、
   前記第１部材と前記第２部材との間に、前記第１部材の熱伝導率および前記第２部材の
   熱伝導率よりも熱伝導率が低い第３部材を含む、原子発振器。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項において、
   前記基板は、前記第１面に配置され、
   前記基板と前記第１面との間には、伝熱部材が配置されている、原子発振器。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項において、
   前記原子セルユニットは、前記原子セルを収容する原子セル容器を有し、
   前記原子セル容器と前記基板との間には、断熱部材が配置されている、原子発振器。
7. 請求項１ないし６のいずれか１項において、
   前記光源ユニットと前記容器とは、前記第１面のみで接続され、
   前記原子セルユニットと前記容器とは、前記第２面のみで接続されている、原子発振器。
8. 原子発振器を含む周波数信号生成システムであって、
   前記原子発振器は、
   光を出射する光源と、前記光源を第１の温度に制御する第１温度制御素子と、を有する光源ユニットと、
   アルカリ金属原子が収容され、前記光源から出射された光が入射する原子セルと、前記原子セルを前記第１の温度とは異なる第２の温度に制御する第２温度制御素子と、を有する原子セルユニットと、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとを収容し、第１面と、前記第１面とは異なる第２面と、を有する容器と、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとが配置される基板と、
   を含み、
   前記光源ユニットと前記第１面とは、接続され、
   前記光源ユニットと前記第２面との間には、空隙があり、
   前記原子セルユニットと前記第２面とは、接続され、
   前記原子セルユニットと前記第１面との間には、空隙があり、
   前記光源ユニットと前記原子セルユニットとの間の、前記基板を介する経路の熱抵抗は、前記光源ユニットと前記第１面との間の熱抵抗、および前記原子セルユニットと前記第２面との間の熱抵抗よりも高い、周波数信号生成システム。

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