微制造传感器中的扩展信号路径制造技术

本申请案涉及微制造传感器中的扩展信号路径。微制造传感器(100)包含传感器单元(102)中的第一反射器(122)及第二反射器(124)，所述第一反射器(122)及第二反射器(124)通过穿过所述传感器单元(102)中的传感器腔(114)的腔路径段(126)而分离。信号窗(110)是所述传感器单元(102)的一部分。信号发射器(104)及信号检测器(106)安置在所述传感器腔(114)外。所述信号发射器(104)通过延伸穿过所述信号窗(110)的发射器路径段(125)而与所述第一反射器(122)分离。所述第二反射器(124)通过延伸穿过所述信号窗(110)的检测器路径段(127)而与所述信号检测器(106)分离。

Extended signal path in micromanufacturing sensors

The application involves an extended signal path in a micromanufacturing sensor. The micro manufacturing sensor (100) includes a first reflector (122) and a two reflector (124) in the sensor unit (102), and the first reflector (122) and the two reflector (124) are separated by passing through the cavity path segment (126) of the sensor cavity (114) in the sensor unit (102). The signal window (110) is part of the sensor unit (102). The signal transmitter (104) and the signal detector (106) are disposed outside the sensor cavity (114). The signal transmitter (104) is separated from the first reflector (122) by extending the transmitter path segment (125) passing through the signal window (110). The second reflector (124) is separated from the signal detector (106) by extending the detector path segment (127) through the signal window (110).

【技术实现步骤摘要】
微制造传感器中的扩展信号路径
本专利技术涉及微制造传感器的领域。
技术介绍
例如微制造原子时钟及微制造原子磁力计等微制造传感器通过使组件垂直地集成而高效地组装。激光信号源通常位于碱蒸气光学腔下方；光学腔具有用于顶板及底板的窗以允许激光穿过。光电检测器位于光学腔上方，使得信号路径垂直地延伸穿过光学腔。此垂直组件集成的缺点是穿过碱蒸气的信号路径由光学腔的顶板与底板之间的单元主体的厚度界定，所述厚度通常为约1毫米，因而不合意地限制来自传感器的信号。另一缺点是微制造传感器的总体高度为不合意地大的，因而通常妨碍在微型或手持式应用中的使用。增加单元主体的厚度的设计使与总体高度相关联的问题加剧。
技术实现思路
下文呈现简化
技术实现思路
，以便提供对本专利技术的一或多个方面的基本理解。此
技术实现思路
并非本专利技术的扩展性概述，且既不打算识别本专利技术的关键或紧要元件，也不打算划定其范围。而是，本
技术实现思路
的主要目的是以简化形式呈现本专利技术的一些概念作为稍后所呈现的更详细说明的前言。一种微制造传感器包含传感器单元、信号发射器及信号检测器。所述传感器单元包含附接到信号窗的单元主体，其中传感器腔至少部分地由所述单元主体及所述信号窗限界。传感器流体材料安置在所述传感器腔中。第一反射器及第二反射器安置在所述传感器单元中、通过穿过所述传感器腔的腔路径段而分离。所述信号发射器及所述信号检测器安置在所述传感器腔外。所述信号发射器通过发射器路径段而与所述第一反射器分离。所述信号检测器通过检测器路径段而与所述第二反射器分离。附图说明图1是实例性微制造传感器的横截面。图2A到图2H是在实例性形成方法的各阶段中所描绘的微制造传感器的传感器单元的横截面。图3A到图3D是在另一实例性形成方法的各阶段中所描绘的微制造传感器的传感器单元的横截面。图4A到图4E是在又一实例性形成方法的各阶段中所描绘的微制造传感器的传感器单元的横截面。图5是另一实例性微制造传感器的横截面。图6是另一实例性微制造传感器的横截面。图7是另一实例性微制造传感器的横截面。图8是另一实例性微制造传感器的横截面。具体实施方式参考附图描述本专利技术。所述各图未按比例绘制且其仅为图解说明本专利技术而提供。下文参考用于图解说明的实例性应用来描述本专利技术的数个方面。应理解，陈述众多特定细节、关系及方法以提供对本专利技术的理解。然而，相关领域的技术人员将容易地认识到，可在不使用所述特定细节中的一或多者或者使用其它方法的情况下实践本专利技术。在其它例子中，未详细展示众所周知的结构或操作以避免使本专利技术模糊。本专利技术不限于动作或事件的所图解说明次序，因为一些动作可以不同次序发生及/或与其它动作或事件同时发生。此外，并非需要所有所图解说明动作或事件来实施根据本专利技术的方法。一种微制造传感器包含传感器单元、信号发射器及信号检测器。所述传感器单元包含附接到信号窗的单元主体，其中传感器腔至少部分地由所述单元主体及所述信号窗限界。所述传感器单元可包含与所述信号窗相对地附接到所述单元主体的顶板，使得所述传感器腔由所述单元主体、所述信号窗及所述顶板限界。另一选择为，所述单元主体可与所述信号窗相对地限界所述传感器腔，使得所述传感器腔由所述单元主体及所述信号窗限界。所述传感器腔具有垂直于所述信号窗的内表面的厚度，所述信号窗界定所述传感器腔的边界的一部分。传感器流体材料安置在所述传感器腔中。所述传感器流体材料可包含所述传感器流体(例如碱金属，可能地为铯)的凝结相。所述传感器流体材料可包含所述传感器流体与惰性材料的化合物。此化合物的实例为叠氮化铯。第一反射器及第二反射器安置在所述传感器单元中、通过穿过所述传感器腔的腔路径段而分离，所述腔路径段基本上平行于所述信号窗的内表面。所述信号发射器安置在所述传感器腔外，且经配置以通过所述信号窗将信号发射到所述第一反射器。所述信号检测器安置在所述传感器腔外，且经配置以通过所述信号窗接收来自所述第二反射器的信号。所述第一反射器经配置以将来自所述信号发射器的所述信号反射到所述第二反射器。所述第二反射器经配置以将来自所述第一反射器的所述信号反射到所述信号检测器。所述第一反射器与所述第二反射器之间的所述腔路径段大于所述传感器腔的厚度，所述厚度垂直于所述信号窗。将所述信号路径配置为包含位于所述第一反射器与所述第二反射器之间的所述腔路径段，所述腔路径段位于所述传感器腔中，与垂直于所述信号窗的常规信号路径配置相比，此有利地增加了穿过所述传感器腔的所述信号路径的长度。图1是实例性微制造传感器的横截面。举例来说，微制造传感器100可为微制造原子磁力计或微制造原子时钟。微制造传感器100包含传感器单元102、信号发射器104及信号检测器106。传感器单元102包含附接到信号窗110的单元主体108。在本实例中，传感器单元102进一步包含与信号窗110相对地附接到单元主体108的顶板112。传感器腔114由单元主体108、信号窗110及顶板112围封。传感器流体材料116可安置在传感器腔114中，图1中描绘为呈凝结相的铯金属。传感器腔114在垂直于信号窗110的内表面120的方向上具有小于2毫米的厚度118；内表面120界定传感器腔114的边界的一部分。传感器单元102包含通过传感器腔114中的腔路径段126而分离的第一反射器122及第二反射器124；腔路径段126的长度128大于传感器腔114的厚度118。在本实例中，第一反射器122及第二反射器124由单元主体108的倾斜侧壁提供。任选信号调节元件130可邻近于信号窗110而安置。另一选择为，任选信号调节元件130可集成到信号窗110中。信号路径132在图1中由虚线描绘。信号路径132包含腔路径段126、发射器路径段125及检测器路径段127。发射器路径段125从信号发射器104穿过信号窗110及信号调节元件130(如果存在)延伸到第一反射器122。检测器路径段127从第二反射器124穿过信号窗110延伸到信号检测器106。具有包含腔路径段126的信号路径132的微制造传感器100的配置可通过提供信号与传感器腔114中的传感器流体的较长相互作用长度而有利地提高性能。信号发射器104可为光学信号发射器，例如激光器，可能地为垂直腔表面发射激光器(VCSEL)。另一选择为，信号发射器104可为太赫兹发射器、微波发射器或其它电磁辐射源。其它形式的信号发射器(例如，声信号发射器)在本实例的范围内。信号检测器106可为适用于由信号发射器104提供的信号的光电二极管或其它检测器。信号发射器104及信号检测器106可安置在具有支座结构136的基底支撑结构134上。信号窗110包含将来自信号发射器104的信号透射到第一反射器122及来自第二反射器124的信号透射到信号检测器106的材料。举例来说，信号窗110可包含光学透明材料，例如玻璃、石英或蓝宝石。信号窗110可进一步包含提供信号窗110的抗反射、粘合及其它性质的一或多个层。举例来说，信号调节元件130可包含四分之一波长圆形偏振元件。单元主体108可包含适用于传感器单元102的结构完整性的结构材料，例如晶体硅、玻璃或金属。在本实例中，第一反射器122及第二反射器124由传感器腔114中的单元主体108的平坦反射性表面提供。第一反射器122及第二反射器12本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微制造传感器，其包括：传感器单元，其包括：单元主体；信号窗，其附接到所述单元主体，其中所述单元主体及所述信号窗至少部分地围封传感器腔；第一反射器；及第二反射器，其通过位于所述传感器腔中的腔路径段而与所述第一反射器分离；信号发射器，其安置在所述传感器腔外且通过延伸穿过所述信号窗的发射器路径段而与所述第一反射器分离；及信号检测器，其安置在所述传感器腔外且通过延伸穿过所述信号窗的检测器路径段而与所述第二反射器分离。

【技术特征摘要】
2016.11.10 US 15/348,9661.一种微制造传感器，其包括：传感器单元，其包括：单元主体；信号窗，其附接到所述单元主体，其中所述单元主体及所述信号窗至少部分地围封传感器腔；第一反射器；及第二反射器，其通过位于所述传感器腔中的腔路径段而与所述第一反射器分离；信号发射器，其安置在所述传感器腔外且通过延伸穿过所述信号窗的发射器路径段而与所述第一反射器分离；及信号检测器，其安置在所述传感器腔外且通过延伸穿过所述信号窗的检测器路径段而与所述第二反射器分离。2.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中：所述单元主体包括单晶硅；所述第一反射器由所述单元主体的第一结晶平面界定；且所述第二反射器由所述单元主体的第二结晶平面界定。3.根据权利要求2所述的微制造传感器，其中：所述单元主体具有偏离<100>定向约9.7°的晶体定向；所述第一反射器由所述单元主体的第一<111>结晶平面界定；所述第一反射器与所述信号窗成约45°的角度；且所述第二反射器由所述单元主体的第二<111>结晶平面界定；且所述第二反射器与所述信号窗成约45°的角度。4.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中所述传感器单元在所述传感器腔中包括铯。5.根据权利要求1所述的微制造传感器，其进一步包括安置在所述信号发射器与所述传感器腔之间的四分之一波长圆形偏振器。6.根据权利要求1所述的微制造传感器，其进一步包括安置在所述传感器腔外的泵发射器，且其中所述传感器单元进一步包括第三反射器，其中所述泵发射器通过泵路径的与所述腔路径段相交的泵路径段而与所述第三反射器分离。7.根据权利要求1所述的微制造传感器，其进一步包括安置在所述信号发射器与所述第一反射器之间的光学聚焦元件。8.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中所述传感器单元包括与所述信号窗相对地附接到所述单元主体的顶板。9.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中所述传感器主体跨越所述传感器腔与所述信号窗相对地延伸，使得所述传感器腔由所述单元主体及所述信号窗限界。10.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中所述第一反射器包括第一涂层，且所述第二反射器包括第二涂层。11.根据权利要求1所述的微制造传感器，其中：所述腔路径段是第一腔路径段，且所述传感器单元进一步包括：第三反射器；及第四反射器，其通过位于所述传感器腔中的第二腔路径段而与所述第三反射器分离；所述信号发射器是第一信号发射器，所述发射器路径段是第一发射器路径段，且所述微制造传感器进一步包括第二信号发射器，所述第二信号发射器安置在所述传感器腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗兹贝·帕尔萨，威廉·弗伦奇，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US