用于批量制造的原子传感器的折叠光学器件制造技术

本发明专利技术涉及用于批量制造的原子传感器的折叠光学器件。提供了一种用于原子传感器的真空室装置的系统和方法。在至少一个实施例中，该装置包括围绕被包围的容积的室壁，该室壁具有第一开口端和与第一开口端相对的第二开口端以及在该室壁的第一开口端上并具有第一表面的第一面板，该第一表面面对被包围的容积并在其内具有第一组衍射光学器件。另外，该装置包括在该室壁的第二开口端上且具有第二表面的第二面板，该第二表面面对被包围的容积并在其内具有第二组衍射光学器件；其中第一组衍射光学器件和第二组衍射光学器件被构造成将在被包围的容积内的至少一个光束沿着预定的光学路径反射。?

【技术实现步骤摘要】
用于批量制造的原子传感器的折叠光学器件相关申请的交叉引用 本申请要求2012年7月12日提交的美国临时申请61/670766的优先权，该临时申请的公开内容通过引用并入本文。
技术介绍
激光冷却原子是一类精确传感器的基础，包括精确时钟、磁力仪、陀螺仪、和加速计。经常，冷原子传感器包括大真空腔，该腔将原子与周围环境隔离开，并提供用于将激光器和光学器件安装到冷原子传感器的本体上的平台。小型化冷原子传感器的最近努力已经在减小尺寸方面取得进展，但是这是基于物理封装，该物理封装要求传统的机加工过程，而这些机加工工程是缓慢且昂贵的。
技术实现思路
提供了一种用于原子传感器的真空室装置的系统和方法。在至少一个实施例中，该装置包括围绕被包围的容积的室壁，该室壁具有第一开口端和与第一开口端相对的第二开口端以及在该室壁的第一开口端上并具有第一表面的第一面板，该第一表面面对被包围的容积并在其内具有第一组衍射光学器件。另外，该装置包括在该室壁的第二开口端上且具有第二表面的第二面板，该第二表面面对被包围的容积并在其内具有第二组衍射光学器件；其中第一组衍射光学器件和第二组衍射光学器件被构造成将在被包围的容积内的至少一个光束沿着预定的光学路径反射。【附图说明】应理解，附图仅描述了示例性实施例并且因此不被认为是限定范围，示例性实施例将通过使用附图被进一步具体和详细地描述，附图中: 图1是根据一个实施例的原子传感器的真空室的透视图； 图2是根据一个实施例的示出单个被折叠的光束和附随的光学器件的真空室的侧视图； 图3是根据一个实施例的多个被折叠的光束的相交的简图； 图4A和4B是根据一个实施例的多个被折叠的光束的相交的侧视图； 图5A-5H图示了根据一个实施例的具有折叠光学器件的原子传感器的批量制造；以及 图6是根据一个实施例的制造原子传感器的方法的流程简图。根据惯常实践，各种描述的特征都不是按比例绘制的，而是绘制成强调与示例性实施例有关的具体特征。【具体实施方式】在下面的具体描述中，参考所示附图，这些附图形成该描述的一部分，并且在附图中通过示例示出了具体的说明性实施例。应该理解，其它的实施例可被利用并且可进行逻辑、机械、和电的改变。而且，附图中和说明书中给出的方法不应被理解为限制各个步骤可被执行的顺序。因此，不应以限制的意义理解下面的具体描述。提供了用于批量制造原子传感器的系统和方法。如下面所描述的，某些原子传感器通过隔离真空内的原子和测量原子的特征来正常工作。例如，所测量的被隔离的原子的振动可被用作计时系统的参考频率。如本公开中已描述的，原子被隔离在真空室内，该真空室可被批量制造。例如，批量制造的真空封装包括由平坦玻璃层覆盖的中空室。激光可通过例如光纤被耦接到该封装中。一组衍射光学器件被设置在玻璃的内表面上。激光光束在它该腔的内表面反射时扩大，然后在穿过原子被捕获的区域之前都是准直的。在至少一个实施例中，三个这样的光束以九十度角相交以捕获并冷却原子。这些光束也能被用于操纵和询问原子以建立原子传感器。图1是原子传感器的批量制造的真空室100的简图。真空室100包括室壁102。室壁102是刚性本体的一部分，该本体包括被包围的容积104，其中被包围的容积104被室壁102围绕。室壁102可由硅、玻璃、或其它刚性材料制造。为了进一步限定真空室100，第一面板106和第二面板108在被包围的容积104的相对端被连接到室壁102，使得由第一面板106，第二面板108和室壁102的组合围封的被包围的容积104是气密的。例如，室壁102具有在室壁102的相对侧的第一开口端和第二开口端。第一面板106被连接到第一开口端且第二面板108被连接到第二开口端从而围绕被包围的容积104并形成气密的内部空间。在至少一个实施例中，第一面板106和第二面板108由玻璃或其它透明材料制造。在一个实施方式中，其中室壁102由娃制造并且第一面板106和第二面板108是玻璃面板,第一面板106和第二面板108在被包围的容积104的相对端被阳极结合到室壁102。替代地，当室壁102由玻璃制造并且第一面板106和第二面板108由玻璃制造时，溶接密封可将第一面板106和第二面板108结合到室壁102。其它的方法也可将第一面板106和第二面板108结合到室壁102，例如粘结剂等。在某些实施例中，由室壁102，第一面板106和第二面板108限定的被包围的容积104用作冷原子传感器的真空封装。当真空室100用作冷原子传感器的一部分时，被包围的容积104包含原子，这些原子由被引入到被包围的容积104内的激光冷却。为了将激光引入到被包围的容积104内，激光在多个光端口 110中之一处被引入。在某些实施例中，光端口110被布置成使得在光端口 110处被引入被包围的容积104的光将以九十度角彼此相交。光可通过从被联接到第一面板106上的光端口的纤维光缆发出激光来被通过光端口 110引入。在替换的实施例中，光也被通过在第二面板108上的光端口耦接。当光被通过第一面板106和第二面板108引入时,通过第一面板106引入的每个光束具有对应的通过第二面板108引入的光束,该对应的光束沿着同一光束路径沿相反方向传播。在另一实施例中,磁线圈112被形成在第一面板106的表面上,其中第一面板106的接触磁线圈112的表面在真空室100的外表面上。而且，在一些实施例中，类似的磁线圈被形成在第二面板108的外表面上。在一些实施方式中，磁线圈112用于形成在通过光端口 110引入的光束相交处的最小磁场(比如，反-海姆赫兹(ant1-Helmholtz)场)。最小磁场将被包围的容积104内的原子指向光束相交的位置，使得原子可通过光束被冷却和捕获。被捕获的原子此时可被监测，作为精确时钟、磁力仪、陀螺仪、和加速计等的一部分。例如，通过第一面板106和第二面板108引入的光束可询问原子以从传感器收集信息。另外，光检测器可被安装在真空室100附近以辅助检测。图2是真空室200的简图，其带有传播通过被包围的容积204的单个被折叠的光束201和形成在第一面板206和第二面板208的内表面上的附随光学器件。在至少一个实施例中，被包围的容积204起图1中的被包围的容积104的作用。同样地，在至少一个实施例中，第一面板206和第二面板208起第一面板106和第二面板108的作用。而且,光端口210在某些实施例中能起光端口 110的作用。如图2中所示，被折叠的光束201被通过在第一面板206上的光端口 210引入被包围的容积204，其中光端口 210被联接到光源203。光源203可以是激光器,纤维光缆,或其它的光源或光传输介质。在某些实施例中，当光束201被通过光端口 210发射到被包围的容积204内时，光束201从第一面板206和第二面板208上的表面反射以形成被折叠的光束201。而且,第一面板206和第二面板208的内表面的被被折叠的光束201接触的部分被构造带有衍射光学器件214、216、218和220。衍射光学器件214、216、218和220是第一面板206和第二面板208的内表面上的部分，其衍射和改变被折叠的光束201在该被折叠的光束201传播通过被包围的容积204时的扩大速度。例如，衍射光学器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于原子传感器的真空室（100）装置，该装置包括：室壁（102），其围绕被包围的容积（104），室壁（102）具有第一开口端和与第一开口端相对的第二开口端；第一面板（106），其在室壁（102）的第一开口端上并具有第一表面，第一表面面对被包围的容积（104）并在其内具有第一组衍射光学器件；以及第二面板（108），其在室壁（102）的第二开口端上并具有第二表面，第二表面面对被包围的容积（104）并在其内具有第二组衍射光学器件；其中第一组衍射光学器件和第二组衍射光学器件被构造成沿着预定光学路径在被包围的容积（104）内反射至少一个光束。

【技术特征摘要】
2012.07.12 US 61/670,766;2012.10.29 US 13/663,0571.一种用于原子传感器的真空室(100)装置，该装置包括: 室壁(102)，其围绕被包围的容积(104)，室壁(102)具有第一开口端和与第一开口端相对的第二开口端； 第一面板(106)，其在室壁(102)的第一开口端上并具有第一表面，第一表面面对被包围的容积(104)并在其内具有第一组衍射光学器件；以及 第二面板(108)，其在室壁(102)的第二开口端上并具有第二表面，第二表面面对被包围的容积(104)并在其内具有第二组衍射光学器件； 其中第一组衍射光学器件和第二组衍射光学器件被构造成沿着预定光学路径在被包围的容积(104)内反射至少一个光束。2.如权利要求1所述的装置，还包括一个或多个光端口(110)，其构造成将至少一个光束传输入被包围的容积(104),其中光端口(110)包括第一组光端口，...

【专利技术属性】
技术研发人员：R坎普顿，RD霍尔宁，JA里德利，
申请(专利权)人：霍尼韦尔国际公司，
类型：发明
国别省市：