[发明专利]用于批量制造的原子传感器的折叠光学器件

说明书

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。

背景技术

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。

发明内容

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由硅制造并且第一面板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。