[发明专利]用于具有改善的频率稳定性的蒸气池原子频率参考的设备和方法

说明书

本发明题为“用于具有改善的频率稳定性的蒸气池原子频率参考的设备和方法”。本发明提供了一种芯片级原子钟(CSAC)。所述CSAC包括：温稳物理系统，所述温稳物理系统包括蒸气池和磁场线圈并且包封在磁屏蔽罩中；以及电耦合到所述温稳物理系统的温稳电子电路。

背景技术

使用原子蒸气池的芯片级原子钟(CSAC)在作为频率参考时提供比温控振荡器(TCXO)高多达四个数量级的准确度。与基于冷原子的时钟相比，CSAC更便宜也更小，但频率参考的准确度较低。需要提高CSAC在温度下的稳定性，从而延长与主频率参考的同步之间所需的时间段。

发明内容

提供了芯片级原子钟(CSAC)。该CSAC包括：温稳物理系统，该温稳物理系统包括蒸气池和磁场线圈且包封在磁屏蔽罩中；以及电耦合到温稳物理系统的温稳电子电路。

附图说明

应当理解，附图仅示出示例性实施方案并且因此不被视为在范围上进行限制，将通过使用附图以额外的特征性和细节来描述示例性实施方案，其中：

图1示出了包括温稳电子电路的芯片级原子钟的一个实施方案的框图；

图2示出了温稳电子电路的一个实施方案；

图3A示出了电气系统的一个实施方案的平面图；

图3B示出了包括散热器系统的电气系统的一个实施方案的平面图；

图3C示出了制作温稳物理系统或温稳电子电路的示例性方法；

图3D示出了制作温稳物理系统或温稳电子电路的示例性方法；并且

图4示出了使用蒸气池的改善的芯片级原子钟的一个实施方案的剖视图。

根据惯例，各种所述特征未按比例绘制，而是被绘制来强调与示例性实施方案相关的具体特征。参考字符在整个图和文本中表示类似的元素。

具体实施方式

在以下详细描述中，参考了形成其一部分的附图，并且在附图中以举例说明的方式示出了具体的示例性实施方案。然而，应当理解，可使用其他实施方案，并且可进行结构、机械和电气更改。此外，附图和说明书中呈现的方法不应理解为限制各个步骤可被执行的顺序。因此，以下详细描述不应被理解成具有限制性意义。

原子钟依赖于具有频率分量的光信号，该频率分量引起该原子的电子被刺激到较高的能量水平。使用蒸气池的芯片级原子钟(CSAC)包括(a)物理封装或系统，以及(b)电子电路以用于(i)控制和/或(ii)处理发送至物理系统的部件的数据和/或由物理系统的部件接收的数据。物理系统可以是温度稳定的以降低物理系统部件的温度变化从而降低频率的变化，进而增强频率稳定性；因此，物理系统也可被称为温稳物理系统。然而，电子电路可以不是温度稳定的，从而引起CSAC在环境温度变化时在环境中变得较不准确。为了进一步增强频率稳定性，可对全部或部分电子电路进行温度稳定以降低电子电路部件的温度变化从而进一步降低频率的变化，进而进一步增强频率稳定性。

图1示出了包括温稳电子电路的芯片级原子钟(改善的CSAC)100的一个实施方案的框图。改善的CSAC 100包括温稳物理封装或系统(物理封装或PP)102和温稳电子电路(温稳电子电路(EP))104。任选地，改善的CSAC 100包括非温稳电子电路(温稳电子电路(EP))106。