用于批量制造的原子傳感器的折疊光學(xué)器件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于批量制造的原子傳感器的折疊光學(xué)器件。提供了一種用于原子傳感器的真空室裝置的系統(tǒng)和方法。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括圍繞被包圍的容積的室壁，該室壁具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端以及在該室壁的第一開口端上并具有第一表面的第一面板，該第一表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件。另外，該裝置包括在該室壁的第二開口端上且具有第二表面的第二面板，該第二表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件；其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成將在被包圍的容積內(nèi)的至少一個(gè)光束沿著預(yù)定的光學(xué)路徑反射。
【專利說明】用于批量制造的原子傳感器的折疊光學(xué)器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2012年7月12日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)61/670766的優(yōu)先權(quán)，該臨時(shí)申請(qǐng)的公開內(nèi)容通過引用并入本文。
【背景技術(shù)】
[0002]激光冷卻原子是一類精確傳感器的基礎(chǔ)，包括精確時(shí)鐘、磁力儀、陀螺儀、和加速計(jì)。經(jīng)常，冷原子傳感器包括大真空腔，該腔將原子與周圍環(huán)境隔離開，并提供用于將激光器和光學(xué)器件安裝到冷原子傳感器的本體上的平臺(tái)。小型化冷原子傳感器的最近努力已經(jīng)在減小尺寸方面取得進(jìn)展，但是這是基于物理封裝，該物理封裝要求傳統(tǒng)的機(jī)加工過程，而這些機(jī)加工工程是緩慢且昂貴的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]提供了一種用于原子傳感器的真空室裝置的系統(tǒng)和方法。在至少一個(gè)實(shí)施例中，該裝置包括圍繞被包圍的容積的室壁，該室壁具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端以及在該室壁的第一開口端上并具有第一表面的第一面板，該第一表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件。另外，該裝置包括在該室壁的第二開口端上且具有第二表面的第二面板，該第二表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件；其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成將在被包圍的容積內(nèi)的至少一個(gè)光束沿著預(yù)定的光學(xué)路徑反射。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0004]應(yīng)理解，附圖僅描述了示例性實(shí)施例并且因此不被認(rèn)為是限定范圍，示例性實(shí)施例將通過使用附圖被進(jìn)一步具體和詳細(xì)地描述，附圖中:
圖1是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的原子傳感器的真空室的透視圖；
圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的示出單個(gè)被折疊的光束和附隨的光學(xué)器件的真空室的側(cè)視
圖；
圖3是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)被折疊的光束的相交的簡(jiǎn)圖；
圖4A和4B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的多個(gè)被折疊的光束的相交的側(cè)視圖；
圖5A-5H圖示了根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的具有折疊光學(xué)器件的原子傳感器的批量制造；以及 圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的制造原子傳感器的方法的流程簡(jiǎn)圖。
[0005]根據(jù)慣常實(shí)踐，各種描述的特征都不是按比例繪制的，而是繪制成強(qiáng)調(diào)與示例性實(shí)施例有關(guān)的具體特征。
【具體實(shí)施方式】
[0006]在下面的具體描述中，參考所示附圖，這些附圖形成該描述的一部分，并且在附圖中通過示例示出了具體的說明性實(shí)施例。應(yīng)該理解，其它的實(shí)施例可被利用并且可進(jìn)行邏輯、機(jī)械、和電的改變。而且，附圖中和說明書中給出的方法不應(yīng)被理解為限制各個(gè)步驟可被執(zhí)行的順序。因此，不應(yīng)以限制的意義理解下面的具體描述。
[0007]提供了用于批量制造原子傳感器的系統(tǒng)和方法。如下面所描述的，某些原子傳感器通過隔離真空內(nèi)的原子和測(cè)量原子的特征來正常工作。例如，所測(cè)量的被隔離的原子的振動(dòng)可被用作計(jì)時(shí)系統(tǒng)的參考頻率。如本公開中已描述的，原子被隔離在真空室內(nèi)，該真空室可被批量制造。例如，批量制造的真空封裝包括由平坦玻璃層覆蓋的中空室。激光可通過例如光纖被耦接到該封裝中。一組衍射光學(xué)器件被設(shè)置在玻璃的內(nèi)表面上。激光光束在它該腔的內(nèi)表面反射時(shí)擴(kuò)大，然后在穿過原子被捕獲的區(qū)域之前都是準(zhǔn)直的。在至少一個(gè)實(shí)施例中，三個(gè)這樣的光束以九十度角相交以捕獲并冷卻原子。這些光束也能被用于操縱和詢問原子以建立原子傳感器。
[0008]圖1是原子傳感器的批量制造的真空室100的簡(jiǎn)圖。真空室100包括室壁102。室壁102是剛性本體的一部分，該本體包括被包圍的容積104，其中被包圍的容積104被室壁102圍繞。室壁102可由硅、玻璃、或其它剛性材料制造。為了進(jìn)一步限定真空室100，第一面板106和第二面板108在被包圍的容積104的相對(duì)端被連接到室壁102，使得由第一面板106，第二面板108和室壁102的組合圍封的被包圍的容積104是氣密的。例如，室壁102具有在室壁102的相對(duì)側(cè)的第一開口端和第二開口端。第一面板106被連接到第一開口端且第二面板108被連接到第二開口端從而圍繞被包圍的容積104并形成氣密的內(nèi)部空間。在至少一個(gè)實(shí)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。在一個(gè)實(shí)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在被包圍的容積104的相對(duì)端被陽極結(jié)合到室壁102。替代地，當(dāng)室壁102由玻璃制造并且第一面板106和第二面板108由玻璃制造時(shí)，溶接密封可將第一面板106和第二面板108結(jié)合到室壁102。其它的方法也可將第一面板106和第二面板108結(jié)合到室壁102，例如粘結(jié)劑等。
[0009]在某些實(shí)施例中，由室壁102，第一面板106和第二面板108限定的被包圍的容積104用作冷原子傳感器的真空封裝。當(dāng)真空室100用作冷原子傳感器的一部分時(shí)，被包圍的容積104包含原子，這些原子由被引入到被包圍的容積104內(nèi)的激光冷卻。為了將激光引入到被包圍的容積104內(nèi)，激光在多個(gè)光端口 110中之一處被引入。在某些實(shí)施例中，光端口110被布置成使得在光端口 110處被引入被包圍的容積104的光將以九十度角彼此相交。光可通過從被聯(lián)接到第一面板106上的光端口的纖維光纜發(fā)出激光來被通過光端口 110引入。在替換的實(shí)施例中，光也被通過在第二面板108上的光端口耦接。當(dāng)光被通過第一面板106和第二面板108引入時(shí),通過第一面板106引入的每個(gè)光束具有對(duì)應(yīng)的通過第二面板108引入的光束,該對(duì)應(yīng)的光束沿著同一光束路徑沿相反方向傳播。
[0010]在另一實(shí)施例中,磁線圈112被形成在第一面板106的表面上,其中第一面板106的接觸磁線圈112的表面在真空室100的外表面上。而且，在一些實(shí)施例中，類似的磁線圈被形成在第二面板108的外表面上。在一些實(shí)施方式中，磁線圈112用于形成在通過光端口 110引入的光束相交處的最小磁場(chǎng)(比如，反-海姆赫茲(ant1-Helmholtz)場(chǎng))。最小磁場(chǎng)將被包圍的容積104內(nèi)的原子指向光束相交的位置，使得原子可通過光束被冷卻和捕獲。被捕獲的原子此時(shí)可被監(jiān)測(cè)，作為精確時(shí)鐘、磁力儀、陀螺儀、和加速計(jì)等的一部分。例如，通過第一面板106和第二面板108引入的光束可詢問原子以從傳感器收集信息。另外，光檢測(cè)器可被安裝在真空室100附近以輔助檢測(cè)。
[0011]圖2是真空室200的簡(jiǎn)圖，其帶有傳播通過被包圍的容積204的單個(gè)被折疊的光束201和形成在第一面板206和第二面板208的內(nèi)表面上的附隨光學(xué)器件。在至少一個(gè)實(shí)施例中，被包圍的容積204起圖1中的被包圍的容積104的作用。同樣地，在至少一個(gè)實(shí)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在某些實(shí)施例中能起光端口 110的作用。如圖2中所示，被折疊的光束201被通過在第一面板206上的光端口 210引入被包圍的容積204，其中光端口 210被聯(lián)接到光源203。光源203可以是激光器,纖維光纜,或其它的光源或光傳輸介質(zhì)。
[0012]在某些實(shí)施例中，當(dāng)光束201被通過光端口 210發(fā)射到被包圍的容積204內(nèi)時(shí)，光束201從第一面板206和第二面板208上的表面反射以形成被折疊的光束201。而且,第一面板206和第二面板208的內(nèi)表面的被被折疊的光束201接觸的部分被構(gòu)造帶有衍射光學(xué)器件214、216、218和220。衍射光學(xué)器件214、216、218和220是第一面板206和第二面板208的內(nèi)表面上的部分，其衍射和改變被折疊的光束201在該被折疊的光束201傳播通過被包圍的容積204時(shí)的擴(kuò)大速度。例如，衍射光學(xué)器件包括反射光的鏡子、反射平行光束的準(zhǔn)直光學(xué)表面、四分之一波片等。衍射光學(xué)器件214、216、218和220還在被包圍的容積204內(nèi)反射被折疊的光束201。例如，光束201被引入被包圍的容積204，此時(shí)光束201入射到衍射光學(xué)器件214上。衍射光學(xué)器件214引起光束201更快速地?cái)U(kuò)大并將被折疊的光束201反射向衍射光學(xué)器件216。擴(kuò)大的光束201從衍射光學(xué)器件214反射，傳播通過被包圍的容積204，并入射到衍射光學(xué)器件216上。衍射光學(xué)器件216準(zhǔn)直光束201，使得被折疊的光束201中的光子彼此平行地行進(jìn)。而且，衍射光學(xué)器件216將準(zhǔn)直后的光束201引向原子207以在被包圍的容積204中的位置處冷卻并捕獲原子207。被準(zhǔn)直的光束201此時(shí)入射到衍射光學(xué)器件218。衍射光學(xué)器件218使光束201開始變窄并將光束201反射到衍射光學(xué)器件220。類似于衍射光學(xué)器件218，衍射光學(xué)器件220使光束201進(jìn)一步變窄并將光束201反射到表面205。
[0013]在某些實(shí)施例中，表面205是四分之一波片和鏡子的組合。當(dāng)表面205是四分之一波片/鏡子的組合時(shí)，光穿過四分之一波片并從鏡子反射并且再一次穿過四分之一波片。四分之一波片/鏡子的組合改變了被折疊的光束201的極化并將被折疊的光束201從衍射光學(xué)器件220、218、216和214反射回通過被包圍的容積204，使得逆向行進(jìn)的被折疊的光束201沿著與向前行進(jìn)的被折疊的光束201相同的路徑且以相同的光束寬度行進(jìn)，除了逆向行進(jìn)和向前行進(jìn)的被折疊的光束201沿不同的方向行進(jìn)。在至少一個(gè)替換的實(shí)施例中，表面205用作第二面板208上的光端口。當(dāng)表面205是光端口時(shí)，逆向行進(jìn)的被折疊的光束201被從第二光源引入被包圍的容積204。當(dāng)逆向行進(jìn)的被折疊的光束201被通過光端口引入時(shí)，逆向行進(jìn)的被折疊的光束201沿著與向前行進(jìn)的被折疊的光束201相同的路徑并以相同的光束寬度行進(jìn)，除了逆向行進(jìn)和向前行進(jìn)的被折疊的光束201沿不同的方向行進(jìn)。逆向和向前行進(jìn)的光束201輔助捕獲和冷卻位于被包圍的容積204中心處的原子。
[0014]圖3是在被包圍的容積內(nèi)傳播的多個(gè)被折疊的光束301-1-301-3的相交的簡(jiǎn)圖。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，每個(gè)被折疊的光束301-1 - 301-3類似于圖2中的順著附隨的衍射光學(xué)器件214、216、218、和220的被折疊的光束201地傳播。不過，被折疊的光束301-1 —301-3在不同的位置被引入被包圍的容積，使得被折疊的光束301-1 - 301-3同時(shí)在交點(diǎn)330彼此相交，此時(shí)被折疊的光束301-1 — 301-3在被包圍的容積內(nèi)的交點(diǎn)330處以正交方向傳播。在某些示例性實(shí)施例中，原子被放置在交點(diǎn)330處，在那里被折疊的光束301-1 -301-3捕獲和冷卻原子。
[0015]圖4A和4B是多個(gè)被折疊的光束401-1 — 401-3的相交的第一側(cè)視圖400和第二側(cè)視圖405的簡(jiǎn)圖。在至少一個(gè)實(shí)施例中，多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3起圖3中的多個(gè)被折疊的光束301-1 - 301-3的作用。如在圖4A中的第一側(cè)視圖400所示，多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3在第一平坦表面406和第二平坦表面408之間被反射，其中，在一些實(shí)施例中，第一平坦表面406和第二平坦表面408起圖1中的第一面板106和第二面板108的作用。當(dāng)多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3在第一平坦表面406和第二平坦表面408之間反射時(shí)，多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3在交點(diǎn)430相交，其中交點(diǎn)430類似于圖3中的交點(diǎn)。多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3的圖4B的第二側(cè)視圖405在不同角度示出了多個(gè)被折疊的光束，以更清楚地示出多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3如何在交點(diǎn)430彼此相交。在某些實(shí)施例實(shí)施例中，原子被放置在交點(diǎn)430，在那里多個(gè)被折疊的光束401-1 - 401-3捕獲并冷卻原子。
[0016]圖5A-5H圖示了用于制造具有折疊光學(xué)器件的原子傳感器的一種示例性批量過程。在如圖5A中500所示的某些實(shí)施例中，被包圍的容積504被形成在剛性本體內(nèi)，該本體例如是不透明的晶片502，其可由例如硅組成。在某些實(shí)施例中，晶片502具有厘米量級(jí)的厚度并且為了形成在晶片502內(nèi)的多個(gè)被包圍的容積504，使用了超聲波加工機(jī)床532。超聲波加工機(jī)床532具有多個(gè)齒533，每個(gè)齒都單獨(dú)地對(duì)應(yīng)要在晶片502內(nèi)被形成的不同的被包圍的容積504。超聲波加工機(jī)床532在存在磨料的情況下以超聲速度在晶片502的表面上振動(dòng)多個(gè)齒533。多個(gè)齒533是有研磨作用的并且磨去晶片502的表面的一部分以形成多個(gè)被包圍的容積504。在替換的實(shí)施例中，多個(gè)被包圍的容積504通過在晶片502的表面上的深反應(yīng)離子蝕刻形成。
[0017]如圖5B描述的,在552,衍射光學(xué)器件514被形成在第一透明面板506,例如玻璃晶片，的表面上。在至少一個(gè)實(shí)施例中，衍射光學(xué)器件514通過標(biāo)準(zhǔn)光平版印刷程序被印入第一透明面板506。在一些實(shí)施例實(shí)施方式中，衍射光學(xué)器件514起圖2中的衍射光學(xué)器件214、216、218 和 220 的作用。
[0018]而且，如在圖5C中554所示，第一透明面板506和第二透明面板508被結(jié)合到晶片502,如在圖5C中所不。第二透明面板508以與對(duì)于第一透明面板506的前面描述相同的方式被形成。因此，第一透明面板506和第二透明面板508具有蝕刻在它們各自的面對(duì)晶片502的表面內(nèi)的衍射光學(xué)器件514。第一透明面板506和第二透明面板508的具有衍射光學(xué)器件514的表面被使用陽極鍵合結(jié)合到晶片502，其中第一透明面板506和第二透明面板508被結(jié)合到晶片502的相對(duì)側(cè)。在替換的實(shí)施例中，其中晶片502是由玻璃而不是硅制造的，第一透明面板506和第二透明面板508被使用溶接密封結(jié)合到晶片502。溶接密封或陽極鍵合都提供了被包圍的容積504的氣密密封。在某些實(shí)施例中，第一透明面板506和第二透明面板508在真空環(huán)境中被密封到晶片502，以密封在被包圍的容積504中的真空。
[0019]如在圖的556所示，磁線圈512被形成在第一透明面板506和第二透明面板508的外表面上，該外表面不被結(jié)合到晶片502。在某些實(shí)施例中，磁線圈512起圖1中的磁線圈112的作用。
[0020]在圖5E中的558，第一覆蓋層534被制造。第一覆蓋層534保護(hù)原子傳感器并提供了用于物理連接原子傳感器到其它設(shè)備的界面。在某些實(shí)施例中，第一覆蓋層534由硅或其它剛性材料制造。在第一覆蓋層534的制造過程中，補(bǔ)充磁線圈513可被設(shè)置在第一覆蓋層534上。在至少一個(gè)實(shí)施方式中，第二覆蓋層536也被制造，如在圖5F的560所示。在至少一個(gè)示例中，第一覆蓋層534和第二覆蓋層536使用類似的制造工藝制造。替換地，第一覆蓋層534和第二覆蓋層536用不同的工藝制造。
[0021]在一個(gè)實(shí)施例中，第一覆蓋層534和第二覆蓋層536都可被制造為包括補(bǔ)充磁線圈513。如在圖5F中所示，第二覆蓋層536可還被制造為在第二覆蓋層536的與包含補(bǔ)充磁線圈513的一側(cè)相對(duì)的一側(cè)上包括金屬化層540。金屬化層540用作MEMS傳感器的支撐件，該傳感器可被附接到包含被包圍的容積504的原子傳感器。
[0022]如在圖5G的562所示，第二覆蓋層536具有形成在其內(nèi)的光端口 510。在至少一個(gè)實(shí)施例中，光端口 510被通過深反應(yīng)離子蝕刻或能形成光端口 510的其它方法形成。在某些實(shí)施方式中，光端口 510起圖1的光端口 110的作用。在替換的實(shí)施例中，第一覆蓋層534也類似于第二覆蓋層536地具有形成在其內(nèi)的光端口和/或形成在其上的金屬環(huán)層。
[0023]在圖5H的564處，第一覆蓋層534，第二覆蓋層536，以及第一透明面板506、第二透明面板508和晶片502的組合被單一化為單獨(dú)的部件，其每一個(gè)都與特定的原子傳感器501-1、501-2和501-3相關(guān)聯(lián)。例如，單一化由切割、鋸切等執(zhí)行。當(dāng)不同的部件已被單一化時(shí)，第一覆蓋層534和第二覆蓋層536被結(jié)合到被單一化的且被結(jié)合的第一透明面板506，第二透明面板508和晶片502的組合，這些組合對(duì)應(yīng)于各個(gè)原子傳感器501_1、501_2和501-3。例如，第一覆蓋層534的單一化部分被結(jié)合到被單一化的第二透明面板508，而第二覆蓋層536的單一化部分被結(jié)合到單一化的第一透明面板506。在至少一個(gè)實(shí)施例中，第一覆蓋層534和第二覆蓋層536被通過熱壓縮結(jié)合，這將單一化的第一覆蓋層534的表面和包含補(bǔ)充磁線圈513的單一化的第二覆蓋層536結(jié)合到單一化的第一透明面板506的表面和包含磁線圈512的單一化的第二透明面板508。在至少一個(gè)實(shí)施例中，熱壓縮通過垂直隆起542將不同的表面彼此結(jié)合，這通過應(yīng)用壓力和熱將表面結(jié)合在一起。被單一化的第一覆蓋層534與被單一化的第二覆蓋層536與單一化的第一透明面板506和第二透明面板508的結(jié)合形成了批量制造的各個(gè)原子傳感器501-1、501-2和501-3。
[0024]圖6是圖示用于制造真空室的方法600的流程簡(jiǎn)圖。方法600行進(jìn)到602，在那里被包圍的容積被形成在剛性本體內(nèi)，其中被包圍的容積具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端。例如，超聲波加工機(jī)床能通過磨去娃晶片的表面的一部分來在娃晶片內(nèi)形成容積。替換地，被包圍的容積可通過在硅晶片的表面上的深反應(yīng)離子蝕刻來形成。
[0025]方法600行進(jìn)到604，在那里第一面板被形成，其中第一面板具有基本上平坦的表面，該表面內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件。類似地，方法600行進(jìn)到606，在那里第二面板被形成，其中第二面板具有基本上平坦的表面，該表面內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件。例如，衍射光學(xué)器件可被印入第一和第二面板的表面，其中第一和第二面板是玻璃晶片。
[0026]方法600行進(jìn)到608，在那里第一面板被附接到第一開口端使得第一面板的基本上平坦的表面面向被包圍的容積。另外，方法600行進(jìn)到610，在那里第二面板被附接到第二開口端，使得第二面板的基本上平坦的表面面對(duì)被包圍的容積，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成在被包圍的容積內(nèi)反射至少一個(gè)光束。例如，第一面板和第二面板的具有衍射光學(xué)器件的表面能被使用陽極鍵合結(jié)合到由硅制作的剛性本體，其中第一面板和第二面板被結(jié)合到剛性本體的相對(duì)側(cè)。在替換的實(shí)施例中，其中剛性本體由玻璃而不是硅制造，第一面板和第二面板使用溶接密封被結(jié)合到剛性本體。溶接密封或陽極鍵合給被包圍的容積提供氣密密封。
[0027]示例實(shí)施例
示例I包括用于原子傳感器的真空室裝置，該裝置包括:室壁，其圍繞被包圍的容積，室壁具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端；第一面板，其在室壁的第一開口端上并具有第一表面，該第一表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件；和第二面板，其在室壁的第二開口端上并具有第二表面，第二表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件；其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成沿著預(yù)定光學(xué)路徑在被包圍的容積內(nèi)反射至少一個(gè)光束。
[0028]示例2包括示例I的裝置,還包括一個(gè)或多個(gè)光端口，其構(gòu)造成將至少一個(gè)光束傳輸入被包圍的容積。
[0029]示例3包括示例2的裝置，其中光端口包括第一組光端口，其通過第一面板將第一組光束傳輸入被包圍的容積；和第二組光端口，其通過第二面板將第二組光束傳輸入被包圍的容積，其中第一組光束和第二組光束沿著所述光學(xué)路徑但沿相反方向在被包圍的容積內(nèi)傳播。
[0030]示例4包括示例1-3中任一個(gè)的裝置，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成將至少一個(gè)光束引向被包圍的容積內(nèi)包含原子的位置。
[0031]示例5包括示例4的裝置，其中至少一個(gè)光束包括多個(gè)光束，這些光束在包含原子位置正交地相交。
[0032]示例6包括示例4-5中任一項(xiàng)的裝置，還包括在第一和第二面板中至少一個(gè)的外表面上的至少一個(gè)磁線圈，其中該至少一個(gè)磁線圈產(chǎn)生在包含原子位置的減弱的磁場(chǎng)。
[0033]不例7包括不例1-6中任一項(xiàng)的裝置,其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件包括下列中的至少一個(gè):構(gòu)造成反射至少一個(gè)光束的鏡子；構(gòu)造成準(zhǔn)直和反射至少一個(gè)光束的準(zhǔn)直光學(xué)表面；和構(gòu)造成改變至少一個(gè)光束的極化并反射該至少一個(gè)光束的四分之一波片。
[0034]示例8包括示例7的裝置，其中四分之一波片反射該至少一個(gè)光束通過被包圍的容積，使得其沿著所述光學(xué)路徑向回傳播。
[0035]示例9包括示例1-8中任一項(xiàng)的裝置，其中第一面板和第二面板被通過下列中的至少一項(xiàng)結(jié)合到室壁:溶接密封；和陽極鍵合。
[0036]示例10包括示例1-9中任一項(xiàng)的裝置，還包括第一覆蓋層和第二覆蓋層，其中第一覆蓋層被附接到第一面板而第二覆蓋層被附接到第二面板。
[0037]示例11包括示例10的裝置，其中第一覆蓋層和第二覆蓋層中的至少一個(gè)包括至少一個(gè)補(bǔ)充磁線圈。
[0038]示例12包括用于制造一個(gè)或多個(gè)真空室的方法，該方法包括:在剛性本體內(nèi)形成至少一個(gè)被包圍的容積，其中至少一個(gè)被包圍的容積具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端；形成具有第一表面和在該第一表面內(nèi)的第一組衍射光學(xué)器件的第一面板；形成具有第二表面和在該第二表面內(nèi)的第二組衍射光學(xué)器件的第二面板；在第一開口端將第一面板附接到剛性本體使得第一表面面對(duì)至少一個(gè)被包圍的容積；并且在第二開口端將第二面板附接到剛性本體使得第二表面面對(duì)至少一個(gè)被包圍的容積，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成沿著至少一個(gè)預(yù)定光學(xué)路徑在至少一個(gè)被包圍的容積內(nèi)反射至少一個(gè)光束。
[0039]示例13包括示例12的方法，其中附接第一面板和附接第二面板包括下列中的至少一個(gè):使用溶接密封結(jié)合；和使用陽極鍵合工藝結(jié)合。
[0040]示例14包括示例12-13中任一項(xiàng)的方法,還包括形成至少一個(gè)光端口，該光端口構(gòu)造成將至少一個(gè)光束傳輸入被包圍的容積。
[0041]示例15包括示例12-14中任一項(xiàng)的方法，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成將至少一個(gè)光束引向在至少一個(gè)被包圍的容積內(nèi)的至少一個(gè)包含原子位置，其中至少一個(gè)光束包括多個(gè)光束，這些光束在至少一個(gè)包含原子位置正交相交。
[0042]示例16包括示例15的方法，還包括在第一和第二面板中至少一個(gè)的外表面上形成至少一個(gè)磁線圈，其中該至少一個(gè)磁線圈產(chǎn)生在至少一個(gè)包含原子位置的減弱的磁場(chǎng)。
[0043]示例17包括示例12-16中任一項(xiàng)的方法，還包括形成第一覆蓋層和第二覆蓋層，其中第一覆蓋層被附接到第一面板而第二覆蓋層被附接到第二面板。
[0044]示例18包括示例12-17中任一項(xiàng)的方法，其中一個(gè)或多個(gè)真空室被單一化為各個(gè)真空室。
[0045]示例19包括原子傳感器，包括:真空室壁，其圍繞被包圍的容積，真空室壁具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端；第一面板，其在真空室壁的第一開口端上并具有第一內(nèi)表面，第一內(nèi)表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件；第二面板，其在真空室壁的第二開口端上并具有第二內(nèi)表面，第二內(nèi)表面面對(duì)被包圍的容積并在其內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件；一個(gè)或多個(gè)光端口，其構(gòu)造成將至少一個(gè)光束傳輸入被包圍的容積，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造沿著預(yù)定光學(xué)路徑將至少一個(gè)光束引向被包圍的容積內(nèi)的包含原子位置；第一覆蓋層，其被附接到第一面板的第一外表面；和第二覆蓋層，其被附接到第二表面的第二外表面。
[0046]不例20包括不例19的原子傳感器,還包括:在第一和第二面板中至少一個(gè)的外表面上的至少一個(gè)磁線圈；和在第一覆蓋層和第二覆蓋層中至少一個(gè)的表面上的至少一個(gè)補(bǔ)充磁線圈，其中至少一個(gè)磁線圈和至少一個(gè)補(bǔ)充磁線圈在包含原子位置產(chǎn)生減弱的磁場(chǎng)。
[0047]盡管本文已經(jīng)圖示和描述了具體實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該意識(shí)到，目的在于實(shí)現(xiàn)同樣目的的任何布置都可代替示出的具體實(shí)施例。因此，顯然的是，本發(fā)明僅由權(quán)利要求及其等同方式限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于原子傳感器的真空室(100)裝置，該裝置包括: 室壁(102)，其圍繞被包圍的容積(104)，室壁(102)具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端； 第一面板(106)，其在室壁(102)的第一開口端上并具有第一表面，第一表面面對(duì)被包圍的容積(104)并在其內(nèi)具有第一組衍射光學(xué)器件；以及 第二面板(108)，其在室壁(102)的第二開口端上并具有第二表面，第二表面面對(duì)被包圍的容積(104)并在其內(nèi)具有第二組衍射光學(xué)器件； 其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成沿著預(yù)定光學(xué)路徑在被包圍的容積(104)內(nèi)反射至少一個(gè)光束。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，還包括一個(gè)或多個(gè)光端口(110)，其構(gòu)造成將至少一個(gè)光束傳輸入被包圍的容積(104),其中光端口(110)包括第一組光端口，其通過第一面板(106)將第一組光束傳輸入被包圍的容積(104);和第二組光端口，其通過第二面板(108)將第二組光束傳輸入被包圍的容積(104),其中第一組光束和第二組光束沿著所述光學(xué)路徑但沿相反方向在被包圍的容積(104)內(nèi)傳播。
3.一種用于制造一個(gè)或多個(gè)真空室(100)的方法,該方法包括: 在剛性本體內(nèi)形成至少一個(gè)被包圍的容積(104)，其中至少一個(gè)被包圍的容積(104)具有第一開口端和與第一開口端相對(duì)的第二開口端； 形成第一面板(106),其具有第一表面和在第一表面內(nèi)的第一組衍射光學(xué)器件； 形成第二面板(108)，其具有第二表面和在第二表面內(nèi)的第二組衍射光學(xué)器件； 在第一開口端將第一面板(106)附接到剛性本體使得第一表面面對(duì)至少一個(gè)被包圍的容積(104);以及 在第二開口端將第二面板(108)附接到剛性本體使得第二表面面對(duì)至少一個(gè)被包圍的容積(104)，其中第一組衍射光學(xué)器件和第二組衍射光學(xué)器件被構(gòu)造成沿著至少一個(gè)預(yù)定光學(xué)路徑在至少一個(gè)被包圍的容積(104)內(nèi)反射至少一個(gè)光束。
【文檔編號(hào)】G01D11/00GK103630155SQ201310290643
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】R.坎普頓, R.D.霍爾寧, J.A.里德利 申請(qǐng)人:霍尼韋爾國(guó)際公司