一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统的制作方法

本申请涉及原子钟制造，具体而言，涉及一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统。

背景技术：

1、原子钟是以原子秒计数的一种计时工具，是目前国际上精度最高、稳定度最好的计时工具，广泛地应用于授时、导航定位、导弹及卫星定位、天文观测、通信、网络同步、大地测量、精密仪器仪表校准，电网调节以及高速交通管理等领域，在社会生产、科学研究和军事领域发挥着重要作用。

2、随着通信技术的发展，数据通信应用的多元化，及科学技术的飞速发展，数据传输量的增加和数据传输速率的加快，时频应用朝着移动化方向发展，对原子钟也提出了小型化、低功耗，能够适用于移动式应用场景，如机载、车载、弹载等方面的要求。因此，芯片级原子钟将突破体积、功耗和价格的局限，且频率稳定度和准确度也将有所提升，特别适用于体积和功耗受限设备对高精度频率源的使用，在航空、航天、导航定位、通信和信息探测等诸多领域有着巨大的应用前景。

3、目前国内虽然已实现芯片级原子钟的样机研制，但由于受限于不同的设计方案、制造工艺等各方面因素，导致产品的制造成本高、生产周期长、一致性差，至今未推出能够批量化、低成本的芯片级原子钟产品。

技术实现思路

1、本申请提供了一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，采用模块化组件，能够实现原子钟产品低成本批量化的制造。

2、为了实现上述目的，本申请提供了一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，包括封装组件、光源组件、微型气室组件以及光检测组件，其中：封装组件包括吸气剂、陶瓷封罩以及陶瓷座，陶瓷封罩扣合在陶瓷座的上方，内部形成封闭腔室，吸气剂固定在陶瓷封罩顶部的内壁上；光源组件、微型气室组件以及光检测组件均设置在封闭腔室的内部；光源组件位于陶瓷座的正上方；微型气室组件设置在光源组件的正上方，并位于封闭腔室内部的中心位置；光检测组件设置在微型气室组件的正上方；光检测组件和光源组件为上下扣合结构，共同将微型气室组件包覆在中间。

3、进一步的，陶瓷座整体为阶梯状凹槽结构。

4、进一步的，光源组件包括激光元件、第一隔热环、第一支撑环以及第一导电悬架，其中：第一导电悬架整体架设在陶瓷座阶梯状凹槽的正上方；第一隔热环固定设置在第一导电悬架的上表面；第一支撑环固定设置在第一隔热环的上表面；激光元件设置在第一导电悬架上表面的中间位置，并且整体位于第一隔热环和第一支撑环环形结构的中间位置。

5、进一步的，光检测组件包括光检元件、第二隔热环、第二支撑环以及第二导电悬架，其中：第二支撑环固定设置在第一支撑环的上方，与第一支撑环相对设置；第二隔热环固定设置在第二支撑环的上表面；第二导电悬架整体覆盖在第二隔热环的上表面；光检元件设置在第二导电悬架下表面的中间位置，并且整体位于第二隔热环和第二支撑环环形结构的中间位置；光检元件与激光元件相对设置。

6、进一步的，微型气室组件设置在光检元件与激光元件之间，包括1/4波片、气室固定座以及原子气室，其中：气室固定座的上端与光检元件连接，下端与激光元件连接，分为第一固定座和第二固定座；1/4波片和原子气室均设置在气室固定座的内部；1/4波片设置在底部，位于激光元件的上方；原子气室整体设置在1/4波片和光检元件之间。

7、进一步的，第一导电悬架和第二导电悬架的材料均为超薄柔性覆铜的聚酰亚胺材料。

8、进一步的，第一支撑环、第二支撑环以及气室固定座均由金属精密铸造工艺制造而成。

9、本发明提供的一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，具有以下有益效果：

10、本申请内部的各个组件采用模块化设计，可以直接通过自动化装配设备进行组装，结构简单，减少了人工装配环节，提高了生产效率和一致性，实现了芯片级原子钟产品的低成本、批量化的制造生产；并且，系统内部光源组件和光检测组件的电气连接均是通过超薄柔性覆铜的聚酰亚胺材料运用化学刻蚀方法实现的，避免了采用镀膜法在聚酰亚胺薄膜镀金属导电层的高成本制造工艺，降低了整体的生产难度和成本投入。

技术特征：

1.一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，包括封装组件、光源组件、微型气室组件以及光检测组件，其中：

2.根据权利要求1所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述陶瓷座整体为阶梯状凹槽结构。

3.根据权利要求2所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述光源组件包括激光元件、第一隔热环、第一支撑环以及第一导电悬架，其中：

4.根据权利要求3所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述光检测组件包括光检元件、第二隔热环、第二支撑环以及第二导电悬架，其中：

5.根据权利要求4所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述微型气室组件设置在所述光检元件与所述激光元件之间，包括1/4波片、气室固定座以及原子气室，其中：

6.根据权利要求4所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述第一导电悬架和所述第二导电悬架的材料均为超薄柔性覆铜的聚酰亚胺材料。

7.根据权利要求5所述的适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，其特征在于，所述第一支撑环、所述第二支撑环以及所述气室固定座均由金属精密铸造工艺制造而成。

技术总结本申请涉及原子钟制造技术领域，具体而言，涉及一种适用于芯片级原子钟制造的微型物理系统，包括封装组件、光源组件、微型气室组件以及光检测组件，其中：封装组件包括吸气剂、陶瓷封罩以及陶瓷座；光源组件位于陶瓷座的正上方；微型气室组件设置在光源组件的正上方，并位于封闭腔室内部的中心位置；光检测组件设置在微型气室组件的正上方；光检测组件和光源组件为上下扣合结构，共同将微型气室组件包覆在中间。本申请内部的各个组件采用模块化设计，可以直接通过自动化装配设备进行组装，结构简单，减少了人工装配环节，提高了生产效率和一致性，实现了芯片级原子钟产品的低成本、批量化的制造生产。技术研发人员：张金海,廉吉庆,石福成,杨旭红,董鹏玲,刘志栋受保护的技术使用者：兰州空间技术物理研究所技术研发日：技术公布日：2024/1/15