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一種超薄型的芯片原子鐘物理系統.pdf

摘要
申請專利號:

CN201510682588.8

申請日:

2015.10.21

公開號:

CN105242520A

公開日:

2016.01.13

當前法律狀態:

授權

有效性:

有權

法律詳情: 授權|||實質審查的生效IPC(主分類):G04F 5/14申請日:20151021|||公開
IPC分類號: G04F5/14 主分類號: G04F5/14
申請人: 成都天奧電子股份有限公司
發明人: 曹遠洪; 杜潤昌; 王守云; 王植彬
地址: 610000四川省成都市金牛區高科技產業開發區土橋村九組
優先權:
專利代理機構: 成都頂峰專利事務所(普通合伙)51224 代理人: 任遠高
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201510682588.8

授權公告號:

||||||

法律狀態公告日:

2017.12.05|||2016.02.10|||2016.01.13

法律狀態類型:

授權|||實質審查的生效|||公開

摘要

本發明公開了一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,解決了現有芯片級原子鐘結構復制、成本及耗能高等問題。該超薄型的芯片原子鐘物理系統包括LCC底座,固定在LCC底座內的物理支撐架,分別設置在物理支撐架相對兩側的VCSEL系統和光電池,以及與LCC底座配合使用將各部件進行真空密封的陶瓷封帽;在VCSEL系統和光電池之間還設置有玻片系統和吸收泡系統,其中,玻片系統靠近VCSEL系統,吸收泡系統靠近光電池;物理支撐架上設置有轉接引線的電極和焊盤,物理支撐架上的信號通過綁線金絲轉接到LCC底座的引線電極上。本發明結構簡單、生產成本低,為其大范圍的推廣應用,奠定了堅實的基礎。

權利要求書

權利要求書
1.  一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,包括LCC底座(1),固定在所述LCC底座(1)內的物理支撐架(2),分別設置在所述物理支撐架(2)相對兩側的VCSEL系統和光電池(4),以及與所述LCC底座(1)配合使用將各部件進行真空密封的陶瓷封帽(5);
在所述VCSEL系統和光電池(4)之間還設置有玻片系統和吸收泡系統,其中,所述玻片系統靠近所述VCSEL系統,所述吸收泡系統靠近所述光電池(4);
所述物理支撐架(2)上設置有轉接引線的電極和焊盤,所述物理支撐架(2)上的信號通過綁線金絲(3)轉接到所述LCC底座(1)的引線電極上。

2.  根據權利要求1所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,在所述陶瓷封帽(5)外壁對稱設置有兩個金屬走線(6)。

3.  根據權利要求1或2所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述物理支撐架(2)為中部鏤空、底部設有支撐腳的結構。

4.  根據權利要求3所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述物理支撐架(2)由聚酰亞胺制作而成。

5.  根據權利要求1或2所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述VCSEL系統包括固定在所述LCC底座(1)上的VCSEL加熱陶瓷片(7),以及固定在所述VCSEL加熱陶瓷片(7)上的VCSEL組件(8)。

6.  根據權利要求5所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述VCSEL組件(8)焊接在所述VCSEL加熱陶瓷片(7)中心。

7.  根據權利要求6所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述玻片系統包括緊靠所述VCSEL加熱陶瓷片(7)的玻片支架(9),固定在所述玻片支架(9)上并與所述VCSEL組件(8)對應的玻片組件(10)。

8.  根據權利要求1或2所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述吸收泡系統包括兩個與所述物理支撐架(2)固定連接并相對設置的吸收泡加熱陶瓷片(11),以及設置于兩個所述吸收泡加熱陶瓷片(11)之間的吸收泡(12)。

9.  根據權利要求8所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述光電池(4)粘接于所述吸收泡(12)背向VCSEL系統的一面。

10.  根據權利要求1所述的一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,其特征在于,所述陶瓷封帽(5)內設置有吸氣劑,在所述陶瓷封帽(5)的外壁設置有用于激活所述吸氣劑的激活引腳(13)。

說明書

說明書一種超薄型的芯片原子鐘物理系統
技術領域
本發明涉及一種芯片原子鐘物理系統,具體的說,是涉及一種超薄型的芯片原子鐘物理系統。
背景技術
人們日常生活需要知道準確的時間,生產、科研上更是如此。目前,世界上最準確的計時工具就是原子鐘。原子鐘是利用原子吸收或釋放能量時發出的電磁波進行計時。芯片級原子鐘是原子鐘的一種,其被廣泛地應用于各個領域中,然而,現有技術中,芯片級原子鐘主要存在結構負責、強度低、制作成本高等缺陷,限制了芯片級原子鐘推廣使用。
發明內容
本發明的目的在于克服上述缺陷,提供一種結構簡單、成本低的超薄型的芯片原子鐘物理系統。
本發明中英文注釋如下:
VCSEL:垂直腔面發射激光器;
為了實現上述目的,本發明采用的技術方案如下:
一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,包括LCC底座,固定在所述LCC底座內的物理支撐架,分別設置在所述物理支撐架相對兩側的VCSEL系統和光電池,以及與所述LCC底座配合使用將各部件進行真空密封的陶瓷封帽;
進一步的,在所述VCSEL系統和光電池之間還設置有玻片系統和吸收泡系統,其中,所述玻片系統靠近所述VCSEL系統,所述吸收泡系統靠近所述光電池;
進一步的,所述物理支撐架上設置有轉接引線的電極和焊盤,所述物理支撐架上的信號通過綁線金絲轉接到所述LCC底座的引線電極上。
進一步的,在所述陶瓷封帽外壁對稱設置有兩個金屬走線。
進一步的,所述物理支撐架為中部鏤空、底部設有支撐腳的結構。
進一步的,所述物理支撐架由聚酰亞胺制作而成。
進一步的,所述VCSEL系統包括固定在所述LCC底座上的VCSEL加熱陶瓷片,以及固定在所述VCSEL加熱陶瓷片上的VCSEL組件。
進一步的,所述VCSEL組件焊接在所述VCSEL加熱陶瓷片中心。
進一步的,所述玻片系統包括緊靠所述VCSEL加熱陶瓷片的玻片支架,固定在所述玻片支架上并與所述VCSEL組件對應的玻片組件。
進一步的,所述吸收泡系統包括兩個與所述物理支撐架固定連接并相對設置的吸收泡加熱陶瓷片,以及設置于兩個所述吸收泡加熱陶瓷片之間的吸收泡。
進一步的,所述光電池粘接于所述吸收泡背向VCSEL系統的一面。
進一步的,所述陶瓷封帽內設置有吸氣劑,在所述陶瓷封帽的外壁設置有用于激活所述吸氣劑的激活引腳。
與現有技術相比,本發明具有以下有益效果:
(1)本發明結構簡單、成本低,采用本發明制作出的超薄型的芯片級原子鐘應用范圍廣,為其大范圍的推廣應用,奠定了堅實的基礎。
(2)本發明在陶瓷封帽外壁對稱地制作兩個金屬走線,從而簡化了物理系統的C場結構。
(3)本發明在陶瓷封帽內設計了吸氣劑,吸氣劑的激活采用外部加電方式,故在陶瓷封帽外壁設計了激活引腳,由此可以消除系統內部和陶瓷殼體對內部的放氣,讓系統可以保持良好的真空度。
附圖說明
圖1為本發明的內部結構示意圖。
圖2為本發明的外部結構示意圖。
圖3為本發明中陶瓷封帽的結構示意圖。
圖4為本發明中物理支撐架的結構示意圖。
上述附圖中,附圖標記對應的部件名稱如下:1-LCC底座,2-物理支撐架,3-綁線金絲,4-光電池,5-陶瓷封帽,6-金屬走線,7-VCSEL加熱陶瓷片,8-VCSEL組件,9-玻片支架,10-玻片組件,11-吸收泡加熱陶瓷片,12-吸收泡,13-激活引腳。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明,本發明的實施方式包括但不限于下列實施例。
實施例
如圖1-4所示,本實施例提供了一種超薄型的芯片原子鐘物理系統,該芯片原子鐘物理系統由LCC底座1和陶瓷封帽5構成密封結構,其余部件均設置在該密封結構中。LCC底座和陶瓷封帽之間采用真空密封焊接,具體工藝如下:采用金屬焊材加熱到250℃焊接2小時,即可把陶瓷封帽和物理系統的LCC底座進行真空封焊,真空密封焊接的作用是實現物理系統的真空封裝而降低功耗。
為了簡化本發明的C場結構,本實施例在陶瓷封帽5外壁對稱設置有兩個金屬走線6,陶瓷封帽上制作的兩個金屬走線可等效于兩個對稱放置的亥姆霍茲線圈,在它們的中間將產生均勻性較好的恒定磁場。為了保證強度,本實施例中陶瓷封帽采用三氧化二鋁制作。
為了進一步確保LCC底座和陶瓷封帽構成的密封結構的真空度,本實施例在陶瓷封帽內設計了吸氣劑,吸氣劑的激活采用外部加電方式,故在陶瓷封帽外壁設計了激活引腳,由此可以消除系統內部和陶瓷殼體對內部的放氣,保證真空度。
設置在由LCC底座和陶瓷封帽構成的密封結構內的部件有:物理支撐架2、光電池4、VCSEL系統、吸收泡系統。其中,物理支撐架是光電池、VCSEL系統和吸收泡系統的主要支撐安裝部件,即光電池、VCSEL系統和吸收泡系統均安裝在物理支撐架上。
作為一種優選方式,本實施例中物理支撐架由板面和支撐腳構成,具體的說,其呈中部鏤空、底部分別設置四個支撐腳的結構,物理支撐架的板面呈“回”字形;物理支撐架的材料優選聚酰亞胺。通過上述設置,減小了各部件之間的直接熱傳導;物理支撐架上設置有轉接引線的電極和焊盤,物理支撐架上的信號通過綁線金絲3轉接到LCC底座的引線電極上。
VCSEL系統和光電池相對設置,為了便于描述,在此將物理支撐架氛圍前、后、左、右四個方向,基于VCSEL系統和光電池的相對設置,則VCSEL系統設置在物理支撐架的前端,光電池設置在物理支撐架的后端。其中,VCSEL系統又包括固定在LCC底座1上的VCSEL加熱陶瓷片7和固定在VCSEL加熱陶瓷片7上的VCSEL組件8;優選的,VCSEL組件焊接在VCSEL加熱陶瓷片中心。具體的說,VCSEL加熱陶瓷片為板狀結構,其與光電池相對。
玻片系統用于配合VCSEL組件工作,其包括緊靠VCSEL加熱陶瓷片7的玻片支架9和固定在玻片支架9上并與VCSEL組件8對應的玻片組件10;玻片組件的形狀優選為半圓形。其中,玻片組件與VCSEL組件對應是指,VCSEL組件所發出的光需首先射至玻片組件,然后再射至光電池方向。
吸收泡系統包括兩個與物理支撐架固定連接并相對設置的吸收泡加熱陶瓷片11和設置于兩個吸收泡加熱陶瓷片11之間的吸收泡12。吸收泡加熱陶瓷片呈板狀結構,其設置在物理支撐架相對的左右兩側,吸收泡位于物理支撐架的后端并間于兩個吸收泡加熱陶瓷片之間,光電池緊貼粘接在吸收泡背向VCSEL系統的一面上。吸收泡系統與玻片系統之間應當具備一定的間隙,一方面確保本發明的正常工作,另一方面,避免二者之間的直接熱傳導。
按照上述實施例,便可很好地實現本發明。值得說明的是,基于上述設計原理的前提下,為解決同樣的技術問題,即使在本發明所公開的結構基礎上做出的一些無實質性的改動或潤色,所采用的技術方案的實質仍然與本發明一樣,故其也應當在本發明的保護范圍內。

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一種 超薄型 芯片 原子鐘 物理 系統
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