[发明专利]有光入射平面的微型原子腔、微型原子钟芯片及制备方法

权利要求书

1.一种有光入射平面的微型原子腔，其特征在于包括硅衬底(32)和硼硅玻璃组装圆片(4)，形成于硼硅玻璃组装圆片(4)表面的玻璃微腔(31)与硅衬底(32)键合形成密闭玻璃原子腔(3)，密闭玻璃原子腔(3)中充有原子钟所必须的物质，在玻璃微腔(31)侧面上设有光入射平面(312)，所述光入射平面(312)的法线方向与硼硅玻璃组装圆片(4)的法向垂直。

2.一种根据权利要求1所述的有光入射平面的微型原子腔的制备方法，其特征在于包括如下步骤：在硅衬底(32)上刻蚀形成微槽阵列(13)，在所述微槽阵列(13)内放置原子钟所必须的物质和氢化钛(11)，将上述刻有微槽的硅衬底(32)与硼硅玻璃组装圆片(4)在氮气气氛下进行键合，使硼硅玻璃组装圆片(4)与上述刻蚀有所述微槽阵列(13)的硅衬底(32)形成密封腔体；在上述键合好的硼硅玻璃组装圆片(4)表面对应于微槽的位置垂直放置硅片模具(7)，然后在空气中加热至820℃~900℃，保温10~20min，氢化钛(11)放出气体与腔内膨胀的氮气一起使得软化后的玻璃成型形成玻璃微腔(31)，从而得到内部含有原子钟所必须物质的密闭玻璃原子腔(3)，同时，软化成型后的玻璃微腔(31)与所述垂直放置的硅片模具(7)接触挤压，从而在玻璃微腔(31)的侧面形成平面，冷却，去除玻璃微腔(31)侧面的硅片模具(7)，得到带有光入射平面(312)的微型原子腔。

3.根据权利要求2所述的有光入射平面的微型原子腔的制备方法，其特征在于原子钟所必需的物质为铷或铯。

4.根据权利要求2所述的有光入射平面的微型原子腔的制备方法，其特征在于所述硅片模具的表面为抛光表面。

5.一种微型原子钟芯片，其特征在于包括激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)、激光探测器(2)和权利要求1所述的具有光入射平面的微型原子腔，其特征在于，激光发生器(1)、滤波器(5)、四分之一波片(6)激光探测器(2)均组装于硼硅玻璃组装圆片(4)上，它们的中心与玻璃微腔(31)的中心位于同一根光轴上，激光发生器(1)位于密闭玻璃原子腔(3)设有光入射平面(312)的一侧，在激光发生器(1)与光入射平面之间还依次设有滤波器(5)和四分之一波片(6)，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)，通过光入射平面(312)进入密闭玻璃原子腔(3)，再出射后，被激光探测器(2)探测到，玻璃微腔(31)周围还设有加热器(33)，上述加热器(33)、激光发生器(1)和激光探测器(2)均设有与外界连接的引脚。

6.一种微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步，采用权利要求2所述方法制备具有光入射平面的微型原子腔；

第二步，在所述玻璃微腔(31)周围的硼硅玻璃组装圆片（4）上制备加热器(33)；

第三步，将激光发生器（1），激光探测器（2），滤波器（5）和四分之一波片（6）分别组装到硼硅玻璃组装圆片（4）相应的位置上并与密闭玻璃原子腔(3)位于同一条光轴上，激光发生器(1)发出的激光经过滤波器(5)、四分之一波片(6)和密闭玻璃原子腔(3)后能够被激光探测器(2)所探测到；

第四步，制备加热器(33)、激光发生器（1）和激光探测器（2）的引脚，并分别与电源及处理电路相连接。

7.根据权利要求5所述的微型原子钟芯片的制备方法，其特征在于，第二步所述的加热器是金属电阻丝。