[发明专利]具有光学元件的阳极键合单元

说明书

本公开提供一种光学装置，该光学装置包括包含玻璃的至少一个光学元件、包含硅的至少一个支撑件、和包含玻璃的壳体。此外，可以将至少一个光学元件与至少一个支撑件阳极键合到一起，并且可以将至少一个支撑件与壳体阳极键合到一起。本公开还提供一种用于制造具有持久键合的光学部件的方法，并且包括有源对准。

优先权

本申请要求2013年9月27日提交的美国临时申请第61/883,222号的优先权的权益，该临时申请的全部内容以参考的方式并入本文中。

关于联邦资助的研究或开发的声明

本发明是在美国空军/空军研究实验单元授予的许可号FA8650-09-1-7943下由美国政府支持下完成。美国政府在本发明中具有某些权利。

技术领域

本公开涉及使用对准的光学元件的系统、以及针对光学元件的对准的方法。

背景技术

在许多应用中，期望的是形成是稳定的、易于制造且能够在恶劣的化学和热环境中操作的光学组件。例如，期望的是具有可以在碱金属蒸气存在下运转并且可以加热到高达200℃温度而没有对准变化的光学组件。还期望的是具有是真空兼容的且具有低释气性质的光学组件。图1中示出了现有技术的多次通过单元100。多次通过单元100可以被气密地密封并且用碱金属蒸气102填充。多次通过单元100可以使用两个圆柱形镜130和140制成。一个镜（通常是前镜130）可以具有位于镜中心的孔或孔口132，以便允许束（例如来自激光源190的激光束195）进入和离开。第二镜可以包括后镜140。两个镜130和140的曲率轴可以取向在相对于彼此的特定角度上，并且可以精确地设定镜130与140之间的距离，以允许镜130之间的多次通过束图案。有利的是将两个镜130和140置于真空密封包封件的内部，以排除与通过光学窗的光相关联的损失。

然而，由于在上文描述的温度范围内使用碱金属蒸气的后果，因而可以大部分地排除安装光学元件130和140的粘合剂的使用。此外，虽然可以利用各种光学接触技术安装光学元件130和140，但这种光学接触技术可以要求原子级的抛光和平整度，并且因此在实施中成本较高。

发明内容

提供采用阳极键合的系统和方法。阳极键合可以是一种相当稳健的技术，并且对于表面预处理不做严格要求。

与一实施例一致地，本公开描述了可以容纳内部光学元件（例如镜、透镜、棱镜等）的玻璃单元、以及制造该玻璃单元的工艺。与一实施例一致地，玻璃单元可以构造成满足若干要求，例如气密地密封、容纳具有紧密对准的光学元件、以及构造成在高温下长时间地经受化学反应性物质（气体或液体），例如碱金属蒸气。另外或替代地，玻璃单元可以构造成容纳任何物质（气体或液体），这些物质期望的是无污染的。涉及到制造这种单元和/或元件的方法的某些实施例也不需要特别高质量的光学表面，以便在此环境（例如但不限于碱金属或者其它化学反应性环境）中操作。

如本文中所描述，阳极键合是通过在高温下施加电场而将硅键合到玻璃（例如PYREX或者具有与硅的热膨胀系数相匹配的热膨胀系数的其它合适的硼硅酸盐玻璃）的工艺。公开了一种用于制造具有有源对准—例如通过使用激光—的光学结构、光学系统和光学装置的步骤，然后使用阳极键合将某些光学部件和其它结构加以固定。本文中所公开的工艺和结构可以允许制造出可以经受高温碱金属蒸气或其它化学反应性环境（其可包括气相或液相）的气密结构。此外，气密结构可以用于容纳物质（气体或液体），这些物质期望的是无污染的。