CPT原子钟的物理系统的制作方法

字型，在所述第二绝热支架上水平放置，所述内屏蔽盒对称的两侧腔室内分别安装有线圈，所述线圈与所述过光孔同轴设置；所述碱金属气室为柱形透光材质，且位于两侧的所述线圈分别贴附所述碱金属气室的两个通光面。
9.在一种可能的实现方式中，所述内屏蔽盒向外凸起相对的侧壁外固定安装有第二功率场效应管及第二热敏电阻。
10.在一种可能的实现方式中，所述外屏蔽盒与所述内屏蔽盒的间距大于1mm。
11.在一种可能的实现方式中，所述外屏蔽盒的进光侧设置有四分之一波片与减光片；所述外屏蔽盒的出光侧设置有光电二极管。所述外屏蔽盒为方形盒；所述第一热敏电阻、所述第二热敏电阻均为ntc热敏电阻；所述碱金属气室的材质为玻璃；所述线圈、所述碱金属气室与所述内屏蔽盒的内壁间隙处填充有填充胶。
12.在一种可能的实现方式中，所述准直透镜组件包括透镜支架及准直透镜主体；所述透镜支架呈倒置的“u”型，固定设置在所述安装基板上；所述准直透镜主体安装在所述透镜支架顶部的内侧，与所述透镜支架的弧形结构相匹配。
13.本技术的有益效果：通过对激光器组件上的结构进行优化，vcsel激光二极管及第一热敏电阻粘接或者焊接直接固定在第一功率场效应管的散热片上，省去外接功率电阻器，场效应管的s极和d极分别连接到电源和地上，直接利用场效应管的自身发热进行控温加热，电能的利用效率高。并将该场效应管整体固定至绝热支架上。金属连接的高导热性有利于激光源组件各位置处的温度保持一致，第一绝热支架及其小体积化的设计尽可能的减小恒温体整体热量损失，以使激光源组件的控温效率得到提高，在满足该物理结构基本电气性能的同时，有效的降低整机功耗及体积，提高本技术的cpt原子钟整体的性价比。
14.根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本技术的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
15.包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本技术的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本技术的原理。
16.图1示出本技术一实施例的cpt原子钟的物理系统的侧视图；
17.图2示出本技术一实施例的磁屏蔽壳组件的透视图；
18.图3示出本技术一实施例的激光器组件的主视图。
19.图4示出本技术一实施例的激光器组件电路部分示意图。
具体实施方式
20.以下将参考附图详细说明本技术的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
21.其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
22.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
23.在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
24.另外，为了更好的说明本技术，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本技术同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本技术的主旨。
25.如图1
‑
4所示，该cpt原子钟的物理系统，包括：安装基板40以及在安装基板40上顺次排布的激光器组件10、准直透镜组件20及磁屏蔽壳组件30，磁屏蔽壳组件30的内部设置有碱金属气室34，磁屏蔽气室组件的相对两侧开设有过光孔，激光器组件10的光轴、准直透镜组件20的光轴及磁屏蔽壳组件30上的过光孔同轴设置，激光器组件10包括第一绝热支架14、第一功率场效应管12、vcsel激光二极管11及第一热敏电阻13，第一绝热支架14的下部与安装基板40固定连接，第一功率场效应管12设置在第一绝热支架14上，vcsel激光二极管11及第一热敏电阻13均固定至第一功率场效应管12的散热片上。
26.如图3、图4所示，在此实施例中，通过对激光器组件10上的结构进行优化，vcsel激光二极管11及第一热敏电阻13粘接或者焊接直接固定在第一功率场效应管12的散热片上，省去外接功率电阻器，第一功率场效应管12的s极和d极分别连接到电源和地上，被加热的vcsel激光二极管11底部和场效应管散热片d极紧密固定，利用场效应管的自身发热，电能的利用效率高。并将该场效应管整体固定至绝热支架上，金属连接的高导热性有利于激光源组件各位置处的温度保持一致，第一绝热支架14及其小体积化的设计尽可能的减小恒温体整体热量损失，以使激光源组件的控温效率得到提高，在满足该物理结构基本电气性能的同时，有效的降低整机功耗及体积，提高本技术的cpt原子钟整体的性价比。
27.图1中激光器组件10的光轴、准直透镜组件20的光轴及磁屏蔽壳组件30上的过光孔上的光路1为示意图。
28.在其中一个具体实施例中，vcsel激光二极管11通过导电胶粘接固定至第一功率场效应管12的散热片上。
29.在此实施例中，优选的，被加热的vcsel激光二极管11底部和第一功率场效应管12的d极通过导电银胶紧密连接在一起，相较于在电源和地之间设置外置串联的功率电阻器和场效应管向被加热的物体加热，而场效应管自身发热消耗的能量是没有利用到的，导电银胶以使二者紧密贴附的电能利用效率更高。
30.如图3所示，在其中一个具体实施例中，第一热敏电阻13的一端与第一功率场效应管12的散热片焊接固定。
31.如图3、图4所示，在其中一个具体实施例中，第一功率场效应管12为p型功率场效应管。第一功率场效应管12为p型功率场效应管，第一功率场效应管12的s级与电源电连接，第一功率场效应管12的d极与第一功率场效应管12上的散热片相连通，以使第一功率场效应管12的d极接地；vcsel激光二极管11的负极与第一功率场效应管12的d极电连接，且接
地；第一热敏电阻13的一端与第一功率场效应管12的d极电连接，且接地；第一功率场效应管12的d极、vcsel激光二极管11的负极以及第一热敏电阻13的一端为等电位点。
32.在此实施例中，优选为带金属散热片的p型功率场效应管，其金属散热片和d极相通的，工作的时候d极可以接到地，因为vcsel激光二极管的负极以及热敏电阻的一端也能接地的，所以三者可以直接连接，使vcsel激光二极管11的负极、第一功率场散热管12散热片的d极、第一热敏电阻13一端同为接gnd的等电位点，相互之间可直接搭接，简化了内部和外部连线，以使激光器组件10的设计更加合理，结构更为简单，且便于本领域技术人员的安装，能够节约出更多空间，以使cpt原子钟的整体体积可以做到更小。
33.另外，对于n型的功率场效应管，工作的时候d极必须接电源，s极接地，散热片(d极)不能vcsel发光二极管的负极，以及热敏电阻的一端相接，反而需要做绝缘处理。使用绝缘后，致使整体结构更加复杂，并且绝缘材质的加入不利于导热，故p型功率场效应管的选择优于n型功率场效应管。
34.在其中一个具体实施例中，磁屏蔽壳组件30还包括外屏蔽盒31、第二绝热支架33及内屏蔽盒32，外屏蔽盒31固定设置在安装基板40上，第二绝热支架33呈“π”字型，固定至外屏蔽盒31的底部内壁，内屏蔽盒32位于外屏蔽盒31内，内屏蔽盒32固定至第二绝热支架33上，且碱金属气室34置于内屏蔽盒32内。
35.在此实施例中，外屏蔽盒31、第二绝热支架33及内屏蔽盒32，且外屏蔽盒31及内屏蔽盒32相对的两侧均开设有大小相同的通光孔，且一侧为进光孔，另一侧为出光孔。
36.更具体的，外屏蔽盒31为常温，无需进行控温，内屏蔽盒32需要加热控温，外屏蔽盒31的盒底中部安装有第二绝热支架33，第二绝热支架33架设固定内屏蔽盒32，且碱金属气室34位于内屏蔽盒32内。
37.如图2所示，在其中一个具体实施例中，磁屏蔽壳组件30还包括线圈35，内屏蔽盒32呈“凸”字型，在第二绝热支架33上水平放置，内屏蔽盒32对称的两侧腔室内分别安装有线圈35，线圈35与过光孔同轴设置，碱金属气室34为方形透光材质，且位于两侧的线圈35分别贴附碱金属气室34的两个通光面。
38.在此实施例中，内屏蔽盒32的纵向投影为“凸”字型，即凸型的内屏蔽盒32在外屏蔽盒31内水平放置，凸字的中线为对称轴，在凸字两侧的腔体用以分别在碱金属气室34两侧放置线圈35，且线圈35内侧紧贴气室的通光面，外侧则通过导热胶填充线圈35及碱金属气室34在内屏蔽室的预留缝隙，确保整体结构在内屏蔽室内不会晃动，还需要特别注意的是，碱金属气室34的通光面不能被导热胶等覆盖。
39.设置为凸型的顶部腔体内留有小部分缝隙余量，用以调整碱金属气室34的通光面与过光孔中心保持一致，此结构能够有效的为本领域实施人员微调提供便利。
40.在其中一个具体实施例中，内屏蔽盒32向外凸起相对的侧壁外固定安装有第二功率场效应管36及第二热敏电阻。
41.在此实施例中，凸字形的顶部凸起的对侧，即第二功率场效应管36及第二热敏电阻固定安装在凸字底部的侧壁上，由外置的加热控制电路进行控制。
42.如图2所示，在其中一个具体实施例中，外屏蔽盒31与内屏蔽盒32的间距大于1mm。
43.在此实施例中，外屏蔽盒31与内屏蔽盒32的间距大于1mm，即第二绝热支架33的高度大于1mm，避免底部外屏蔽盒31与内屏蔽盒32的距离不足，且其选用的材料隔热性好，能
耐受高低温，有一定强度，优选例如软木片、玻璃片、硬质聚氨酯泡沫等。第二绝热支架33与内外两个屏蔽盒通过粘胶固定。此结构既能降低热量的传导，结构强度也较高，且安装制作简便。
44.在其中一个具体实施例中，外屏蔽盒31的进光侧设置有四分之一波片37与减光片38，外屏蔽盒31的出光侧设置有光电二极管39。
45.在此实施例中，外屏蔽盒31的进光孔处靠外侧粘接有四分之一波片37，靠内侧粘接减光片38，外屏蔽盒31的出光孔处粘接光电二极管39进行接收。
46.在其中一个具体实施例中，外屏蔽盒31为方形盒，第一热敏电阻13、第二热敏电阻均为ntc热敏电阻，碱金属气室34的材质为玻璃，线圈35、碱金属气室34与内屏蔽盒32的内壁间隙处填充有导热胶。
47.在其中一个具体实施例中，准直透镜组件20包括透镜支架及准直透镜主体，透镜支架呈倒置的“u”型，固定设置在安装基板40上，准直透镜主体安装在透镜支架顶部的内侧，与透镜支架的弧形结构相匹配。
48.在此实施例中，准直透镜组件20无需进行控温，采用适当粗细的金属丝(如直径0.5mm紫铜丝)制作准直透镜的安装支架，金属丝呈“u”字型，中间圆弧内径和透镜的外径相同，直脚长度10mm以内，圆弧贴在准直透镜上，在接触位置施加少量胶水粘接一体，管脚插入安装基板40预留的两个直插焊盘孔内，准直透镜与安装基板40间距不小于vcsel激光二极管11与安装基板40的距离，然后用焊锡将支架金属丝焊接到安装基板40的焊盘上。安装支架可以有效支撑小而轻的准直透镜，而且在被施加一定的外力后金属丝可以发生塑性形变，调整准直透镜的位置和姿态从而微调光路1，最终使准直透镜的光轴与vcsel激光二极管11和光电二极管39中心的连线重合，且vcsel激光二极管11位于准直透镜的焦处，使接收激光的效果达到最佳。在光路1调节完成后，如果想要进一步提高支架的强度，则可在安装支架上涂抹上可固化的胶体，待胶体固化后强度得到加强。
49.以上已经描述了本技术的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。