(57)【要約】【課題】本発明の実施形態は、感知器装置上にフリットで構成要素を外付けするための改善されたシステムおよび方法を提供する。【解決手段】一実施形態では、感知器装置を製造する方法は、複数の構成要素を備える少なくとも１つの構成要素積層体を、感知器本体の少なくとも１つの開口部上で感知器本体に固定する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体内の複数の構成要素および感知器本体にフリットを塗布する工程とを備える。方法は、さらに、フリットが溶解するように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を加熱する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体が感知器本体に固定されるように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体とを冷却する工程とを備える。【選択図】図２
2013211516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感知器装置であって、
空洞（１０８）を備える感知器本体（１０６）であって、前記本体（１０６）に前記空洞（１０８）への接近を可能にする少なくとも１つの開口部（１１０）を備える、感知器本体（１０６）と、
フリット（１０４）を使用して前記少なくとも１つの開口部（１１０）上で前記感知器本体（１０６）に取り付けられる少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）であって、前記フリット（１０４）で互いに取り付けられる複数の構成要素を備える、少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）と
を備える、感知器装置。
【請求項２】
請求項１に記載の感知器装置において、前記少なくとも１つの開口部（１１０）は、前記少なくとも１つの開口部（１１０）に取り付けられる少なくとも１つの光学要素（１１２）をさらに備え、前記少なくとも１つの光学要素（１１２）は、前記フリット（１０４）が前記感知器本体（１０６）内の前記空洞（１０８）を気密封止するように、前記フリット（１０４）で前記感知器本体（１０６）に取り付けられる、感知器装置。
【請求項３】
感知器装置を製造する方法であって、
複数の構成要素を備える少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）を感知器本体（１０６）の少なくとも１つの開口部（１１０）上で前記感知器本体（１０６）に固定する工程と、
前記少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）内の前記複数の構成要素および前記感知器本体（１０６）にフリット（１０４）を塗布する工程と、
前記フリット（１０４）が溶解するように、前記フリット（１０４）、前記少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）、および前記感知器本体（１００６）を加熱する工程と、
前記少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）が前記感知器本体（１０６）に固定されるように、前記フリット（１０４）、前記少なくとも１つの構成要素積層体（１０２）、および前記感知器本体（１０６）を冷却する工程と
を備える、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
政府実施許諾権
[0001]本発明は、米国陸軍によって与えられた契約番号Ｗ３１Ｐ４Ｑ−０９−Ｃ−０３４８に基づく米国政府の支援によってなされた。米国政府は、本発明において一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]低温原子時計や環状レーザージャイロスコープのような原子感知器は、原子感知器の本体に入る光および光信号を制御し、原子感知器の本体から出る光および信号を感知するために、外部構成要素を使用する。外部構成要素は、光および他の信号を受信および制御するので、構成要素は、光および他の信号を正確に受信および制御するために原子感知器の本体に対して正しい位置になければならない。外部構成要素を正しい位置に固定するために、構成要素は接着剤を使用して原子感知器の本体に取り付けられる。あるいは、外部の機械的な構造が、原子感知器および外部構成要素を互いに対して所望の位置に固定することができる。しかしながら、外部構成要素が接着剤または外部の機械的な構造のいずれかを使用して固定されると、振動および衝撃が、構成要素および原子感知器を互いに対して移動させる。互いに対するこの移動は、感知器の動作品質に影響を及ぼす。さらに、接着剤または外部の機械的な構造を使用して外部構成要素を取り付けることは、原子感知器の製造中に複数の工程を必要とする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]本発明の実施形態は、構成要素をフリットで外付けするためのシステムおよび方法を提供し、以下の明細書を読み検討することによって理解されるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]本発明の実施形態は、感知器装置上に構成要素をフリットで外付けするための改善されたシステムおよび方法を提供する。一実施形態では、感知器装置を製造する方法は、複数の構成要素を備える少なくとも１つの構成要素積層体を、感知器本体の少なくとも１つの開口部上で感知器本体に固定する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体内の複数の構成要素および感知器本体にフリットを塗布する工程とを備える。方法は、さらに、フリットが溶解するように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を加熱する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体が感知器本体に固定されるように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を冷却する工程とを備える。
【０００５】
[0005]好適な実施形態の説明および以下の図面の観点から考えると、本発明の実施形態はより容易に理解することができ、そのさらなる利点および用途はより容易に明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】[0006]図１は、本発明の一実施形態での、感知器本体にフリットで取り付けられた外付け構成要素を例示する断面図である。
【図２】[0007]図２は、本発明の一実施形態での、構成要素積層体内の複数の構成要素を例示するブロック図である。
【図３】[0008]図３は、本発明の一実施形態での、構成要素積層体を感知器本体に固定するための取付具を例示するブロック図である。
【図４】[0009]図４は、本発明の一実施形態での、構成要素積層体を感知器本体に固定するときの取付具の詳細図を例示するブロック図である。
【図５】[0010]図５は、本発明の一実施形態での、原子時計の例示的な実装形態を示すブロック図である。
【図６】[0011]図６は、本発明の一実施形態での、フリットを使用して外付け構成要素を感知器本体に取り付けるための方法を例示する流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
[0012]一般的な慣習に従い、種々の記載された特徴は、一定の縮尺で描かれてはおらず、例示的な実施形態に関する特定の特徴を強調するように描かれている。
[0013]以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成すると共に、本発明が実施され得る特定の例示的な実施形態によって示される添付の図面への参照が行われる。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分に詳細に説明されており、他の実施形態を利用できることと、論理的変更、機械的変更および電気的変更が、本発明の範囲から逸脱することなしに行えることとが理解されるべきである。したがって以下の詳細な説明は、限定的な意味に解釈されるべきではない。
【０００８】
[0014]本発明の実施形態は、フリットを使用して構成要素を原子感知器に外付けするためのシステムおよび方法を提供する。これは、外部構成要素を原子感知器の本体に対して正しい位置に置き、原子感知器、外部構成要素およびフリットが加熱されたときにフリットが外部構成要素を互いに、および原子感知器の本体に溶接させるように、フリットを外部構成要素の周囲に塗布することによって成し遂げられる。フリットを使用することによって、システムが振動や衝撃を受けるときに外部構成要素が原子感知器と共に動くように、外部構成要素は原子感知器の本体に強固に取り付けられるようになる。さらに、外部構成要素は、他の構成要素が原子感知器の本体に接合されるのと同時に、原子感知器の本体に接合することができる。複数の構成要素をフリットを使用して原子感知器の本体の種々の位置に同時に接合することができるため、フリットの使用は、原子感知器の本体を外部構成要素に接合するために、より少ない製造工程を使用する。
【０００９】
[0015]図１は、外部構成要素が原子感知器１００の感知器本体１０６にフリット１０４で取り付けられる場合の感知器１００の断面図である。感知器１００は、（加速度計、ジャイロスコープ、原子時計などのような）光学感知器である。特定の実施形態では、感知器１００は、気密封止された環境を包含する空洞１０８を含む感知器本体１０６を含み、この環境の形式は、感知器１００が正しく動作するのを助ける。例えば、感知器１００が環状レーザージャイロスコープである場合、空洞１０８は、感知器本体１０６内に気密封止される所望のガスを含むであろう。代替の実装形態では、感知器が原子時計である場合、空洞１０８は、感知器本体１０６内に気密封止される真空を包含する。
【００１０】
[0016]特定の実装形態では、感知器１００によって得られる測定情報は、空洞１０８内に含まれる光エネルギーのパターンを観測することによって得られる。この理由のため、感知器１００は、空洞１０８内で発生される測定情報が感知器１００に接続される外部システムによって使用されることを可能にするために、開口部１１０を備える。開口部１１０は、光エネルギーが感知器本体１０６から出るまたは感知器本体１０６に入るのを可能にし、外部システムが空洞１０８内の光エネルギーのパターンを解析するのを可能にする、感知器本体１０６上の場所である。
【００１１】
[0017]図１に示すように、感知器本体１０６との界面を形成する構成要素は互いに結合され、１つまたは複数の構成要素積層体１０２を形成する。感知器１００は、感知器本体１０６内の異なった開口部１１０と関連付けられる複数の構成要素積層体１０２を有することができる。例えば、感知器１００が原子時計である場合、感知器本体１０６は、光を空洞１０８内に導入する１つまたは複数の開口部１１０と、光を空洞１０８から外へ伝達されるようにするための１つまたは複数の開口部１１０とを有することができる。光を空洞１０８内に配向することに関連付けられる構成要素積層体１０２の例示的な実施形態では、構成要素積層体１０２は、（例えばレーザーのような）光源、レンズ、光束分割器（すなわち、光の部分を別々の開口部に配向する装置）、光束拡大器などを含むことができる。空洞１０８から光を受けることに関連付けられる構成要素積層体１０２の例示的な実施形態では、構成要素積層体１０２は、光検出器、レンズなどを含む。さらに、空洞１０８内の真空を維持するために、一実施形態では、構成要素積層体１０２は吸着剤を含む。感知器１００が環状レーザージャイロスコープである一実施形態では、構成要素積層体１０２は、環状レーザージャイロスコープの動作を開始するための発光ダイオードを含むであろう。一実施形態では、空洞１０８の周囲の開口部１１０は、光学要素１１２を含むことができ、光学要素１１２は、透明窓要素、反射鏡要素、または、部分的に透明で部分的に反射性の要素を備えることができる。
【００１２】
[0018]少なくとも１つの実施形態では、構成要素積層体１０２内の個々の構成要素を互いに接合するために、フリット１０４またはガラス半田が使用される。本明細書で使用される単語「フリット」は、ガラスへと加熱され得る、溶融されるまたは部分的に溶融される物質を指す。個々の構成要素を互いに接合するのと併せて、フリット１０４は、構成要素積層体１０２を感知器本体１０６に結合するためにも使用される。いくつかの実装形態では、フリット１０４は、鏡および窓１１２を感知器本体１０６に結合するために使用される。光学要素１１２が感知器本体１０６に結合されるいくつかの実施形態では、構成要素積層体１０２は光学要素１１２に結合される。例えば、光学要素１１２は、フリット１０４が光学要素１１２と感知器本体１０６との間に気密封止部を形成するように、フリット１０４を使用して感知器本体１０６に結合されてもよい。開口部１１０が光学要素１１２を含まない、代替の実施形態では、構成要素積層体１０２は、構成要素積層体１０２と感知器本体１０６との間に気密封止部を形成するように、フリット１０４を使用して開口部１１０上で感知器本体１０６に直接接合される。
【００１３】
[0019]構成要素積層体１０２を（光学要素１１２と共に、または別々に）感知器本体１０６に接合するためにフリット１０４を使用することによって、構成要素積層体１０２内の構成要素は、感知器１００の精度への感知器１００に対する衝撃および振動の影響が低減されるように、感知器本体１０６に強固に結合されるようになる。さらに、構成要素積層体１０２内の構成要素を互いに接合し、構成要素積層体１０２を感知器本体１０６に接合するためにフリット１０４を使用することによって、感知器１００内の構成要素は、感知器本体１０６に対するそれらの個々の位置に配置することができ、互いに且つ感知器本体１０６に同時に結合することができる。図２は、複数の構成要素積層体内に複数の構成要素を有する感知器２００を例示するブロック図である。一実施形態では、感知器２００は、上述したような感知器１００を備える。このように、図２に関して本明細書で与えられる代替の実施形態の説明は、図１で説明した実施形態に適用されてもよく、逆もまたそうである。図２に例示する実施形態では、感知器２００は原子時計である。感知器２００は、少なくとも３つの構成要素積層体２０２、２２２および２４２を含む。構成要素積層体２０２および２２２は、感知器２００内の空洞２０８内に光を導入するために共に機能する。感知器２００は、受動的な真空内でルビジウムまたはセシウム（例えばＲｂ−８７）のようなアルカリ金属原子を保持する真空容器空洞を備える空洞２０８を含む感知器本体２０６を含む。鏡２１０および窓２１２の配置は、光束を感知器本体２０６内および感知器本体２０６の周囲に配向することを可能にし、鏡２１０は感知器本体２０６の内部の周囲で光束を反射する。いくつかの実施形態では、構成要素積層体２０２、２２２および２４２は、感知器本体２０６に直接結合され、仲介する窓２１２には結合されない。他の実施形態では、１つまたは複数の構成要素積層体２０２、２２２および２４２は、仲介する窓に結合されてもよい。
【００１４】
[0020]構成要素積層体２０２、２２２および２４２は、レンズ２０３、２２３および２４３を含む。レンズ２０３、２２３および２４３は、それらが感知器本体２０６に当接するようにそれらの個々の位置にそれぞれ配置され、そこでレンズ２０３、２２３および２４３は、感知器本体２０６にフリットを使用して固定される。フリットを使用してレンズ２０３、２２３および２４３を感知器本体２０６のできるだけ近くに固定することによって、レンズ２０３、２２３および２４３はフリットと一体となって、感知器本体２０６の内部空洞を気密封止し、空洞２０８内の真空環境を維持することができる。いくつかの実施形態では、１つまたは複数のレンズ２０３、２２３および２４３は、感知器本体２０６に対向して配置される凸レンズである。このような実施形態では、レンズが構成要素積層体２０２および２２２から光を効果的に伝達し、空洞内の特定の位置に光の焦点を合わせることができるように、レンズの凸部が感知器本体２０６の内部空洞２０８に対向するように配置されてもよい。一実施形態では、レンズ２４３は、感知器本体２０６内から光を受け、構成要素積層体２４２内の受光電子機器２４４上に光の焦点を合わせる。
【００１５】
[0021]一実施形態では、構成要素積層体２０２は、光束２５０を受けて光束２５０が感知器本体２０６の内部空洞２０８に入る前に光束２５０を調節する構成要素を含む。光束２５０を調節するために、構成要素積層体２０２は、視準レンズ２１７と、光絶縁器２１３と、一連の波形板２０９と、光束分割器２１１と、光束拡大器２０７とを含む。構成要素積層体２０２は、光束２５０の特性を正しく調節するために、種々の構成要素を互いから適切な距離に設定するために、支持構造２１５および２０５も含む。
【００１６】
[0022]動作中、構成要素積層体２０２は、最初に視準レンズ２１７を通過する光を受ける。視準レンズ２１７は、（レーザーまたは他の光発生装置のような）光源から光束２５０を受け、光束２５０を構成する光線が互いに平行になるように光束２５０を調節する。光は次に視準レンズ２１７を離れ、光絶縁器２１３に入る。いくつかの実施形態では、視準レンズ２１７は、視準された光が光絶縁器２１３に入る前に、規定された距離だけ光絶縁器２１３からずれている。視準レンズ２１７を光絶縁器２１３からのずれの距離に支持するために、支持構造２１５は、視準レンズ２１７と光絶縁器２１３との間に取り付けられる。少なくとも示された実施形態では、支持構造２１５は、ガラスから作られ、製造工程中、視準レンズ２１７および光絶縁器２１３の両方に強固に接続する。少なくとも一実施形態では、視準レンズ２１７、光絶縁器２１３および支持構造２１５の結合された組み合わせは、光束２５０が視準後に通って進む気密封止された容器を取り囲む。
【００１７】
[0023]光絶縁器２１３は、光が構成要素積層体２０２を通って一方向でのみ進むのを可能にし、光ダイオードとして機能する。光束２５０が光絶縁器２１３を通過した後、光束２５０は光束分割器２１１と、波形板２０９の組み合わせとに入る。図２の例示的な実施形態で示すように、光束分割器２１１は、２枚の波形板２０９の間に挟まれる。波形板２０９は、光束が構成要素積層体２０２を通って進むときに、光束の極性を、感知器本体２０６に入るための所望の極性に変える。図示するように、第１の波形板２０９は、光束２５０が光束分割器２１１を通過する前に、光束２５０の極性を変える。光束分割器２１１は、光束２５０を２つの別個の光束２５０ａおよび２５０ｂに分割する。光束２５０ｂは、外部の用途で使用するために、または、構成要素積層体２２２のような異なった構成要素積層体によって使用するために、光束分割器によって構成要素積層体２０２の外へ反射される。光束２５０ｂと対照的に、光束２５０ａは、感知器本体２０６内に進む前に、構成要素積層体２０２内の他の構成要素を通過する。例えば、光束分割器２１１を通過した後、光束２５０ａは、光束２５０ａが感知器本体２０６内に入る前に光束２５０ａの極性をさらに調節するために、第２の波形板２０９を通過する。
【００１８】
[0024]光束２５０ａの極性が波形板２０９によって調節されていると、光束２５０ａは光束拡大器２０７およびレンズ２０３を通過し、レンズ２０３は、実質的に上述されており、感知器本体２０６と気密封止部を形成する。光束拡大器２０７は、光束２５０ａがレンズ２０３を通過する前に拡大するように、視準され偏光された光を屈折させる。屈折された光束２５０ａが拡大することを可能にするために、光束拡大器２０７は、光束２５０ａがレンズ２０３を通過する前に所望の直径に拡大するために光束２５０ａに対して実質的に十分な空間を光束拡大器２０７とレンズ２０３との間に与える距離だけ、レンズ２０３からずれる。光束拡大器２０７をレンズ２０３からずらすために、支持構造２０５は、レンズ２０３および光束拡大器２０７の両方に強固に結合する。一実装形態では、支持構造２０５は、ガラスから製造され、フリット封止部を使用して光束拡大器２０７およびレンズ２０３の両方に結合する。一実装形態では、支持構造２０５を光束拡大器２０７およびレンズ２０３に結合するフリット封止部は、異物物質が支持構造２０５内の空間に入り、光束２５０ａと干渉するのを防ぐために、気密封止部であってもよい。レンズ２０３を通過した後、光束２５０ａは、光を感知器本体２０６の中央の原子群に配向するために、一連の鏡２１０によって反射される。
【００１９】
[0025]一実施形態では、光束分割器２１１によって構成要素積層体２０２の外に反射された光束２５０ｂは、構成要素積層体２２２に入るように１つまたは複数の鏡２３０によって反射される。構成要素積層体２２２は、波形板２２９と、光束拡大器２２７と、レンズ２２３とを含む。一実施形態では、構成要素積層体２２２内の構成要素は、支持構造２２５によって支持される。構成要素積層体２２２内の異なった構成要素は、構成要素積層体２０２内の対応する構成要素と同様に機能する。例えば、波形板２２９は波形板２０９内の第２の波形板と同様に機能し、光束拡大器２２７は光束拡大器２０７と同様に機能し、レンズ２２３はレンズ２０３と同様に機能し、支持構造２２５は支持構造２０５と同様に機能する。感知器本体２０６の外表面上の構成要素積層体２０２および２２２の異なった位置は、鏡２１０によって反射される異なった光束を提供するのを助ける。例えば、鏡２１０は、感知器本体２０６内に異なって反射される光束が、空洞２０８の中心に配置される原子を照らしながら、３つの直交軸に沿って交差するように、光束２５０ａおよび２５０ｂを反射する。
【００２０】
[0026]上記のように、感知器２００は、光検出器２４４およびレンズ２４３を含む構成要素積層体２４２を含む。光が鏡２１０によって空洞２０８の外へ反射されるいくつかの例では、その光は構成要素積層体２４２へ反射される。構成要素積層体２４２は、光検出器２４４をレンズ２４３から定められた距離に保持するために、支持構造２４５も含む。支持構造２４５は、構成要素積層体２０２および２２２内の他の支持構造２２５および２０５と同様に機能する。具体的には、支持構造２２５は、光学構成要素に結合すると同時に、光学構成要素間に空間を配置するように機能する。支持構造２２５は、フリット封止部によって光検出器２４４およびレンズ２４３の両方に結合することもできる。さらに、支持構造２２５を光検出器２４４およびレンズ２４３に結合するフリット封止部は、光検出器２４４とレンズ２４３との間の空間を気密に分離する。
【００２１】
[0027]上記のように、構成要素積層体２０２、２２２および２４２は、各々、光が感知器本体２０６の中に、周囲におよび外に正しく伝搬できるようにするために感知器本体２０６に対して正確な位置に配置される複数の構成要素を含む。構成要素積層体２０２、２２２および２４２内の構成要素は、感知器本体２０６に対する構成要素の正確な位置を強固に維持するために、フリットを使用して互いに且つ感知器本体２０６に結合される。構成要素積層体２０２、２２２および２４２内の構成要素を感知器本体２０６に結合するためのフリットの使用は、感知器２００の動作中の感知器本体２０６に対する構成要素の移動を減少させる。感知器２００に対する構成要素の移動を減少することによって、構成要素積層体２０２、２２２および２４２内の構成要素を互いに結合し、構成要素積層体２０２、２２２および２４２を感知器本体２０６に結合するためのフリットの使用は、感知器本体２０６に対する構成要素の減少された移動により、感知器２００による測定の誤差も減少させる。
【００２２】
[0028]図３は、（感知器積層体１０２、２０２、２２２または２４２のいずれかのような）構成要素積層体３０２を（感知器本体１０６または２０６のような）感知器本体３０６に固定するための取付具３０４を例示するブロック図である。上記に述べたように、フリット処理工程の使用の利点の１つは、感知器の種々の構成要素のすべてを、感知器本体３０６に同時に結合することができることである。構成要素積層体３０２内の種々の構成要素、鏡、窓などを感知器本体３０６に結合するために、感知器本体３０６は取付具３０４内に取り付けられる。本明細書で使用される用語、取付具は、製造中に構成要素を正確な位置に保持する剛性構造体を指す。例えば、感知器本体３０６が取付具３０４内に取り付けられる場合、取付具は構成要素を感知器本体３０６に対する所望の位置に保持する。一実施形態では、取付具３０４は、構成要素積層体３０２の異なった構成要素を定位置に保持するために、プランジャ３１０を使用する。別の例示的な実装形態では、取付具３０４は、感知器本体３０６および構成要素が互いに組み立てられるのと同時に互いに組み立てられる複数の部分から構成される。例えば、取付具３０４は、感知器本体３０６が取付具３０４内に配置された後に取付具３０４の下部３１２に固定される上部３０８を有する。取付具３０４は、フリットを複数の構成要素および感知器本体に塗布することができるように、すべての構成要素を感知器本体に固定する。さらに、取付具３０４と、構成要素と、感知器本体３０６と、感知器本体３０６および構成要素を接合するフリットとは、フリットが取付具３０４によって定位置に保持された組み立てられた部分のすべてを同時に結合するように、同時に加熱することができる。フリットが種々の構成要素を感知器本体３０６に結合した場合、感知器本体３０６と、隣接する構成要素とは、取付具３０４から取り除かれる。
【００２３】
[0029]図４は、（構成要素積層体３０２のような）構成要素積層体４０２を（本体３０６のような）感知器本体４０６に固定するときの取付具４０４の詳細図を例示するブロック図である。構成要素積層体４０２が感知器本体４０６に固定されるとき、感知器本体４０６内の種々の構成要素は、最初に、別個の構成要素を洗浄することによって組み立てのために準備される。構成要素積層体４０２内の異なった構成要素が、感知器本体４０６への組み立てのための準備ができている場合、異なった部分が感知器本体４０６上に１つずつ全体として配置される。少なくとも１つの実施形態では、感知器本体４０６および取付具４０４は、感知器本体４０６が構成要素積層体４０２の直接下になるにように回転される。感知器本体４０６を構成要素積層体４０２の下に配向することによって、構成要素が取付具４０４に接続されるプランジャ４１０によって定位置に固定される前に、重力が構成要素積層体４０２内の異なった構成要素の積層を助けることができる。
【００２４】
[0030]特定の実施形態では、構成要素積層体４０２が、構成要素積層体４０２の組み立てにおいて図２で説明した構成要素積層体２０２と実質的に同様の場合、レンズ４０３は感知器本体４０６に嵌合される。構成要素積層体４０２内の他の構成要素は、次に、構成要素が感知器本体４０６から離れるにつれて互いの上に順次に積層される。例えば、支持構造４０５がレンズ上に配置され、次に光束拡大器４０７が支持構造４０５上に配置され、第２の波形板４０９が光束拡大器４０７上に配置され、光束分割器４１１が第２の波形板４０９上に配置され、第１の波形板４０９が光束分割器４１１上に配置される。さらに、光絶縁器４１３が第１の波形板４０９上に配置され、支持構造４１５が光絶縁器４１３上に配置され、視準レンズ４１７が支持構造４１５上に配置される。構成要素積層体４０２内のすべての構成要素が互いの上に配置されると、次にプランジャ４１０が視準レンズ４１７および支持構造４１５上に配置されて、構成要素積層体４０２を感知器本体４０６に固定する。
【００２５】
[0031]構成要素積層体４０２の構成要素が定位置になり、感知器本体４０６に固定されると、構成要素積層体４０２内の異なった構成要素を互いに接合するために、フリットが構成要素積層体４０２に塗布される。一実施形態では、フリットは、構成要素間の空間を気密封止するために塗布される。代わりに、また、構成要素が互いに結合されるが、異なった構成要素間の空間が気密封止されないように、フリットは異なった構成要素にも塗布される。次に、異なった構成要素を互いに結合するために、フリットは加熱され冷却される。構成要素積層体４０２内の異なった構成要素がフリットを介して互いに結合されると、取付具４０４内のプランジャ４１０が取り除かれ、感知器が取付具４０４から取り除かれる。
【００２６】
[0032]特定の実施形態では、上述したように、原子感知器は原子時計である。フリットの使用は、より少ない工程で製造することができると共に、振動および衝撃によって引き起こされる誤差に影響されにくい原子時計の製造を可能にする。さらに、上述した原子時計は、全地球位置把握システム衛星、無人航空機、ナビゲーションシステムなどの一部として、周波数依存の用途に基準周波数信号を提供するために使用することができる。図５は、システム５００内の原子時計５０２の実装形態を例示する。特定の実施形態では、上述のようにフリット処理された構成要素積層体を実施して構成された原子時計５０２は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）内で使用されるのに十分なほど小さい。例えば、原子時計５０２は、ＭＥＭＳ装置５０４の一部として取り付けられる。原子時計５０２は、基準周波数を生成し、基準周波数を周波数依存装置５０６に供給する。原子時計５０２によって供給される基準周波数は、周波数依存装置５０６の動作安定性および精度を向上させる。例えば、周波数依存装置５０６が全地球位置把握システム衛星の構成要素である場合、原子時計５０２は、衛星が位置の正確な計算のためのより正確な基準時間を提供することを可能にする。
【００２７】
[0033]図６は、フリットを使用して外付け構成要素を感知器本体に取り付けるための方法６００を例示する流れ図である。方法６００は、６０２で開始し、少なくとも１つの構成要素積層体を、感知器本体の少なくとも１つの開口部上で感知器本体に固定し、ここで少なくとも１つの構成要素積層体は複数の構成要素を備える。一実施形態では、開口部は、開口部上の窓または鏡のような光学要素を含む。このような実施形態では、構成要素積層体は光学要素上に固定される。一実施形態では、図３および図４に関連して上述したように、取付具が、複数の異なった構成要素を備える構成要素積層体を感知器本体に固定する。取付具は、構成要素積層体および感知器本体の両方の位置を互いに関連した固定された位置に固定する剛性枠を含む。一実施形態では、取付具は、構成要素積層体に対して圧力を加えるプランジャを含み、この圧力は構成要素積層体を感知器本体に固定する。
【００２８】
[0034]方法６００は、６０４に進み、少なくとも１つの構成要素積層体内の複数の構成要素および感知器本体にフリットを塗布する。一例では、フリットは感知器本体の開口部の周囲と、隣接する構成要素積層体とに塗布される。さらに、フリットは、構成要素積層体内の異なった構成要素の周囲に塗布される。一実施形態では、フリットは、感知器本体の上の窓または鏡および感知器本体の開口部と、隣接する構成要素積層体とに塗布される。
【００２９】
[0035]方法６００は、６０６に進み、フリットが溶解するように、フリットと、少なくとも１つの構成要素積層体と、感知器本体とを加熱する。例えば、構成要素積層体を感知器本体に固定する取付具が、感知器本体および構成要素積層体上のフリットをフリットの溶融温度まで徐々に加熱する炉を通過させられる。（例えば、炉はフリットを摂氏４２０度に加熱する。）この温度では、フリットは溶解し、隣接する表面に結合する。方法６００は、６０８に進み、構成要素積層体が感知器本体に固定されるように、フリットと、少なくとも１つの構成要素積層体と、感知器本体とを冷却する。例えば、感知器本体および構成要素が急激な温度変化によってひび割れるのを防ぐために、取付具内の感知器本体および構成要素積層体は徐々に冷却される。フリットが冷却すると、構成要素積層体は感知器本体に強固に結合される。そして感知器本体と、接続された構成要素積層体とは、取付具から取り除かれる。
例示的な実施形態
[0036]例１は感知器装置を含み、装置は、空洞を備えた感知器本体であって、本体に空洞への接近を可能にする少なくとも１つの開口部を備える、感知器本体と、フリットを使用して少なくとも１つの開口部上で感知器本体に取り付けられる少なくとも１つの構成要素積層体であって、構成要素積層体が、フリットで互いに取り付けられる複数の構成要素を備える、少なくとも１つの構成要素積層体とを備える。
【００３０】
[0037]例２は例１の装置を含み、少なくとも１つの開口部は、少なくとも１つの開口部に取り付けられる少なくとも１つの光学要素をさらに備え、少なくとも１つの光学要素は、フリットが感知器本体内の空洞を気密封止するように、フリットで感知器本体に取り付けられる。
【００３１】
[0038]例３は例２の装置を含み、構成要素積層体はフリットによって少なくとも１つの光学要素に取り付けられる。
[0039]例４は例１乃至例３のいずれかの装置を含み、複数の構成要素は、光学構成要素、構造的支持体、感知器、または電子装置のうちの少なくとも１つを備える。
【００３２】
[0040]例５は例１乃至例４のいずれかの装置を含み、構成要素積層体は、構成要素積層体と感知器本体との間のフリット封止部が感知器本体内の空洞を気密封止するように、フリット封止部で感知器本体に取り付けられる。
【００３３】
[0041]例６は例１乃至例５のいずれかの装置を含み、感知器装置は、原子時計および環状レーザージャイロスコープのうちの少なくとも１つを備える。
[0042]例７は例１乃至例６のいずれかの装置を含み、構成要素積層体内の複数の構成要素は互いに気密封止される。
【００３４】
[0043]例８は感知器装置を製造する方法を含み、方法は、複数の構成要素を備える少なくとも１つの構成要素積層体を感知器本体の少なくとも１つの開口部上で感知器本体に固定する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体内の複数の構成要素および感知器本体にフリットを塗布する工程と、フリットが溶解するように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を加熱する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体が感知器本体に固定されるように、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を冷却する工程とを備える。
【００３５】
[0044]例９は例８の方法を含み、少なくとも１つの構成要素積層体は、取付具を使用して感知器本体に固定され、取付具は、少なくとも１つの構成要素積層体および感知器本体を互いに対して固定された位置に確実に維持する装置を備える。
【００３６】
[0045]例１０は例９の方法を含み、取付具は、少なくとも１つの構成要素積層体を感知器本体に固定するための少なくとも１つのプランジャを備える。
[0046]例１１は例９乃至例１０のいずれかの方法を含み、感知器本体および少なくとも１つの構成要素積層体を取付具から分離する工程をさらに備える。
【００３７】
[0047]例１２は例８乃至例１１のいずれかの方法を含み、少なくとも１つの構成要素積層体を感知器本体に固定する工程は、少なくとも１つの光学要素を少なくとも１つの受光開口部上に配置する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体を少なくとも１つの光学要素上に配置する工程と、少なくとも１つの構成要素積層体および少なくとも１つの光学要素を感知器本体に固定する工程とをさらに備える。
【００３８】
[0048]例１３は例１２の方法を含み、少なくとも１つの光学要素は、鏡または窓のいずれかの少なくとも１つを備え、方法は、フリットが加熱され冷却されたときにフリットが少なくとも１つの開口部の周囲に気密封止部を形成するように、フリットを少なくとも１つの光学要素の周囲に塗布する工程をさらに備える。
【００３９】
[0049]例１４は例８乃至例１３のいずれかの方法を含み、複数の構成要素および感知器本体に塗布されるフリットは、フリットが加熱され冷却されたときにフリットが少なくとも１つの開口部の周囲に気密封止部を形成するように塗布される。
【００４０】
[0050]例１５は例８乃至例１４のいずれかの方法を含み、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を加熱する工程は、フリット、少なくとも１つの構成要素積層体、および感知器本体を、フリットの溶融温度まで徐々に加熱する工程を備える。
【００４１】
[0051]例１６は基準周波数を提供するためのシステムを含み、システムは原子時計を備え、原子時計は基準周波数信号を生成するように構成され、原子時計は、空洞を備える時計本体であって、光が時計本体の複数の開口部を経て空洞内に導入される時計本体と、ガラスフリットを使用して少なくとも１つの開口部の上で感知器本体に取り付けられる複数の構成要素積層体とを備え、構成要素積層体は、フリットで互いに取り付けられる複数の光学構成要素を備え、光学構成要素は、光が空洞に入る前と光が空洞から出た後とに光を制御する。
【００４２】
[0052]例１７は例１６のシステムを含み、複数の構成要素積層体内の第１の構成要素積層体は、光束が空洞に入る前に、受けた光束を調節する構成要素を備える。
[0053]例１８は例１７のシステムを含み、第１の構成要素積層体内の構成要素が、受信された光束を第１の部分および第２の部分に分割し、第２の部分は複数の構成要素積層体内の第２の構成要素積層体内に反射される。
【００４３】
[0054]例１９は例１８のシステムを含み、第１の構成要素積層体および第２の構成要素積層体は、光束の第１の部分および第２の部分が空洞内に入るとき光束の第１の部分および第２の部分が互いに直交するように、時計本体上に配置される。
【００４４】
[0055]例２０は例１６乃至例１９のいずれかのシステムを含み、複数の構成要素積層体内の個々の構成要素積層体内の複数の光学構成要素は、互いに気密封止される。
[0056]以下の特許請求の範囲によって定義される本発明の多数の実施形態を説明してきた。それにもかかわらず、特許請求された発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、説明された実施形態に対する種々の変更がなされ得ることは理解されるであろう。したがって、他の実施形態は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
【符号の説明】
【００４５】
１００  原子感知器
１０２  構成要素積層体
１０４  フリット
１０６  感知器本体
１０８  空洞
１１０  開口部
１１２  光学要素
２００  感知器
２０２  構成要素積層体
２０３  レンズ
２０５  支持構造
２０６  感知器本体
２０７  光束拡大器
２０８  空洞
２０９  波形板
２１０  鏡
２１１  光束分割器
２１２  窓
２１３  光絶縁器
２１５  支持構造
２１７  視準レンズ
２２２  構成要素積層体
２２３  レンズ
２２５  支持構造
２２７  光束拡大器
２２９  波形板
２３０  鏡
２４２  構成要素積層体
２４３  レンズ
２４４  光検出器
２４５  支持構造
２５０  光束
２５０ａ  光束
２５０ｂ  光束
３０２  構成要素積層体
３０４  取付具
３０６  感知器本体
３０８  上部
３１０  プランジャ
３１２  下部
４０２  構成要素積層体
４０３  レンズ
４０４  取付具
４０５  支持構造
４０６  感知器本体
４０７  光束拡大器
４０９  波形板
４１０  プランジャ
４１１  光束分割器
４１３  光絶縁器
４１５  支持構造
４１７  視準レンズ
５００  システム
５０２  原子時計
５０４  ＭＥＭＳ装置
５０６  周波数依存装置
６００  方法
６０２  工程
６０４  工程
６０６  工程
６０８  工程
【図１】
2013211516.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
2013211516000001.pdf