CN106707725B - 一种用于原子钟的光学透射窗 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒及设置在所述套筒内的光学镜片；该套筒的筒体壁包括竖向侧壁部；及位于所述竖向侧壁部底端，且沿所述竖向侧壁部底端周向向外延伸的延伸部；所述光学镜片的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部的内侧壁面封接固定；所述光学镜片的底面与筒体壁中竖向侧壁部底端边缘齐平。本发明通过对光学透射窗结构的改进，适用于光学透射窗的批量镀膜需要，解决了传统光学透射窗，由于受到其结构的限制，无法通过现有镀膜机同时一次性对多个光学透射窗中的光学镜片进行批量镀膜的问题。

Description

一种用于原子钟的光学透射窗
技术领域
本发明涉及原子钟技术领域。更具体地，涉及一种用于原子钟的光学透射窗。
背景技术
原子钟是利用原子能级跃迁实现高精度时间频率输出的一种仪器，在通信、导航、守时等领域有较为广泛的应用，真空原子器件是其物理核心部分。为了维持超高真空，真空原子器件的外壳一般采用金属焊接而成。在进行原子能级制备、激励原子发生跃迁时需要将一定频率的激光束透射进入真空原子器件内部与原子进行互作用，而为了小型化，并满足工程化应用，一般使用通过金属化封接的光学透射窗，即在光学镜片侧面涂覆金属化层，然后使用钎焊技术将光学镜片和金属套筒用焊料(熔点一般不超过1000℃)焊接起来，从而实现高真空密封的目的。封接好的光学透射窗还需用氩弧焊等工艺焊接到真空原子器件的金属外壳上，为了避免氩弧焊高温将光学镜片周围的焊料融化导致的漏气以及金属膨胀导致的光学镜片破碎，氩弧焊边到光学镜片封接处的距离须大于保证该封接处真空密封的最小距离要求，该最小距离由氩弧焊接参数、金属套筒的热导率和厚度、光学镜片封接焊料熔点等决定。
一般原子钟的光学透射窗主要包含：光学镜片和金属封接套筒；为了增加光学透射窗中光学镜片的光学透过率，通常还需要在光学镜片的两面镀特定波长的光学增透膜，由于光学增透膜不耐高温，因此一般是先进行光学镜片和金属封接套筒的金属化封接，然后再对光学镜片镀膜。
已有技术中所使用的用于光学透射窗镀膜的镀膜机，其镀膜的基本过程是：用电子枪发射产生的电子束轰击位于镀膜机真空室底部的被加热的靶材上，靶材材料向空间挥发，最后附着在位于镀膜机真空室上方光学透射窗中的光学镜片表面。由于受限于镀膜机的尺寸，待镀膜光学透射窗中光学镜片与靶材的距离不能无限制增加，且由于靶材材料的挥发具有一定的方向性，因此现有结构的光学透射窗在镀膜时，需要位于靶材正上方，以使光学透射窗中光学镜片能被完整镀膜，避免光学透射窗中的光学镜片由于受金属套筒筒体壁的遮挡，不能被完整镀膜情况的出现。所以说，传统的光学透射窗，由于受到其结构的限制，无法通过现有镀膜机同时一次性对多个光学透射窗中的光学镜片进行批量镀膜。
根据真空原子器件对高透射率激光输入窗的需求，考虑到现有镀膜机的结构限制，因此，需要提供一种新的用于原子钟的光学透射窗结构，用以克服现有技术所存在的上述缺陷。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于原子钟的光学透射窗。本发明通过对光学透射窗结构的改进，适用于光学透射窗的批量镀膜需要，解决了传统光学透射窗，由于受到其结构的限制，无法通过现有镀膜机同时一次性对多个光学透射窗中的光学镜片进行批量镀膜的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案：
一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒及设置在所述套筒内的光学镜片；
该套筒的筒体壁包括：
竖向侧壁部；及
位于所述竖向侧壁部底端，且沿所述竖向侧壁部底端周向向外延伸的延伸部；
所述光学镜片的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部的内侧壁面封接固定；
所述光学镜片的底面与筒体壁中竖向侧壁部底端边缘齐平。
本发明所提供的光学透射窗，最大限度上缩短了光学镜片底面到套筒底端边缘的距离，以使光学透射窗在进行镀膜时，光学镜片不再受金属套筒筒体壁的遮挡，进而可有效利用镀膜机的内部空间，一次性对多件光学透射窗进行镀膜，即使是放置于镀膜机内部边缘的光学透射窗中的光学镜片，也可利用镀膜机自身功能(即光学透射窗在镀膜时可沿镀膜机自身轴线进行旋转)被镀上均匀的光学增透膜层，本发明所提供的光学透射窗，在保证光学镜片所镀光学增透膜层覆盖率的同时，大大提高了光学透射窗的镀膜效率。
优选地，所述竖向侧壁部与延伸部之间设有弧状过渡部。该弧状过渡部在满足现有封接工艺的同时，最大限度上保证了光学透射窗在批量镀膜时，光学镜片所镀光学增透膜层的覆盖率。
优选地，所述光学镜片的顶面与筒体壁中竖向侧壁部顶端边缘齐平。
优选地，所述延伸部呈一字形结构。
优选地，所述延伸部呈
Figure BDA0001214950480000032
形结构。
所述延伸部的端部距所述光学镜片的距离需满足最小距离要求，因此所述延伸部呈
Figure BDA0001214950480000033
形结构可进一步缩小光学透射窗的整体直径，实现更小型化的光学透射窗，并可以一次对更多数量的光学透射窗进行镀膜，从而降低生产成本。
优选地，所述延伸部呈
Figure BDA0001214950480000031
形结构。
所述延伸部的端部距所述光学镜片的距离需满足最小距离要求，因此所述延伸部呈
Figure BDA0001214950480000034
形结构可进一步缩小光学透射窗的整体直径，实现更小型化的光学透射窗，并可以一次对更多数量的光学透射窗进行镀膜，从而降低生产成本。
优选地，所述延伸部的端部为光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定的连接端。
优选地，所述光学镜片的顶面和底面均镀有光学增透膜层。
优选地，所述套筒的筒体壁为一体结构。
本发明的有益效果如下：
1、本发明所提供的光学透射窗，通过在套筒竖向侧壁部底端设置延伸部，使得位于套筒筒体壁下端部的连接端(即延伸部的端部)距离光学镜片有一定的距离，避免了光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定时，连接端所产生的热量使光学镜片周围的焊料融化所导致的漏气以及金属膨胀所导致的光学镜片破碎的问题出现，且在降低了连接端在氩弧焊接时的高温使套筒内光学镜片损坏几率的同时，提高了焊接工序的成品率。
2、同时本发明所提供的光学透射窗，最大限度上缩短了光学镜片底面到套筒底端边缘的距离，以使光学透射窗在进行镀膜时，光学镜片不再受金属套筒筒体壁的遮挡，进而可有效利用镀膜机的内部空间，一次性对多件光学透射窗进行镀膜，即使是放置于镀膜机内部边缘的光学透射窗中的光学镜片也能被镀上均匀的光学增透膜层，实现了光学透射窗能够被一次性批量镀膜的发明目的，且在保证了光学透射窗的镀膜效率的同时，还保证了光学镜片所镀膜层的覆盖率、一致性及成品率。
3、本发明所提供的光学透射窗结构，在实现了光学透射窗能够被一次性批量镀膜的同时，镀膜覆盖率高，使用较小直径的光学镜片即可满足原子钟激光束透射进入真空原子器件内部的使用要求，因此即使在套筒的筒体壁设置延伸部，也没有增大光学透射窗的整体尺寸，对原有原子钟的结构不会造成任何影响。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明第一实施例所提供的光学透射窗的结构示意图。
图2示出本发明第一实施例所提供的光学透射窗在镀膜机中进行镀膜的示意图。
图3示出本发明第二实施例所提供的光学透射窗的结构示意图。
图4示出本发明第三实施例所提供的光学透射窗的结构示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1、2所示，一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒1及设置在所述套筒1内的光学镜片2；该套筒1的筒体壁包括竖向侧壁部11，及位于所述竖向侧壁部11底端，且沿所述竖向侧壁部11底端周向向外延伸的延伸部12；所述延伸12部呈
Figure BDA0001214950480000041
形结构；优选地，所述竖向侧壁部11与延伸部12之间设有弧状过渡部13。所述延伸部12的端部121为光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定的连接端。优选的，所述套筒1的筒体壁为一体结构。
所述光学镜片2的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部11的内侧壁面封接固定；所述光学镜片2的底面21与筒体壁中竖向侧壁部11底端边缘111齐平，且所述光学镜片2的顶面22与筒体壁中竖向侧壁部11顶端边缘112齐平。
如图2所示，本发明所提供的光学透射窗在镀膜机3中进行镀膜时，电子枪31发射产生的电子束32轰击位于镀膜机3真空室底部的被加热的靶材33上，靶材33材料向空间挥发，最后附着在位于镀膜机3真空室上方的光学透射窗中的光学镜片2表面，通过图2可以看出，即使放置于镀膜机3边缘的光学透射窗中的光学镜片2也能被镀上均匀的光学增透膜层。
本发明实施例所提供的光学透射窗，通过在套筒1竖向侧壁部11底端设置延伸部12，使得位于套筒1筒体壁下端部的连接端(即延伸部12的端部121)距离光学镜片2有一定的距离，避免了光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定时，连接端所产生的热量使光学镜片2周围的焊料融化所导致的漏气以及金属膨胀所导致的光学镜片破碎的问题出现，且在降低了连接端在氩弧焊接时高温使套筒1内光学镜片2损坏几率的同时，提高了焊接工序的成品率。
同时，本发明所提供的光学透射窗，由于最大限度上缩短了光学镜片2底面21到套筒1底端边缘14的距离，使得光学透射窗在进行批量镀膜时，光学镜片2不再受金属套筒筒体壁的遮挡，进而可有效利用镀膜机的内部空间，一次性对多件光学透射窗进行镀膜，即使是放置于镀膜机3内部边缘的光学透射窗中的光学镜片，也可利用镀膜机3自身功能被镀上均匀的光学增透膜层，本发明所提供的光学透射窗，在保证光学镜片2所镀光学增透膜层覆盖率的同时，大大提高了光学透射窗的镀膜效率。
实施例二：
如图3所示，一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒1及设置在所述套筒1内的光学镜片2；该套筒1的筒体壁包括竖向侧壁部11，及位于所述竖向侧壁部11底端，且沿所述竖向侧壁部11底端周向向外延伸的延伸部12；所述延伸部12呈一字形结构；优选地，所述竖向侧壁部11与延伸部12之间设有弧状过渡部13。所述延伸部12的端部121为光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定的连接端。优选的，所述套筒1的筒体壁为一体结构。
所述光学镜片2的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部11的内侧壁面封接固定；所述光学镜片2的底面21与筒体壁中竖向侧壁部11底端边缘111齐平，且所述光学镜片2的顶面22与筒体壁中竖向侧壁部11顶端边缘112齐平。
本发明实施例所提供的光学透射窗，基于对套筒1竖向侧壁部11及延伸部12的结构设计，在降低了套筒连接端在氩弧焊接时的高温使光学镜片损坏几率的同时，最大限度上缩短了光学镜片2底面21到套筒1底端边缘14的距离，使得光学透射窗在进行批量镀膜时，光学镜片不再受金属套筒筒体壁的遮挡，进而可有效利用镀膜机的内部空间，一次性对多件光学透射窗进行镀膜，在降低了生产成本的同时，增加了光学镜片镀膜膜层的覆盖率，保证了光学增透膜层的一致性，提高了镀膜成品率。
实施例三：
如图4所示，一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒1及设置在所述套筒1内的光学镜片2；该套筒1的筒体壁包括竖向侧壁部11，及位于所述竖向侧壁部11底端，且沿所述竖向侧壁部11底端周向向外延伸的延伸部12；所述延伸部12呈」形结构；优选地，所述竖向侧壁部11与延伸部12之间设有弧状过渡部13。所述延伸部12的端部121为光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定的连接端。优选的，所述套筒1的筒体壁为一体结构。
所述光学镜片2的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部11的内侧壁面封接固定；所述光学镜片2的底面21与筒体壁中竖向侧壁部11底端边缘111齐平，且所述光学镜片2的顶面22与筒体壁中竖向侧壁部11顶端边缘112齐平。
本发明实施例所提供的光学透射窗，基于对套筒1竖向侧壁部11及延伸部12的结构设计，在降低了套筒连接端在氩弧焊接时的高温使光学镜片损坏的几率的同时，最大限度上缩短了光学镜片2底面21到套筒1底端边缘14的距离，使得光学透射窗在进行批量镀膜时，光学镜片不再受金属套筒筒体壁的遮挡，进而可有效利用镀膜机的内部空间，一次性对多件光学透射窗进行镀膜，在降低了生产成本的同时，增加了光学镜片镀膜膜层的覆盖率，保证了光学增透膜层的一致性，提高了镀膜成品率。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (9)

1.一种用于原子钟的光学透射窗，所述光学透射窗包括套筒及设置在所述套筒内的光学镜片；其特征在于，
该套筒的筒体壁包括：
竖向侧壁部；及
位于所述竖向侧壁部底端，且沿所述竖向侧壁部底端周向向外延伸的延伸部；
所述光学镜片的周向侧壁面与所述筒体壁中竖向侧壁部的内侧壁面封接固定；
所述光学镜片的底面与筒体壁中竖向侧壁部底端边缘齐平。
2.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述竖向侧壁部与延伸部之间设有弧状过渡部。
3.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述光学镜片的顶面与筒体壁中竖向侧壁部顶端边缘齐平。
4.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述延伸部呈一字形结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述延伸部呈」形结构。
6.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述延伸部呈┘形结构。
7.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述延伸部的端部为光学透射窗与真空原子器件金属外壳连接固定的连接端。
8.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述光学镜片的顶面和底面均镀有光学增透膜层。
9.根据权利要求1所述的一种用于原子钟的光学透射窗，其特征在于，
所述套筒的筒体壁为一体结构。
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