獲的原子的特定類型，存在于激光束231中的頻率可改變。例如，為了俘獲 銣-87 (S7Rb)，激光束231可以是雙頻激光束，其包括在原子循環(huán)躍迀附近（或者更一般地 在共振線附近）調(diào)諧的兩個頻率，這兩個頻率通過約《 hypCTflM= 6, 800MHz的基態(tài)超精細分 裂而分離。此外，不同的原子擁有不同的基態(tài)超精細分裂，并且因此，激光束231中的兩個 頻率之間的精確頻率間隔將取決于被俘獲的原子種類。
[0053] -旦激光束231已被成形并適當?shù)仄?，則其被導(dǎo)向器皿203的入口觀察孔251a。 根據(jù)一個或多個實施方式，器皿203可以是金屬真空室，例如由鈦、不銹鋼、鋁等形成的室。 另外，可如在本領(lǐng)域中已知的那樣制造該器皿，并且其還可包括具有用于附著不同的各臺 設(shè)備的CF法蘭（conflatflange)的幾個端口，包括觀察孔（例如，觀察孔251a、25lb以及 251c)、各種量規(guī)、栗或其它診斷設(shè)備（未示出）。在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可使用許 多不同類型的真空室或器皿，包括例如玻璃槽器皿。
[0054] 此外，可將器皿203耦合到用于提供稀釋原子蒸氣的源的原子源（未示出）。例 如，原子源可包括處于固體、例如金屬相的原子材料的儲器。根據(jù)一個或多個實施方式，將 固體加熱并進行溫度控制從而向器皿203中發(fā)射處于蒸氣（氣體）相的原子以便被冷原子 干涉儀215和217的磁光阱俘獲和冷卻。在另一示例中，可通過光致原子脫附（LIAD)、例如 通過用紫外線來照射固體原子源來產(chǎn)生原子蒸氣。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認識到在不脫離本 公開的范圍的情況下，可采用許多不同類型的原子源。
[0055] 在器皿203內(nèi)部容納了一對冷原子干涉儀215和217。冷原子干涉儀215包括反 射器233 (在圖2中以截面圖示出），其沿著測量方向219定位，并且具有基本上面對器皿 203的入口觀察孔251a的反射表面235。根據(jù)一個或多個實施方式，反射表面235是截頂角 錐形狀的，從而產(chǎn)生一組俘獲激光束并對入射在反射表面235上的激光束231的部分231b 進行逆反射。在干涉儀215中，由已從反射表面235反射的激光束231的部分231b與由電 磁體線圈對237產(chǎn)生的磁梯度場的組合形成磁光阱。更具體地，到達反射表面235的俘獲 激光束231的部分231b被從反射表面235的截頂角錐形狀的五個反射表面中的每一個反 射，如下面參考圖3更詳細地描述的。
[0056] 冷原子干涉儀217包括反射器241 (在圖2中以截面圖示出），其沿著測量方向219 定位，并且具有基本上面對器皿203的入口觀察孔251a的反射表面243。因此，根據(jù)一個 或多個實施方式，測量方向219是將反射器233的視在頂點（apparentapex) 233a與截頂 角錐反射器241的視在頂點241a相連的線。根據(jù)一個或多個實施方式，反射表面243是截 頂角錐形狀的，從而對入射在反射表面243上的激光束231的部分231a進行逆反射。在干 涉儀217中，由已從反射表面243反射的激光束231的部分231a與從反射表面235的頂面 235a反射的激光束231的逆反射部分231b的組合形成六個相向傳播的原子俘獲激光束。
[0057] 此外，與由電磁體線圈對245產(chǎn)生的磁梯度相組合的俘獲激光束的作用形成磁光 阱。更具體地，到達反射表面243的激光束231的部分231a由于反射表面243的截頂角錐 形狀而經(jīng)歷多次反射。此外，根據(jù)一個或多個實施方式，激光束231的部分231b穿過反射 器241的中心孔241a。俘獲激光束225的此部分231b用于在反射器233處產(chǎn)生用于磁光 俘獲的俘獲激光束。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方式，只需要單個激光束231來產(chǎn) 生用于干涉儀215和217兩者的全部12個磁光俘獲射束。
[0058] 更一般地，反射器的反射表面可具有大體上凹面形狀，使得入射激光束、例如231a 或231b及其在反射器的面上的反射可以在反射器的容積中捕捉原子。根據(jù)一個或多個實 施方式，在不脫離本公開的范圍的情況下，反射器233的反射表面可具有圓錐、角錐、截頂 圓錐或截頂角錐形狀（也分別稱為截頭圓錐和截頭角錐）。根據(jù)一個或多個實施方式，反射 器可以具有角錐形狀，其具有正方形或截頂角錐截面，使得入射激光束、例如231b及其逆 反射可以在反射器233的容積中捕捉原子。
[0059] 根據(jù)一個或多個實施方式，可將反射器布置成使得逆反射激光束（例如，已從其 各反射器反射回來并因此通過系統(tǒng)反向地傳播回來的部分231a和231b)具有與激光束 231a、231b的偏振相同的偏振，從而促進獲得原子干涉儀測量結(jié)果。為此，反射器可具有截 頭圓錐或截頂角錐形狀，其具有垂直于入射激光束方向的平坦表面，并且該平坦表面已接 收到適當?shù)碾娊橘|(zhì)涂層，因此逆反射激光束具有與入射激光束的偏振相同的偏振。
[0060] 圖3示出了此類反射器的透視圖示例。反射器233具有反射表面235,其具有大 體上截頂角錐形狀。更具體地，反射表面235包括兩個相對面235b和235c及兩個其它相 對面235d和235e。另外，反射表面235包括逆反射表面235a。因此，反射表面235在x-y 平面中產(chǎn)生兩對相向傳播的俘獲激光束，其在俘獲區(qū)236中交叉。此外，激光束231的部分 231b被逆反射表面235a逆反射而在z方向上產(chǎn)生一對相向傳播的俘獲激光束。因此，冷原 子被磁光俘獲在俘獲區(qū)236中，并且反射器233用于產(chǎn)生所需俘獲激光束以在截頂角錐反 射器的容積內(nèi)捕捉原子。此外，反射器233還用于在激光束的失諧如下面參考圖9一11詳 述的那樣被設(shè)置成驅(qū)動拉曼躍迀時在逆反射表面235a處用激光束231的逆反射部分231b 產(chǎn)生逆反射拉曼激光束。
[0061]反射器241的反射表面243可具有帶有中心孔的大體上凹面形狀，使得入射激光 束、例如231a、其在反射器的面243&、243〇、243(1、2436上的反射和從反射表面236逆反射的 逆反射射束231b可以在反射器的容積中捕捉原子。根據(jù)一個或多個實施方式，反射器的反 射表面可具有帶有正方形截面的截頂角錐形狀。
[0062] 圖3示出了具有反射表面243的反射器241的透視圖，該反射表面243具有帶有 從其中穿過的中心孔的大體上截頂角錐形狀。更具體地，反射表面243包括相對面243b和 243c及兩個其它相對面243d和243e。因此，反射表面243在x-y平面中產(chǎn)生兩對相向傳 播的俘獲激光束，其在俘獲區(qū)246中交叉，在那里磁光地俘獲冷原子。因此，反射器241用 于產(chǎn)生六個所需激光束中的4個以在截頂角錐反射器的容積內(nèi)捕捉原子。此外，當激光束 的部分231b(已經(jīng)穿過中心孔241a透射）被從反射器233的表面235a逆反射時創(chuàng)建第五 射束。第六射束是部分231a本身。
[0063] 有利地，與反射器233串聯(lián)地采用具有從其中穿過的中心孔241a的截頂角錐反射 器241允許使用僅一個入射激光束231產(chǎn)生兩個在空間上分離的磁光阱。根據(jù)一個或多個 實施方式，使用這兩個磁光阱來產(chǎn)生將在基于雙光子拉曼躍迀使用原子干涉測量法的兩次 空間分離局部加速度測量中使用的兩個冷原子源，如在本領(lǐng)域中已知且上文參考圖1B所 述的。
[0064] 根據(jù)一個或多個實施方式，可將兩個反射器233和241剛性地安裝在器皿203內(nèi)。 例如，可將反射器安裝到CF法蘭，CF法蘭本身被安裝到真空室內(nèi)的入口孔。
[0065] 返回圖2,根據(jù)以下程序來完成實際局部加速度測量。首先，如上所述，由其相應(yīng)的 磁光阱產(chǎn)生冷原子樣本227和冷原子樣本229。然后，將激光束和梯度線圈關(guān)斷，并且兩個 冷原子樣本經(jīng)歷達預(yù)定時間的自由落體。在已經(jīng)歷預(yù)定時間之后，冷原子樣本227和229 已分別地下落至位置221和223。然后，將激光束231的頻率變成用于驅(qū)動雙光子拉曼躍迀 的第二失諧。然后以脈沖發(fā)射激光束231以在位置221和223處產(chǎn)生兩個冷原子干涉儀。 例如，從激光束231產(chǎn)生的兩個相向傳播的拉曼射束和來自反射器233的部分231b的反射 與兩個原子云都交叉。因此，拉曼脈沖序列用于同時地或基本上同時地創(chuàng)建兩個空間分離 的冷原子干涉儀。
[0066] 在干涉測量脈沖序列完成之后，詢問兩個冷原子樣本以測量來自原始冷原子樣本 的處于一個或多個基態(tài)次能級的原子的數(shù)目和/或分數(shù)，從而允許計算在干涉測量序列期 間由每個冷原子云經(jīng)歷的局部加速度，如在本領(lǐng)域中已知的。根據(jù)一個或多個實施方式，可 通過在激光束231的頻率變成第三失諧以驅(qū)動冷原子中的循環(huán)躍迀之后檢測由被激光束 231照射之后的冷原子樣本發(fā)射的熒光249和247來測量基態(tài)集居數(shù)。更具體地，激光束 231的第三失諧幾乎為零，使得激光束231被調(diào)諧至與被俘獲的冷原子的循環(huán)躍迀共振或 幾乎諧振。例如，當使用S7Rb原子作為被俘獲原子時，可將探測激光束的頻率調(diào)諧至52S1/2F =2 - 5 2P3/2F' = 3躍迀。根據(jù)一個或多個實施方式，由探測器211和213來測量熒光。 探測器211和213可以是本領(lǐng)域中已知的任何光探測器，包括例如光電二極管、基于CMOS 或CCD技術(shù)的數(shù)字式照相機以及光電倍增管等。
[0067] 技術(shù)人員將認識到在不脫離本公開的范圍的情況下，可使用任何已知拉曼脈沖序 列來產(chǎn)生冷原子干涉儀，并且可使用任何已知計算方法基于熒光信號來計算每個冷原子樣 本處的局部加速度。例如，可使用上文參考以上圖1所述的（/2- 31 - 31 /2)三拉曼脈沖序 列。
[0068] 雖然上文將激光源207簡單地描述為單一激光源，但技術(shù)人員將認識到在不脫離 本公開的范圍的情況下可以許多方式來產(chǎn)生此多頻激光器。例如，兩個或更多單獨激光器 可一起從動，并使其輸出光束在空間上重疊以產(chǎn)生多頻激光源。另外，可使用聲光或電光調(diào) 制器從單個源產(chǎn)生多個頻率；或者可使用電流調(diào)制來在固態(tài)激光器中產(chǎn)生多個頻率。因此， 激光源207不限于單個激光器，而是意圖示意性地表示具有多個頻率的任何已知激光源。 [0069] 圖4示出了根