被示出。每个原子的波 函数的第二半部110-Β(其没有从第一脉冲接收动量上的改变）维持沿初始波函数的原始 轨迹210行进。同样地，波函数的这两个半部随着它们行进而逐渐变得在空间上彼此分离。 第二光学脉冲反转波函数的每一半部的动量。第二脉冲的施加在215处被图示出并且当两 个半部110-Α和110-Β将处于距彼此预定距离处时，在205处的第一脉冲之后在某个时间 段（τJ处发生。与波函数的原始轨迹210分离的第一半部110-Α现在变换至与原始波函 数的原始轨迹210平行的轨迹214。对于没有受到第一脉冲影响的，215处的第二脉冲给予 动量，该动量使第二半部110-B偏离原始轨迹210,并且遵循与由第一半部110-A在第一脉 冲之后行进的轨迹212平行的轨迹216,直到两个半部110-A和110-B在重组点220处彼此 相交。
[0017] 在重组点220处，（在第二脉冲之后在某个时间段τ2处发生）施加第三光学脉 冲，其仅在第二半部110-Β上给予动量，现在使第二半部变换以变得与第一半部的相同轨 迹214对准。也就是说，第三脉冲重组每个原子波函数的两个半部110-Α和110-Β以使得 重组的原子现在遵循与原始轨迹210的路径平行的路径214,但在空间上与原始轨迹偏移。 为了提供标度参考的目的，在一个实施例中，云110的原子从波函数分离的第一点205下降 几毫米（例如大约5毫米）至波函数被重组的点220。最终轨迹214在空间上距原始轨迹 210的水平偏移为大约数十微米。由每个原子的两个半部行进的轨迹所包围的小的、平面的 区域，限定了平行四边形状的感测平面240,该平行四边形状的感测平面240具有与该平行 四边形状的感测平面240垂直的旋转感测轴230。由于绕该感测轴230的旋转而引起的重 组原子中的积累相位差（在110Α+Β处示出）然后可以被测量以确定旋转速率。参见美国 专利公布 2013/0213135"AtomInterferometerwithAdaptiveLaunchDirectionand/ orPosition" 和美国专利公布 2014/0022534"ClosedLoopAtomicInertialSensor"， 这两个专利通过引用整体结合于本文中。
[0018] 更具体的，碱金属原子（诸如铷）具有对激光脉冲非常敏感的单个价电子。该电 子具有这样的基态，该基态具有两个超精细基态可能性（对于働而目F=1或F= 2)。原 子云110内的原子被准备为共享相同的初始基态。当原子分裂并绕着限定平行四边形状的 感测平面240的轨迹行进时，惯性传感器的旋转将使波函数沿一条路径行进的半部获得与 沿另一条路径行进的另一半部不同的相位。当两个半部在220处重组时，它们与相移重组 以使得重组原子110A+B的某部分将从第一基态（即原子在第二基态之前所具有的原始基 态）变换，而平衡将保持原始基态。绕着感测轴230的旋转速率然后可以作为保持原始基态 的原子的数量相对于改变状态的数量的函数而被导出。例如，经由通过将重组原子110A+B 暴露给不同频率的光而进行的荧光分析，可以获得这些测量结果。引起荧光的光的频率将 指示原子具有哪个基态，并且对光的两个不同频率的相对样本响应可以因此用于确定每个 状态中有多少原子。
[0019] 本公开的实施例通过平行四边形状的感测平面240的面内、面外旋转或面内和面 外旋转的组合来将抖动引入到感测轴230。图3A在300处提供了原子云110的顶视图，其 被扩展成如上所讨论的平行四边形状的平面230,其中云110的原子在重力的影响下（或 在一些实施例中，在重力和激光诱导力（诸如光学黏团）的组合影响下）下降至页面。在 图3A中，将第一组相互对准的激光束310(例如，来自激光源121和122)从相对方向施加 到云110中以施加相对于图2所讨论的三个光学脉冲。这里，在仅施加单组相对激光束310 的情况下，由脉冲创建的平行四边形状的感测平面240的区域与激光束310的方向对准，以 使得感测轴230沿着与激光束310所施加的方向正交的轴而形成。
[0020] 在图3B中，第二组相互对准的激光束320 (例如，来自激光源123和124)在面内 并且与第一组激光束310正交地被施加。在仅施加单组相对激光束320的情况下，由脉冲 创建的平行四边形状的感测平面240的区域与激光束320的方向对准，以使得感测轴230 沿着与激光束320所施加的方向正交的轴而形成。以这种方式，当在图3A中仅第一组激光 束310被施加时，感测轴230已经相对于它的位置被面内旋转了φ=90°的角度。
[0021] 如图3C所示，通过同时利用来自两个激光束组310和320的脉冲以形成平行四边 形状的感测平面240,感测轴230可以被旋转至任何的任意角度φ。更具体的，通过调整第一 组激光束310和第二组激光束320的相对幅度，并且以相干方式来使射束脉冲，能够实现感 测轴230的动态面内旋转。在替代实施方式中，射束310和320可以源于相同的激光设备， 或者以其他方式被锁相以使得组成射束310和320的振荡电场对于两个组一直相干地振 荡。
[0022] 通过相对于第二组激光束320的幅度变换第一组激光束310的相对幅度，感测轴 230可以被旋转至图3A-3C的平面内的任意角位置。利用这种配置，能够实现可以实施许多 不同抖动方案的陀螺仪。例如，感测轴230可以被连续旋转360度，或者可以在一个轴位置 与另一轴位置之间连续切换，或者在若干个不同角位置之间转位（index)。在一些实施例 中，也通过在一组中的相对激光（即，面对）源之间交换频率来达成全360度旋转。多普勒 变换的方向确定了平行四边形的开度角。
[0023] 感测轴230在任意时间点处的方向将遵循作为激光束的方向和强度的函数而确 定的矢量。例如，第一组激光束310与第二组激光束320正交地取向，并且在幅度上彼此相 等，得到的感测轴230将沿着具有相对于任一激光束的φ=45°的角位移的矢量来定位。通 过反转针对激光对（例如，激光源121和122)之一的频率偏移，得到的感测轴230将沿着 具有φ=315°的角位移的矢量来定位。反转针对另一激光对（例如激光源123和124)中的 一个的频率偏移将感测轴230沿着具有φ=135°的角位移的矢量进行定位。反转针对两对 激光源的频率偏移将感测轴230沿着具有φ-225°的角位移的矢量进行定位。在一个实施 例中，得到的角位移可以通过针对两个组的光的方向和幅度的基本矢量求和来计算。
[0024] 由此，利用单组激光束，感测轴230被固定在与射束的方向正交的方向中。通过 以与第一组相干的方式利用第二组激光束，感测轴230可以在由两组射束所限定的平面内 的任意处被旋转。如图4和5中所示，通过以与第一和第二组相干的方式利用第三组激光 束，感测轴230可以进一步旋转至由第一和第二组射束所限定的平面外到达三维空间中的 任意位置。例如，图4在400处图示出第三组相互对准的激光束330 (例如，来自激光源125 和126)，其在与第一组激光束310和第二组激光束320均互相正交的方向上被施加。在替 代实施方式中，激光束310、