320和330可以源于相同激光设备，或者以其他方式被锁相以使 得组成射束310、320和330的振荡电场对于所有组一直相干地振荡。对于这种实施例，如 图5中在500处所示，感测轴230在任意时间点处的方向将遵循作为所有三组激光束的方 向和强度的函数而确定的矢量，并且对于一些实施例，该方向可以通过针对三个组的光的 方向和强度的矢量求和来计算。
[0025] 在一些实施例中，控制每一组相互对准的激光束中的光的幅度可以通过控制生成 每个激光束的激光源的输出来达成。在其他实施例中，控制每一组相互对准的激光束中的 光的幅度可以通过起到原子分束器和反射镜作用的激光的光学复用来达成。参见美国专利 公布 2014/0016118 "MULTI-AXISATOMICINERTIALSENSORSYSTEM"，其通过引用整体结 合于本文中。例如，在一个实施例中，来自激光源的激光束被分成两个单独的射束，每个射 束被引导到原子云110上作为如上讨论的激光束的第一组310和第二组320。所述分束可 以被控制为使得得到的两个单独射束中的一个具有比另一个更大的光学强度，以使得激光 束的第一组310和第二组320的相对幅度可以被操纵以控制感测轴230的位置。以同样的 方式，分束可以产生三个单独的射束，每个射束被引导到原子云110上作为射束310、320和 330。以同样的方式，分束可以被控制为使得得到的三个单独射束具有不同的光学强度，以 使得激光束的第一组310、第二组320和第三组330的相对幅度可以被操纵以控制感测轴 230的位置。
[0026] 尽管用于对感测轴230进行脉冲和取向的不同组激光束被图示为是彼此相互正 交的，但应当注意的是，这只是为了解释的方便。在其他实施例中，用于定位感测轴230的 不同组激光束可以被非正交对准，并且仍然落在本公开的范围内。定位感测轴230的原理 仍旧是相同的并且是基于来自激光束组的光的方向和幅度的矢量求和。
[0027] 对于微型原子陀螺仪，抖动输入轴230提供了旋转速率信号的信噪比方面的提 升，这将减少用于识别地球旋转轴所需要的时间。在一些实施例中，原子惯性传感器（诸 如上面任意实施例中所讨论的）也起到敏感加速度计的作用，该敏感加速度计允许识别 重力垂直轴，这对于陀螺罗盘定向和目标位置均是有用的。在这种情况下，感测轴230的 光学抖动通过从正交轴混合光以便使抖动频率下的任何信号无效而允许仪器的虚拟调平 (leveling)。利用在此所描述的实施例的陀螺罗盘设备的现场设立因此可以从粗糙的初始 对准来设立，之后是对仪器的自调平（S卩，光学框架平衡（opticalgimballing))。例如，重 力的方向上的加速度可以通过从顶部、平行于下降原子的路径施加激光脉冲来测量。原子 的波函数仍然类似于图2中所示的内容而进行分裂，但是两个路径是共线的，以使得脉冲 仅导致波函数的每部分多么迅速地下降方面的改变。也就是说，第一脉冲使每个原子的1/2 获得动量并且下降得更迅速。第二脉冲使第一 1/2减慢并且使第二1/2下降得更迅速。第 三脉冲重组这两个半部。以与刚刚所描述的相同的方式，在原子上给予可以被测量相移以 确定加速度。
[0028] 尽管本公开中所描述的原子惯性传感器可以在起到陀螺仪作用和起到加速度计 作用之间定序，但在又一些其他实施例中，诸如如图6中所示，具有被形成到平行四边形状 的感测平面240'中的第二原子云的第二真空室112'与包含感测平面240的第一真空室 102并排地同时操作，但被配置成产生与该第一真空室102在取向上相反的平行四边形状 的感测平面240。在此配置中，两个传感器都被配置成作为陀螺仪运行，但是附加相移也将 由于任何加速度而在两个传感器中积累。也就是说，测量结果对于旋转和加速度都是敏感 的。此配置测量旋转和加速度，除非是在陀螺仪感测轴与重力平行时，这是由自调平过程所 导致的期望配置。
[0029] 利用两个并排（但彼此镜像）操作的传感器，可以从两个传感器测量相同加速度， 尽管由每个传感器所感测的旋转方向将是相反的。这提供了两个等式和两个未知数，以使 得在任意面内或面外旋转中，旋转和加速度数据可以分开为不同的测量结果。在每个真空 室内的这两个感测轴然后可以按以上描述的方式被抖动。
[0030] 示例性实施例
[0031] 示例1包括一种光学抖动的原子惯性传感器，所述惯性传感器包括：真空室，其包 含激光冷却碱金属原子的原子云，其中所述碱金属原子在重力的影响下自由下降；第一组 激光源，被配置成沿第一轴将第一组激光束施加到所述原子云中；第二组激光源，被配置成 沿第二轴将第二组激光束施加到所述原子云中；其中所述第一组激光束和第二组激光束将 一系列相干的激光脉冲施加到所述原子云中，所述一系列相干的激光脉冲沿限定感测平面 的轨迹分离所述碱金属原子的量子力学波函数，所述感测平面对于绕着与所述感测平面正 交取向的感测轴的旋转是敏感的；以及其中所述第一组激光源和第二组激光源通过相对于 所述第二组激光束调制所述第一组激光束的相对幅度来将抖动运动施加到所述感测轴。
[0032] 示例2包括示例1的惯性传感器，其中所述碱金属原子在重力和激光诱导力的组 合影响下自由下降。
[0033] 示例3包括示例1-2中的任一个的惯性传感器，其中所述抖动运动包括所述感测 轴的面内抖动。
[0034] 示例4包括示例1-3中的任一个的惯性传感器，进一步包括：第三组激光源，被配 置成沿第三轴将第三组激光束施加到所述原子云中；其中第一组激光束、第二组激光束和 第三组激光束应用系列连续激光脉冲至原子云；并且其中所述第一组激光束、第二组激光 束和第三组激光束通过调制所述第一组激光束、第二组激光束和第三组激光束的相对幅度 来将所述抖动运动施加到所述感测轴。
[0035] 示例5包括示例4的惯性传感器，其中所述第一轴、第二轴和第三轴相互正交。
[0036] 示例6包括示例4-5中的任一个的惯性传感器，其中所述抖动运动包括所述感测 轴的面内和面外抖动。
[0037] 示例7包括示例1-6中的任一个的惯性传感器，其中所述第一组激光源和第二组 激光源中的一个或两者包括至少一个激光产生设备。
[0038] 示例8包括示例1-7中的任一个的惯性传感器，其中所述第一组激光源和第二组 激光源中的一个或两者输出从激光生成设备引导到它们的激光，所述第一组激光源和第二 组激光源中的一个或两者与所述激光生成设备光学连通。
[0039] 示例9包括示例1-8中的任一个的惯性传感器，其中所述第一组激光源和第二组 激光源被配置成通过对来自激光产生设备的激光的光学复用来相对于所述第二组激光束 调制所述第一组激光束的相对幅度。
[0040] 示例10包括示例1-9中的任一个的惯性传感器，进一步包括：第二真空室，其包含 激光冷却碱金属原子的第二原子云，其中所述碱金属原子在重力的影响下自由下降；其中 所述第一组激光源进一步被配置成沿所述第一轴将所述第一组激光束施加到所述第二原 子云中；其中所述第二组激光源进一步被配置成沿所述第二轴将所述第二组激光束施加到 所