获的原子的特定类型，存在于激光束231中的频率可改变。例如，为了俘获 铷-87 (S7Rb)，激光束231可以是双频激光束，其包括在原子循环跃迀附近（或者更一般地 在共振线附近）调谐的两个频率，这两个频率通过约《 hypCTflM= 6, 800MHz的基态超精细分 裂而分离。此外，不同的原子拥有不同的基态超精细分裂，并且因此，激光束231中的两个 频率之间的精确频率间隔将取决于被俘获的原子种类。
[0053] -旦激光束231已被成形并适当地偏振，则其被导向器皿203的入口观察孔251a。 根据一个或多个实施方式，器皿203可以是金属真空室，例如由钛、不锈钢、铝等形成的室。 另外，可如在本领域中已知的那样制造该器皿，并且其还可包括具有用于附着不同的各台 设备的CF法兰（conflatflange)的几个端口，包括观察孔（例如，观察孔251a、25lb以及 251c)、各种量规、栗或其它诊断设备（未示出）。在不脱离本发明的范围的情况下可使用许 多不同类型的真空室或器皿，包括例如玻璃槽器皿。
[0054] 此外，可将器皿203耦合到用于提供稀释原子蒸气的源的原子源（未示出）。例 如，原子源可包括处于固体、例如金属相的原子材料的储器。根据一个或多个实施方式，将 固体加热并进行温度控制从而向器皿203中发射处于蒸气（气体）相的原子以便被冷原子 干涉仪215和217的磁光阱俘获和冷却。在另一示例中，可通过光致原子脱附（LIAD)、例如 通过用紫外线来照射固体原子源来产生原子蒸气。本领域的技术人员将认识到在不脱离本 公开的范围的情况下，可采用许多不同类型的原子源。
[0055] 在器皿203内部容纳了一对冷原子干涉仪215和217。冷原子干涉仪215包括反 射器233 (在图2中以截面图示出），其沿着测量方向219定位，并且具有基本上面对器皿 203的入口观察孔251a的反射表面235。根据一个或多个实施方式，反射表面235是截顶角 锥形状的，从而产生一组俘获激光束并对入射在反射表面235上的激光束231的部分231b 进行逆反射。在干涉仪215中，由已从反射表面235反射的激光束231的部分231b与由电 磁体线圈对237产生的磁梯度场的组合形成磁光阱。更具体地，到达反射表面235的俘获 激光束231的部分231b被从反射表面235的截顶角锥形状的五个反射表面中的每一个反 射，如下面参考图3更详细地描述的。
[0056] 冷原子干涉仪217包括反射器241 (在图2中以截面图示出），其沿着测量方向219 定位，并且具有基本上面对器皿203的入口观察孔251a的反射表面243。因此，根据一个 或多个实施方式，测量方向219是将反射器233的视在顶点（apparentapex) 233a与截顶 角锥反射器241的视在顶点241a相连的线。根据一个或多个实施方式，反射表面243是截 顶角锥形状的，从而对入射在反射表面243上的激光束231的部分231a进行逆反射。在干 涉仪217中，由已从反射表面243反射的激光束231的部分231a与从反射表面235的顶面 235a反射的激光束231的逆反射部分231b的组合形成六个相向传播的原子俘获激光束。
[0057] 此外，与由电磁体线圈对245产生的磁梯度相组合的俘获激光束的作用形成磁光 阱。更具体地，到达反射表面243的激光束231的部分231a由于反射表面243的截顶角锥 形状而经历多次反射。此外，根据一个或多个实施方式，激光束231的部分231b穿过反射 器241的中心孔241a。俘获激光束225的此部分231b用于在反射器233处产生用于磁光 俘获的俘获激光束。因此，根据本发明的一个或多个实施方式，只需要单个激光束231来产 生用于干涉仪215和217两者的全部12个磁光俘获射束。
[0058] 更一般地，反射器的反射表面可具有大体上凹面形状，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积中捕捉原子。根据一个或多个实 施方式，在不脱离本公开的范围的情况下，反射器233的反射表面可具有圆锥、角锥、截顶 圆锥或截顶角锥形状（也分别称为截头圆锥和截头角锥）。根据一个或多个实施方式，反射 器可以具有角锥形状，其具有正方形或截顶角锥截面，使得入射激光束、例如231b及其逆 反射可以在反射器233的容积中捕捉原子。
[0059] 根据一个或多个实施方式，可将反射器布置成使得逆反射激光束（例如，已从其 各反射器反射回来并因此通过系统反向地传播回来的部分231a和231b)具有与激光束 231a、231b的偏振相同的偏振，从而促进获得原子干涉仪测量结果。为此，反射器可具有截 头圆锥或截顶角锥形状，其具有垂直于入射激光束方向的平坦表面，并且该平坦表面已接 收到适当的电介质涂层，因此逆反射激光束具有与入射激光束的偏振相同的偏振。
[0060] 图3示出了此类反射器的透视图示例。反射器233具有反射表面235,其具有大 体上截顶角锥形状。更具体地，反射表面235包括两个相对面235b和235c及两个其它相 对面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 平面中产生两对相向传播的俘获激光束，其在俘获区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方向上产生一对相向传播的俘获激光束。因此，冷原 子被磁光俘获在俘获区236中，并且反射器233用于产生所需俘获激光束以在截顶角锥反 射器的容积内捕捉原子。此外，反射器233还用于在激光束的失谐如下面参考图9一11详 述的那样被设置成驱动拉曼跃迀时在逆反射表面235a处用激光束231的逆反射部分231b 产生逆反射拉曼激光束。
[0061]反射器241的反射表面243可具有带有中心孔的大体上凹面形状，使得入射激光 束、例如231a、其在反射器的面243&、243〇、243(1、2436上的反射和从反射表面236逆反射的 逆反射射束231b可以在反射器的容积中捕捉原子。根据一个或多个实施方式，反射器的反 射表面可具有带有正方形截面的截顶角锥形状。
[0062] 图3示出了具有反射表面243的反射器241的透视图，该反射表面243具有带有 从其中穿过的中心孔的大体上截顶角锥形状。更具体地，反射表面243包括相对面243b和 243c及两个其它相对面243d和243e。因此，反射表面243在x-y平面中产生两对相向传 播的俘获激光束，其在俘获区246中交叉，在那里磁光地俘获冷原子。因此，反射器241用 于产生六个所需激光束中的4个以在截顶角锥反射器的容积内捕捉原子。此外，当激光束 的部分231b(已经穿过中心孔241a透射）被从反射器233的表面235a逆反射时创建第五 射束。第六射束是部分231a本身。
[0063] 有利地，与反射器233串联地采用具有从其中穿过的中心孔241a的截顶角锥反射 器241允许使用仅一个入射激光束231产生两个在空间上分离的磁光阱。根据一个或多个 实施方式，使用这两个磁光阱来产生将在基于双光子拉曼跃迀使用原子干涉测量法的两次 空间分离局部加速度测量中使用的两个冷原子源，如在本领域中已知且上文参考图1B所 述的。
[0064] 根据一个或多个实施方式，可将两个反射器233和241刚性地安装在器皿203内。 例如，可将反射器安装到CF法兰，CF法兰本身被安装到真空室内的入口孔。
[0065] 返回图2,根据以下程序来完成实际局部加速度测量。首先，如上所述，由其相应的 磁光阱产生冷原子样本227和冷原子样本229。然后，将激光束和梯度线圈关断，并且两个 冷原子样本经历达预定时间的自由落体。在已经历预定时间之后，冷原子样本227和229 已分别地下落至位置221和223。然后，将激光束231的频率变成用于驱动双光子拉曼跃迀 的第二失谐。然后以脉冲发射激光束231以在位置221和223处产生两个冷原子干涉仪。 例如，从激光束231产生的两个相向传播的拉曼射束和来自反射器233的部分231b的反射 与两个原子云都交叉。因此，拉曼脉冲序列用于同时地或基本上同时地创建两个空间分离 的冷原子干涉仪。
[0066] 在干涉测量脉冲序列完成之后，询问两个冷原子样本以测量来自原始冷原子样本 的处于一个或多个基态次能级的原子的数目和/或分数，从而允许计算在干涉测量序列期 间由每个冷原子云经历的局部加速度，如在本领域中已知的。根据一个或多个实施方式，可 通过在激光束231的频率变成第三失谐以驱动冷原子中的循环跃迀之后检测由被激光束 231照射之后的冷原子样本发射的荧光249和247来测量基态集居数。更具体地，激光束 231的第三失谐几乎为零，使得激光束231被调谐至与被俘获的冷原子的循环跃迀共振或 几乎谐振。例如，当使用S7Rb原子作为被俘获原子时，可将探测激光束的频率调谐至52S1/2F =2 - 5 2P3/2F' = 3跃迀。根据一个或多个实施方式，由探测器211和213来测量荧光。 探测器211和213可以是本领域中已知的任何光探测器，包括例如光电二极管、基于CMOS 或CCD技术的数字式照相机以及光电倍增管等。
[0067] 技术人员将认识到在不脱离本公开的范围的情况下，可使用任何已知拉曼脉冲序 列来产生冷原子干涉仪，并且可使用任何已知计算方法基于荧光信号来计算每个冷原子样 本处的局部加速度。例如，可使用上文参考以上图1所述的（/2- 31 - 31 /2)三拉曼脉冲序 列。
[0068] 虽然上文将激光源207简单地描述为单一激光源，但技术人员将认识到在不脱离 本公开的范围的情况下可以许多方式来产生此多频激光器。例如，两个或更多单独激光器 可一起从动，并使其输出光束在空间上重叠以产生多频激光源。另外，可使用声光或电光调 制器从单个源产生多个频率；或者可使用电流调制来在固态激光器中产生多个频率。因此， 激光源207不限于单个激光器，而是意图示意性地表示具有多个频率的任何已知激光源。 [0069] 图4示出了根