本發(fā)明屬于原子慣性測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于原子干涉的量子傾斜儀。

背景技術(shù)：

在過去的二十多年里，原子干涉儀技術(shù)得到了迅速的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，利用原子具有波粒二象性的量子特性，許多基于原子干涉的精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)得到了快速的發(fā)展，廣泛應(yīng)用于測(cè)量重力加速度g，重力梯度，轉(zhuǎn)動(dòng)，精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)，牛頓萬有引力常數(shù)；原子干涉還用于基礎(chǔ)物理中，利用它可以檢驗(yàn)等效原理和洛倫茲破缺等，最近法國和美國都提出了原子干涉測(cè)量引力波的方案。越來越多的科學(xué)家都致力于發(fā)展冷原子干涉技術(shù)，測(cè)量精度和測(cè)量手段也都在不斷提高。

地球形變學(xué)在地球物理中有重要的作用，其中地球傾斜的測(cè)量，更是在火山地震的監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)以及地球潮汐研究中有重要的作用。傳統(tǒng)的傾斜儀主要分為長基線傾斜儀和短基線傾斜儀，其中長基線傾斜儀有水管傾斜儀，短基線傾斜儀有垂直擺傾斜儀，水平擺傾斜儀，氣泡傾斜儀和折疊擺傾斜儀等。嚴(yán)格來講，這些傾斜儀都不是絕對(duì)的傾斜儀，都很難給出絕對(duì)的傾斜角。利用原子干涉測(cè)量傾斜已經(jīng)在一些文獻(xiàn)中有所報(bào)道，但是量子傾斜儀的概念直到2016年(參考文獻(xiàn)：h.ahlersetal.doublebragginterferometry，phys.rev.lett.，116(2016)173601)才提出來，該量子傾斜儀是基于原子芯片的雙衍射bragg干涉儀，最后實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量的靈敏度為0.8mrad/s/hz^1/2。但是該類型的量子傾斜儀的靈敏度比較低，而且并沒有給出絕對(duì)的傾斜測(cè)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種基于原子干涉技術(shù)的量子傾斜儀，目的是從原理上實(shí)現(xiàn)絕對(duì)傾斜測(cè)量，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中不能實(shí)現(xiàn)高精度絕對(duì)的傾斜測(cè)量問題。

本發(fā)明提供了一種基于原子干涉的量子傾斜儀，包括：原子制備模塊，原子干涉模塊和原子探測(cè)模塊；所述原子制備模塊用于產(chǎn)生干涉測(cè)量所需要的原子；所述原子干涉模塊包括：第一原子干涉單元和第一光脈沖序列產(chǎn)生單元；所述第一原子干涉單元用于提供原子干涉區(qū)，所述第一光脈沖產(chǎn)生裝置用于提供π/2-π-π/2光脈沖序列；所述原子探測(cè)模塊用于探測(cè)干涉完成后不同內(nèi)態(tài)的原子。

本發(fā)明還提供了一種基于原子干涉的量子傾斜儀，包括：原子制備模塊，原子干涉模塊和原子探測(cè)模塊；所述原子制備模塊用于產(chǎn)生干涉測(cè)量所需要的原子；所述原子干涉模塊包括：第一原子干涉單元、第二原子干涉單元、第一光脈沖序列產(chǎn)生單元和第二光脈沖序列產(chǎn)生單元；所述第一原子干涉單元和所述第一光脈沖序列產(chǎn)生單元均設(shè)置在第一方向，所述第一原子干涉單元用于提供第一方向的原子干涉區(qū)，所述第一光脈沖產(chǎn)生裝置用于提供π/2-π-π/2光脈沖序列；所述第二原子干涉單元和所述第二光脈沖序列產(chǎn)生單元均設(shè)置在第二方向，所述第二原子干涉單元用于提供第二方向的原子干涉區(qū)，所述第二光脈沖序列產(chǎn)生單元用于提供π/2-π-π/2光脈沖序列；所述原子探測(cè)模塊用于探測(cè)干涉完成后不同內(nèi)態(tài)的原子。

更進(jìn)一步地，所述第一原子干涉單元包括：用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)光脈沖對(duì)射配置并提供π/2脈沖的干涉區(qū)域的第一單元，以及用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)光脈沖對(duì)射配置并提供π脈沖的干涉區(qū)域的第二單元。

更進(jìn)一步地，所述第一單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第一干涉窗口和第二干涉窗口，第一反射鏡，設(shè)置在所述第二干涉窗口與所述第一反射鏡之間的第一1/4波片；工作時(shí)，由第一光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一π/2脈沖從第一干涉窗口射入，穿過第二干涉窗口和第一1/4波片，再通過第一反射鏡反射使得光束原路返回，以達(dá)到光脈沖對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π/2脈沖。

更進(jìn)一步地，所述第二單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第三干涉窗口和第四干涉窗口，第二反射鏡，設(shè)置在所述第四干涉窗口與所述第二反射鏡之間的第二1/4波片；工作時(shí)，由第二光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一π脈沖從第三干涉窗口射入，穿過第四干涉窗口和第二1/4波片，通過第二反射鏡反射使得光束原路返回，以達(dá)到光脈沖對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π脈沖。

更進(jìn)一步地，所述第二原子干涉單元包括：用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)光脈沖對(duì)射配置并提供π/2脈沖的干涉區(qū)域的第三單元，以及用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)光脈沖對(duì)射配置并提供π脈沖的干涉區(qū)域的第四單元。

更進(jìn)一步地，所述第三單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第五干涉窗口和第六干涉窗口，第三反射鏡，設(shè)置在所述第六干涉窗口與所述第三反射鏡之間的第三1/4波片；工作時(shí)，由第二光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二π/2脈沖從第五干涉窗口射入，穿過第六干涉窗口和第三1/4波片，通過第三反射鏡反射使得光束原路返回，以達(dá)到光脈沖對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π/2脈沖。

更進(jìn)一步地，所述第四單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第七干涉窗口和第八干涉窗口，第四反射鏡，設(shè)置在所述第八干涉窗口與所述第四反射鏡之間的第四1/4波片；工作時(shí)，由光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二π脈沖從第七干涉窗口射入，穿過第八干涉窗口和第四1/4波片，通過第四反射鏡反射使得光束原路返回，以達(dá)到光脈沖對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π脈沖。

更進(jìn)一步地，原子探測(cè)模塊包括：第一探測(cè)窗口，第二探測(cè)窗口，探測(cè)光和第五反射鏡，第一探測(cè)窗口，第二探測(cè)窗口和第五反射鏡同軸配置，探測(cè)光穿過第一探測(cè)窗口射入，通過第二探測(cè)窗口，由第五反射鏡反射，使探測(cè)光原路返回，這種駐波配置可以防止原子在探測(cè)的時(shí)候被探測(cè)光吹走；當(dāng)原子下落到探測(cè)區(qū)的時(shí)候，打開探測(cè)光先探測(cè)f＝2原子并清除，然后打開回泵光將f＝1態(tài)原子泵到f＝2態(tài)，再次打開探測(cè)光探測(cè)f＝1原子，從而實(shí)現(xiàn)歸一化的熒光探測(cè)。

本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有傾斜測(cè)量技術(shù)相比，由于本發(fā)明采用了冷原子技術(shù)，冷原子的物質(zhì)波波長比較短，使得傾斜測(cè)量的潛在靈敏度更高(本發(fā)明傾斜測(cè)量的量子投影噪聲限制約為1nrad/hz^1/2)，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的傾斜測(cè)量；在干涉測(cè)量過程中原子處于準(zhǔn)慣性參考系，所測(cè)量的傾斜以重力加速度g為參考并且標(biāo)度因子是確定的，從而可以實(shí)現(xiàn)傾斜的絕對(duì)測(cè)量；而在本發(fā)明中所選擇的原子屬性比較穩(wěn)定，測(cè)量的穩(wěn)定性更高。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)中光脈沖配置的調(diào)整，本發(fā)明可以很容易的擴(kuò)展到二維的傾斜測(cè)量，大大簡化實(shí)驗(yàn)裝置。通過本發(fā)明，二維的傾斜可以實(shí)現(xiàn)高精度的絕對(duì)測(cè)量，這對(duì)火山，地震和地球潮汐研究等地球物理科學(xué)有重要的應(yīng)用；同時(shí)，本發(fā)明可以用在現(xiàn)在的大型科學(xué)儀器比如長臂激光干涉引力波天線和大型激光環(huán)形陀螺儀中，實(shí)現(xiàn)儀器傾斜的精確測(cè)量；同時(shí)本發(fā)明可以集成在其他原子干涉儀比如重力儀和陀螺儀中，實(shí)現(xiàn)傾斜的高精度監(jiān)測(cè)，為以后高精度的量子慣性傳感器作必要的技術(shù)支持。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的原子干涉傾斜儀裝置示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的原子干涉傾斜儀測(cè)量流程示意圖；

圖3為本發(fā)明提出的原子干涉傾斜儀測(cè)量示意圖；

其中，100為原子制備模塊；101為第一囚禁激光窗口；102為第一囚禁激光光束；103為第二囚禁激光窗口；104為第二囚禁激光光束；105為第三囚禁激光窗口；106為第三囚禁激光光束；107為第四囚禁激光窗口；108為第四囚禁激光光束；109為第五囚禁激光窗口；110為第五囚禁激光光束；111為第六囚禁激光窗口；112為第六囚禁激光光束；200為原子干涉單元；本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)二維的傾斜測(cè)量，為了方便起見，這里將包括201，202，203，204，205，206，213，214，215，216，217部分稱為第一原子干涉單元，用于實(shí)現(xiàn)第一個(gè)方向(圖中所標(biāo)注的x方向)的傾斜測(cè)量，其中201為第一干涉窗口，202為第一干涉窗口；203為第一π/2脈沖；204為第一反射鏡；205為水平面沿第一方向的水平基準(zhǔn)線；206為第一方向光脈沖與水平面的夾角α；213為第三干涉窗口，214為第四干涉窗口；215為第一π脈沖；216為第二反射鏡；這里將包括207，208，209，210，211，212，218，219，220，221，222部分稱為第二組單元，用于實(shí)現(xiàn)第二個(gè)方向(圖中所標(biāo)注的y方向)的傾斜測(cè)量；207為第五干涉窗口，208為第六干涉窗口；209為第二π/2脈沖；210為第三反射鏡；211為水平面沿第二方向的水平基準(zhǔn)線；212為第二方向光脈沖與水平面的夾角β；218為第七干涉窗口，219為第八干涉窗口；220為的第二π脈沖；221為第四反射鏡；300為原子探測(cè)模塊；301，302為探測(cè)窗口；303為探測(cè)光；304為第五反射鏡。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出了一種可以實(shí)現(xiàn)傾斜的高精度絕對(duì)測(cè)量的量子傾斜儀，同時(shí)本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)二維方向的傾斜測(cè)量，相對(duì)于一維方向的傾斜測(cè)量，二維方向的傾斜測(cè)量只需更改光脈沖配置，大大簡化了實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明涉及原子干涉測(cè)量慣性技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于原子干涉的量子傾斜儀。本發(fā)明以⁸⁷rb原子(87銣)為例并不僅限于⁸⁷rb原子，本發(fā)明中采用受激raman躍遷方式操控原子物質(zhì)波，并不僅限于raman方式，也適用于其他物質(zhì)波操控方式。提供了一種原子干涉傾斜儀，其目的在于利用該型原子干涉儀實(shí)現(xiàn)高精度的傾斜測(cè)量，其原理在于實(shí)驗(yàn)通過原子干涉的方法測(cè)量raman光方向的重力加速度的投影αg，從而知道raman光方向的傾斜角α，當(dāng)raman光水平的時(shí)候，測(cè)量到的重力加速度的分量為0，從而找到絕對(duì)的水平面。本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中無法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)傾斜的高精度測(cè)量問題，同時(shí)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的傾斜測(cè)量。

本發(fā)明提供了一種高精度原子干涉傾斜儀，包括：原子制備模塊，原子干涉模塊和原子探測(cè)模塊；其中，原子制備模塊用于產(chǎn)生干涉測(cè)量所需要的原子；原子干涉模塊用于實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的原子的干涉測(cè)量；原子探測(cè)模塊用于探測(cè)干涉完成后不同內(nèi)態(tài)的原子。

在本發(fā)明實(shí)施例中，原子制備模塊包括原子囚禁單元，原子囚禁單元用于制備磁不敏感態(tài)的原子團(tuán)，并實(shí)現(xiàn)原子噴泉。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，在囚禁單元制備并上拋選態(tài)后得到⁸⁷rbf＝1,mf＝0(總的原子角動(dòng)量f＝1，磁量子數(shù)mf＝0)的磁不敏感態(tài)的原子團(tuán)。

在本發(fā)明實(shí)施例中，原子干涉模塊包括：原子干涉單元和光脈沖序列產(chǎn)生單元。原子干涉單元位于真空容器上方，光脈沖產(chǎn)生裝置在原子干涉單元中。其中，原子干涉單元主要用于提供一個(gè)原子干涉區(qū)；光脈沖產(chǎn)生裝置用于提供π/2-π-π/2raman光脈沖序列。

作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，為了能夠?qū)崿F(xiàn)兩個(gè)方向的傾斜測(cè)量，本發(fā)明的原子干涉模塊包括：兩個(gè)原子干涉單元和兩個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元，其中，一個(gè)原子干涉單元設(shè)置在x方向，另一個(gè)原子干涉單元設(shè)置在y方向，一個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元設(shè)置在x方向，另一個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元設(shè)置在y方向。

具體地，當(dāng)測(cè)量第一個(gè)方向的傾斜的時(shí)候，原子上拋到第一組π/2干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第一組π/2脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)分束，上拋到第一組π干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第一組π脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)反射，下落到第一組π/2干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第一組π/2脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)合束。其中脈沖之間間隔時(shí)間相等，經(jīng)過三脈沖作用后完成了原子干涉。第一方向的raman光與水平面的夾角α?xí)韐effsin(α)gt²≈keffαgt²的干涉相位，測(cè)量出最后的干涉相位可以得出raman光方向與水平面的夾角。當(dāng)測(cè)量第二個(gè)方向的傾斜的時(shí)候，原子上拋到第二組π/2干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第二組π/2脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)分束，上拋到第二組π干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第二組π脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)反射，下落到第二組π/2干涉窗口打開光脈沖產(chǎn)生裝置，產(chǎn)生第二組π/2脈沖，使原子實(shí)現(xiàn)合束。其中脈沖之間間隔時(shí)間相等，經(jīng)過三脈沖作用后完成了原子干涉。第二方向的raman與水平面的夾角β會(huì)帶來keffsin(β)gt²＝keffβgt²的干涉相位，測(cè)量出最后的干涉相位可以得出raman光方向與水平面的夾角。

在本發(fā)明實(shí)施例中，原子探測(cè)模塊包括原子探測(cè)單元，原子探測(cè)單元位于原子囚禁單元和原子干涉單元中間，原子探測(cè)單元主要用于歸一化探測(cè)完成干涉后不同內(nèi)態(tài)的原子。

具體地，當(dāng)干涉完成后，不同內(nèi)態(tài)的原子到達(dá)探測(cè)區(qū)，先打開探測(cè)光先探測(cè)基態(tài)處于f＝2態(tài)的原子，探測(cè)完f＝2態(tài)的原子后將f＝2態(tài)原子清除，將f＝1態(tài)原子利用回泵光泵到f＝2態(tài)，利用上述相同方式探測(cè)到f＝1態(tài)的原子。完成不同內(nèi)態(tài)的原子探測(cè)。

通過本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案，與傳統(tǒng)傾斜測(cè)量技術(shù)相比，本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)傾斜的高精度絕對(duì)測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明現(xiàn)在的原子干涉儀的典型參數(shù)，干涉時(shí)間t＝200ms，原子數(shù)目n＝10⁶個(gè)，條紋對(duì)比度30％，原子干涉儀的量子投影噪聲限制為1nrad/shot，證明這種原子干涉傾斜儀有很高的潛在靈敏度，同時(shí)實(shí)驗(yàn)儀器也相對(duì)比較??；由于作干涉的冷原子在準(zhǔn)慣性系中，利用原子干涉技術(shù)測(cè)量重力加速度的投影是絕對(duì)測(cè)量，所以本實(shí)驗(yàn)測(cè)量raman光傾斜是絕對(duì)測(cè)量；本實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)的標(biāo)度因子比較大，確保了高精度的傾斜測(cè)量；另外本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)二維的傾斜測(cè)量，有望成為一種新型的傾斜儀。

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)傳感器詳細(xì)說明：

圖1為原子干涉傾斜儀裝置示意圖，分為三部分：原子制備模塊；原子干涉單元；原子探測(cè)模塊。

原子制備模塊100用于制備磁不敏感態(tài)的原子團(tuán)，包括第一囚禁光102、第二囚禁光104、第三囚禁光106、第四囚禁光108、第五囚禁光110、第六囚禁光112和第一囚禁光窗口101、第二囚禁光窗口103、第三囚禁光窗口105、第四囚禁光窗口107、第五囚禁光窗口109、第六囚禁光窗口111。六束囚禁光和反亥姆霍茲線圈實(shí)現(xiàn)3d-mot(三維磁光阱three-dimensionalmagneto-opticaltrap)，用于冷卻囚禁原子，通過movingmolasses技術(shù)實(shí)現(xiàn)原子噴泉，原子初始速度與豎直方向有一定的夾角，在作原子干涉時(shí)用于區(qū)分±keff。通過原子態(tài)選擇和速度選擇，制備出⁸⁷rbf＝1,mf＝0磁不敏感態(tài)的原子團(tuán)。

原子干涉模塊200用于完成原子干涉過程，包括兩組干涉單元和兩個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的傾斜測(cè)量：

對(duì)于第一個(gè)方向，第一原子干涉單元和第一個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元用于測(cè)量第一個(gè)方向(圖中的x方向)的傾斜，包括：第一單元，第二單元和第一組光脈沖序列產(chǎn)生單元，第一單元用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)raman光對(duì)射配置并提供π/2脈沖的干涉區(qū)域；第二單元用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)raman光對(duì)射配置并提供π脈沖的干涉區(qū)域；第一組光脈沖序列產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生干涉實(shí)驗(yàn)所需的raman光。

其中第一單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第一干涉窗口201和第二干涉窗口202，第一反射鏡204，設(shè)置在所述第二干涉窗口202與所述第一反射鏡204之間的第一1/4波片(圖中未示出)；在實(shí)驗(yàn)過程中，由光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一π/2脈沖203從第一干涉窗口201射入，穿過第二干涉窗口202和第一1/4波片，通過第一反射鏡204反射使得光束原路返回，以達(dá)到raman光對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π/2脈沖。

其中第二單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第三干涉窗口213和第四干涉窗口214，第二反射鏡216，設(shè)置在所述第四干涉窗口214與所述第二反射鏡216之間的第二1/4波片(圖中未示出)；在實(shí)驗(yàn)過程中，由光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第一π脈沖215從第三干涉窗口213射入，穿過第四干涉窗口214和第二1/4波片，通過第二反射鏡216反射使得光束原路返回，以達(dá)到raman光對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π脈沖。

為了實(shí)現(xiàn)干涉，第一反射鏡204和第二反射鏡216需要保證平行。為了便于理解，這里標(biāo)注了水平面沿第一方向的水平基準(zhǔn)線205和第一方向raman光與水平面的夾角α206。初態(tài)制備后的原子團(tuán)進(jìn)入第一單元之后，首先與第一π/2脈沖203相互作用實(shí)現(xiàn)分束，然后在第二單元與第一π脈沖215相互作用實(shí)現(xiàn)反射，最后在第一單元與第一π/2脈沖203相互作用實(shí)現(xiàn)合束，完成干涉過程。

對(duì)于第二個(gè)方向，第二原子干涉單元和第二個(gè)光脈沖序列產(chǎn)生單元用于測(cè)量第二個(gè)方向(圖中的y方向)的傾斜，包括：第三單元，第四單元和第二組光脈沖序列產(chǎn)生單元，第三單元用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)raman光對(duì)射配置并提供π/2脈沖的干涉區(qū)域；第四單元用于在干涉過程中實(shí)現(xiàn)raman光對(duì)射配置并提供π脈沖的干涉區(qū)域；第二組光脈沖序列產(chǎn)生單元用于產(chǎn)生干涉實(shí)驗(yàn)所需的raman光。

其中第三單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第五干涉窗口207和第六干涉窗口208，第三反射鏡210，設(shè)置在所述第六干涉窗口208與所述第三反射鏡210之間的第三1/4波片(圖中未示出)；在實(shí)驗(yàn)過程中，由光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二π/2脈沖209從第五干涉窗口207射入，穿過第六干涉窗口208和第三1/4波片，通過第三反射鏡210反射使得光束原路返回，以達(dá)到raman光對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π/2脈沖。

其中第四單元包括：兩個(gè)相對(duì)同軸設(shè)置的第七干涉窗口218和第八干涉窗口219，第四反射鏡221，設(shè)置在所述第八干涉窗口219與所述第四反射鏡221之間的第四1/4波片(圖中未示出)；在實(shí)驗(yàn)過程中，由光脈沖序列產(chǎn)生單元產(chǎn)生的第二π脈沖220從第七干涉窗口218射入，穿過第八干涉窗口219和第四1/4波片，通過第四反射鏡221反射使得光束原路返回，以達(dá)到raman光對(duì)射配置，實(shí)現(xiàn)干涉過程中的π脈沖。

為了實(shí)現(xiàn)干涉，第三反射鏡210和第四反射鏡221需要保證平行。為了便于理解，這里標(biāo)注了水平面沿第二方向的水平基準(zhǔn)線211和第二方向raman光與水平面的夾角β212。初態(tài)制備后的原子團(tuán)進(jìn)入第三單元之后，首先與第二π/2脈沖209相互作用實(shí)現(xiàn)分束，然后在第四單元與第二π脈沖220相互作用實(shí)現(xiàn)反射，最后在第三單元與第二π/2脈沖209相互作用實(shí)現(xiàn)合束，完成干涉過程。

原子探測(cè)模塊300用于探測(cè)完成干涉之后的原子態(tài)探測(cè)，包括第一探測(cè)窗口301，第二探測(cè)窗口302，探測(cè)光303和第五反射鏡304，其中第一探測(cè)窗口301，第二探測(cè)窗口302和第五反射鏡304同軸配置，探測(cè)光303穿過第一探測(cè)窗口301射入，通過第二探測(cè)窗口302，由第五反射鏡304反射，使探測(cè)光原路返回，這種駐波配置可以防止原子在探測(cè)的時(shí)候被探測(cè)光吹走。這里用歸一化的熒光探測(cè)方案，原子下落到探測(cè)區(qū)的時(shí)候，打開探測(cè)光303先探測(cè)f＝2原子并清除，然后打開回泵光將f＝1態(tài)原子泵到f＝2態(tài)，最后再次打開探測(cè)光303探測(cè)f＝1原子，從而實(shí)現(xiàn)歸一化的熒光探測(cè)。

圖2為一維方向原子干涉傾斜儀測(cè)量流程圖，初態(tài)原子1首先在原子制備模塊制備出⁸⁷rbf＝1,mf＝0磁不敏感態(tài)原子團(tuán)，然后實(shí)現(xiàn)三脈沖干涉2，最后利用歸一化的熒光探測(cè)3，探測(cè)得到概率p，從而得到原子干涉相位通過干涉相位來實(shí)現(xiàn)傾斜測(cè)量。

圖3為原子干涉傾斜儀測(cè)量原理圖，發(fā)明中采用受激raman躍遷方式操控原子物質(zhì)波，本專利并不僅限于raman方式，也適用于其他物質(zhì)波操控方式。本發(fā)明通過測(cè)量重力在raman光方向的投影來實(shí)現(xiàn)重力的測(cè)量，對(duì)于第一個(gè)方向，重力分量對(duì)原子的最終干涉相位的影響為其中α表示第一方向raman光的傾斜角，g表示重力加速度，keff表示raman光的有效波矢，t表示原子干涉時(shí)間，本發(fā)明從圖2的干涉流程中得到原子干涉相位從而計(jì)算出raman光的傾斜角對(duì)于第二個(gè)方向，重力分量對(duì)原子的最終干涉相位的影響為本發(fā)明從圖2的干涉流程中得到原子干涉相位從而計(jì)算出raman光的傾斜角

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，只要利用原子作為檢驗(yàn)質(zhì)量的傾斜儀，都應(yīng)在權(quán)利要求內(nèi)，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。