[发明专利]芯片式原子重力仪及其测量重力的方法

权利要求书

1.芯片式原子重力仪，包括原子芯片（1）、玻璃真空腔（2）、离子泵（3）、带碱金属释放剂的电流馈通（4）、真空阀（5）和四通接头（6）；

所述四通接头（6）的四个开口分别与玻璃真空腔（2）、离子泵（3）、电流馈通（4）和真空阀（5）连接，所述原子芯片（1）作为玻璃真空腔（2）的一个面连接在玻璃真空腔（2）上，其特征在于：所述原子芯片（1）上的导线结构包括

沿y方向用于形成一维原子导引的第一导线（7）；

两根沿x方向用于在y方向形成一维原子囚禁势阱的第二导线（8）和第三导线（9）；

以及两组沿x方向用于在y方向形成态选择双阱的第一共面微波波导（10）和第二共面微波波导（11）。

2.根据权利要求1所述的芯片式原子重力仪，其特征在于：所述原子芯片（1）上的导线分为底层和顶层，所述第一导线（7）设置在底层，所述第二导线（8）和第三导线（9）、第一共面微波波导（10）和第二共面微波波导（11）设置在顶层。

3.根据权利要求2所述的芯片式原子重力仪，其特征在于：所述原子芯片（1）采用真空胶粘接在玻璃真空腔（2）上。

4.根据权利要求2所述的芯片式原子重力仪，其特征在于：所述玻璃真空腔（2）通过金属法兰与四通接头（6）的一个开口连接。

5.基于权利要求2所述重力仪测量重力的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）通过真空阀（5）与前级真空泵连接，将重力仪内部抽到超高真空后，关闭真空阀（5），并利用离子泵（3）将重力仪内部维持在超高真空状态；

2）利用电流溃通加热碱金属释放剂维持真空中待冷却原子的数量；

3）在第一导线（7）中通上电流，同时在第二导线（8）和第三导线（9）通上同向电流，在x方向施加均匀磁场，使原子芯片（1）表面形成三维冷原子磁囚禁势阱，将预先制备的冷原子装载到此势阱中；

4）增大第一共面微波波导（10）和（11）中的微波功率，在y方向的囚禁势阱从一个变为两个，从而实现不同内态原子的相干分束；当微波功率达到最大时，接着减少微波功率，在y方向的囚禁势阱从两个变为一个，从而实现原子的合束；

5）利用π/2拉曼脉冲消除路径信息，实现原子内态的干涉；接着对冷原子团基态布居进行相干探测后，得到原子干涉条纹；如果保持原子移动方向为重力方向，即y方向保持在重力方向，从干涉条纹读出重力引起的相位差，然后通过下式计算出重力的大小：

其中，m为原子质量，Δz为原子在重力方向分开的距离，τ为两次拉曼脉冲之间的积分时间。

6.根据权利要求5所述的测量重力的方法，其特征在于：在步骤4）中，在冷原子团分束前，冷原子内态制备到相干叠加态冷原子团被分开后，不同内态的原子随态选择势阱移动，先分开经过不同的路径后合并。

7.根据权利要求6所述的测量重力的方法，其特征在于：所述相干叠加态的|1>和|2>选择的是原子内态的两个稳定基态。