[发明专利]圆形谐振器倏逝波捕集的原子陀螺仪

权利要求书

1.一种原子陀螺仪(100)，包括：

原子阱(102)，所述原子阱包括至少一个激光器；

圆形谐振器(101)，所述圆形谐振器位于所述原子阱内，所述圆形谐振器包括中心轴线(101b)和围绕所述中心轴线的圆周表面；

碱原子(103)，所述碱原子位于所述原子阱内并围绕所述圆形谐振器；

其中所述原子阱被配置为通过所述圆形谐振器的所述圆周表面集中所述碱原子；

至少一个光学波导(104)，其中所述至少一个光学波导的至少一部分平行于所述圆周表面的一部分；

第一光源(105a)，所述第一光源包括至少一个激光器，所述第一光源光学耦合到所述至少一个光学波导并且被配置为在第一频率下生成第一连续波(CW)信号；

第二光源(105b)，所述第二光源包括至少一个激光器，所述第二光源光学耦合到所述至少一个光学波导并且被配置为在第二频率下生成第二CW信号；

其中所述第一CW信号和所述第二CW信号被配置为围绕所述圆周表面捕集所述碱原子和所述碱原子的相应的原子波函数，并且从所述圆周表面移位所述碱原子和所述碱原子的相应的原子波函数；

第三光源(105c)，所述第三光源包括至少一个激光器，所述第三光源光学耦合到所述至少一个光学波导的所述至少一者的第一端部并且被配置为依次生成第一组一个或多个光学脉冲、第二组光学脉冲和第三组一个或多个光学脉冲；

其中所述第一组至少一个光学脉冲具有振幅、相位和频率，使得围绕圆形谐振器的所述圆周表面产生第一倏逝场，所述第一倏逝场导致将所述碱原子的所述原子波函数分裂成两个部分；

其中一个部分具有第一状态，并且另一部分具有第二状态；

其中所述第二组至少一个光学脉冲具有振幅、相位和频率，使得围绕圆形谐振器的所述圆周表面产生第二倏逝场，所述第二倏逝场导致所述碱原子的所述原子波函数的所述两个状态具有取决于围绕所述圆形谐振器的中心轴线的旋转速率的比率；

其中所述第三组至少一个光学脉冲具有振幅、相位和频率，使得透射光的振幅或相位或散射光的振幅取决于所述碱原子的所述原子波函数的所述两个部分的总体比率；

至少一个光学检测器，其中所述至少一个光学检测器中的每个光学检测器被配置为以下操作中的至少一者：(a)耦合到至少一个光学波导的第二端部以及(b)通过所述圆形谐振器的一个或多个表面；和

处理电路，所述处理电路耦合到所述至少一个光学检测器，所述处理电路被配置为：

基于所述一组第三光学脉冲的由所述至少一个光学检测器测量的光学振幅和光学相位中的至少一者来确定所述碱原子的所述原子波函数的所述两个部分的总体比率；

基于所确定的总体比率来确定在所述原子波函数的所述两个部分的所述状态之间的相移；以及

基于所确定的相移来确定围绕所述圆形谐振器的所述中心轴线的所述旋转速率。

2.根据权利要求1所述的原子陀螺仪，其中每个部分在与所述另一部分相反的方向上围绕所述圆形谐振器的所述圆周表面传播。

3.根据权利要求1所述的原子陀螺仪，其中所述第一组一个或多个光学脉冲、所述第二组光学脉冲和所述第三组一个或多个光学脉冲包括拉曼脉冲；并且

其中所述第一状态和所述第二状态是所述碱原子的不同电子状态。