CN107152925A - 一种基于原子干涉的量子倾斜仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种基于原子干涉的量子倾斜仪，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；原子干涉模块包括：原子干涉单元和光脉冲序列产生单元；原子干涉单元用于提供原子干涉区，光脉冲产生装置用于提供π/2‑π‑π/2光脉冲序列；原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。本发明可以实现倾斜的高精度绝对测量，同时本发明可以实现二维方向的倾斜测量，相对于一维方向的倾斜测量，二维方向的倾斜测量只需更改光脉冲配置，大大简化了实验装置。

Description

一种基于原子干涉的量子倾斜仪

技术领域

本发明属于原子惯性测量技术领域，更具体地，涉及一种基于原子干涉的量子倾斜仪。

背景技术

在过去的二十多年里，原子干涉仪技术得到了迅速的发展和广泛的应用，利用原子具有波粒二象性的量子特性，许多基于原子干涉的精密测量实验得到了快速的发展，广泛应用于测量重力加速度g，重力梯度，转动，精细结构常数，牛顿万有引力常数；原子干涉还用于基础物理中，利用它可以检验等效原理和洛伦兹破缺等，最近法国和美国都提出了原子干涉测量引力波的方案。越来越多的科学家都致力于发展冷原子干涉技术，测量精度和测量手段也都在不断提高。

地球形变学在地球物理中有重要的作用，其中地球倾斜的测量，更是在火山地震的监测和预测以及地球潮汐研究中有重要的作用。传统的倾斜仪主要分为长基线倾斜仪和短基线倾斜仪，其中长基线倾斜仪有水管倾斜仪，短基线倾斜仪有垂直摆倾斜仪，水平摆倾斜仪，气泡倾斜仪和折叠摆倾斜仪等。严格来讲，这些倾斜仪都不是绝对的倾斜仪，都很难给出绝对的倾斜角。利用原子干涉测量倾斜已经在一些文献中有所报道，但是量子倾斜仪的概念直到2016年(参考文献：H.Ahlers et al.Double Bragg Interferometry，Phys.Rev.Lett.，116(2016)173601)才提出来，该量子倾斜仪是基于原子芯片的双衍射Bragg干涉仪，最后实现倾斜测量的灵敏度为0.8mrad/s/Hz^1/2。但是该类型的量子倾斜仪的灵敏度比较低，而且并没有给出绝对的倾斜测量。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提出了一种基于原子干涉技术的量子倾斜仪，目的是从原理上实现绝对倾斜测量，旨在解决现有技术中不能实现高精度绝对的倾斜测量问题。

本发明提供了一种基于原子干涉的量子倾斜仪，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；所述原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；所述原子干涉模块包括：第一原子干涉单元和第一光脉冲序列产生单元；所述第一原子干涉单元用于提供原子干涉区，所述第一光脉冲产生装置用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；所述原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。

本发明还提供了一种基于原子干涉的量子倾斜仪，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；所述原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；所述原子干涉模块包括：第一原子干涉单元、第二原子干涉单元、第一光脉冲序列产生单元和第二光脉冲序列产生单元；所述第一原子干涉单元和所述第一光脉冲序列产生单元均设置在第一方向，所述第一原子干涉单元用于提供第一方向的原子干涉区，所述第一光脉冲产生装置用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；所述第二原子干涉单元和所述第二光脉冲序列产生单元均设置在第二方向，所述第二原子干涉单元用于提供第二方向的原子干涉区，所述第二光脉冲序列产生单元用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；所述原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。

更进一步地，所述第一原子干涉单元包括：用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域的第一单元，以及用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π脉冲的干涉区域的第二单元。

更进一步地，所述第一单元包括：两个相对同轴设置的第一干涉窗口和第二干涉窗口，第一反射镜，设置在所述第二干涉窗口与所述第一反射镜之间的第一1/4波片；工作时，由第一光脉冲序列产生单元产生的第一π/2脉冲从第一干涉窗口射入，穿过第二干涉窗口和第一1/4波片，再通过第一反射镜反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

更进一步地，所述第二单元包括：两个相对同轴设置的第三干涉窗口和第四干涉窗口，第二反射镜，设置在所述第四干涉窗口与所述第二反射镜之间的第二1/4波片；工作时，由第二光脉冲序列产生单元产生的第一π脉冲从第三干涉窗口射入，穿过第四干涉窗口和第二1/4波片，通过第二反射镜反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

更进一步地，所述第二原子干涉单元包括：用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域的第三单元，以及用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π脉冲的干涉区域的第四单元。

更进一步地，所述第三单元包括：两个相对同轴设置的第五干涉窗口和第六干涉窗口，第三反射镜，设置在所述第六干涉窗口与所述第三反射镜之间的第三1/4波片；工作时，由第二光脉冲序列产生单元产生的第二π/2脉冲从第五干涉窗口射入，穿过第六干涉窗口和第三1/4波片，通过第三反射镜反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

更进一步地，所述第四单元包括：两个相对同轴设置的第七干涉窗口和第八干涉窗口，第四反射镜，设置在所述第八干涉窗口与所述第四反射镜之间的第四1/4波片；工作时，由光脉冲序列产生单元产生的第二π脉冲从第七干涉窗口射入，穿过第八干涉窗口和第四1/4波片，通过第四反射镜反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

更进一步地，原子探测模块包括：第一探测窗口，第二探测窗口，探测光和第五反射镜，第一探测窗口，第二探测窗口和第五反射镜同轴配置，探测光穿过第一探测窗口射入，通过第二探测窗口，由第五反射镜反射，使探测光原路返回，这种驻波配置可以防止原子在探测的时候被探测光吹走；当原子下落到探测区的时候，打开探测光先探测F＝2原子并清除，然后打开回泵光将F＝1态原子泵到F＝2态，再次打开探测光探测F＝1原子，从而实现归一化的荧光探测。

本发明所构思的以上技术方案与现有倾斜测量技术相比，由于本发明采用了冷原子技术，冷原子的物质波波长比较短，使得倾斜测量的潜在灵敏度更高(本发明倾斜测量的量子投影噪声限制约为1nrad/Hz^1/2)，从而能够实现高精度的倾斜测量；在干涉测量过程中原子处于准惯性参考系，所测量的倾斜以重力加速度g为参考并且标度因子是确定的，从而可以实现倾斜的绝对测量；而在本发明中所选择的原子属性比较稳定，测量的稳定性更高。通过对实验中光脉冲配置的调整，本发明可以很容易的扩展到二维的倾斜测量，大大简化实验装置。通过本发明，二维的倾斜可以实现高精度的绝对测量，这对火山，地震和地球潮汐研究等地球物理科学有重要的应用；同时，本发明可以用在现在的大型科学仪器比如长臂激光干涉引力波天线和大型激光环形陀螺仪中，实现仪器倾斜的精确测量；同时本发明可以集成在其他原子干涉仪比如重力仪和陀螺仪中，实现倾斜的高精度监测，为以后高精度的量子惯性传感器作必要的技术支持。

附图说明

图1为本发明提出的原子干涉倾斜仪装置示意图；

图2为本发明提出的原子干涉倾斜仪测量流程示意图；

图3为本发明提出的原子干涉倾斜仪测量示意图；

其中，100为原子制备模块；101为第一囚禁激光窗口；102为第一囚禁激光光束；103为第二囚禁激光窗口；104为第二囚禁激光光束；105为第三囚禁激光窗口；106为第三囚禁激光光束；107为第四囚禁激光窗口；108为第四囚禁激光光束；109为第五囚禁激光窗口；110为第五囚禁激光光束；111为第六囚禁激光窗口；112为第六囚禁激光光束；200为原子干涉单元；本发明可以实现二维的倾斜测量，为了方便起见，这里将包括201，202，203，204，205，206，213，214，215，216，217部分称为第一原子干涉单元，用于实现第一个方向(图中所标注的x方向)的倾斜测量，其中201为第一干涉窗口，202为第一干涉窗口；203为第一π/2脉冲；204为第一反射镜；205为水平面沿第一方向的水平基准线；206为第一方向光脉冲与水平面的夹角α；213为第三干涉窗口，214为第四干涉窗口；215为第一π脉冲；216为第二反射镜；这里将包括207，208，209，210，211，212，218，219，220，221，222部分称为第二组单元，用于实现第二个方向(图中所标注的y方向)的倾斜测量；207为第五干涉窗口，208为第六干涉窗口；209为第二π/2脉冲；210为第三反射镜；211为水平面沿第二方向的水平基准线；212为第二方向光脉冲与水平面的夹角β；218为第七干涉窗口，219为第八干涉窗口；220为的第二π脉冲；221为第四反射镜；300为原子探测模块；301，302为探测窗口；303为探测光；304为第五反射镜。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明针对现有技术的缺点，提出了一种可以实现倾斜的高精度绝对测量的量子倾斜仪，同时本发明可以实现二维方向的倾斜测量，相对于一维方向的倾斜测量，二维方向的倾斜测量只需更改光脉冲配置，大大简化了实验装置。

本发明涉及原子干涉测量惯性技术领域，提供了一种基于原子干涉的量子倾斜仪。本发明以⁸⁷Rb原子(87铷)为例并不仅限于⁸⁷Rb原子，本发明中采用受激Raman跃迁方式操控原子物质波，并不仅限于Raman方式，也适用于其他物质波操控方式。提供了一种原子干涉倾斜仪，其目的在于利用该型原子干涉仪实现高精度的倾斜测量，其原理在于实验通过原子干涉的方法测量Raman光方向的重力加速度的投影αg，从而知道Raman光方向的倾斜角α，当Raman光水平的时候，测量到的重力加速度的分量为0，从而找到绝对的水平面。本发明旨在解决现有技术中无法实现绝对倾斜的高精度测量问题，同时实现两个方向的倾斜测量。

本发明提供了一种高精度原子干涉倾斜仪，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；其中，原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；原子干涉模块用于实现两个方向的原子的干涉测量；原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。

在本发明实施例中，原子制备模块包括原子囚禁单元，原子囚禁单元用于制备磁不敏感态的原子团，并实现原子喷泉。

作为本发明的一个实施例，在囚禁单元制备并上抛选态后得到⁸⁷RbF＝1,m_F＝0(总的原子角动量F＝1，磁量子数m_F＝0)的磁不敏感态的原子团。

在本发明实施例中，原子干涉模块包括：原子干涉单元和光脉冲序列产生单元。原子干涉单元位于真空容器上方，光脉冲产生装置在原子干涉单元中。其中，原子干涉单元主要用于提供一个原子干涉区；光脉冲产生装置用于提供π/2-π-π/2Raman光脉冲序列。

作为本发明的一个实施例，为了能够实现两个方向的倾斜测量，本发明的原子干涉模块包括：两个原子干涉单元和两个光脉冲序列产生单元，其中，一个原子干涉单元设置在x方向，另一个原子干涉单元设置在y方向，一个光脉冲序列产生单元设置在x方向，另一个光脉冲序列产生单元设置在y方向。

具体地，当测量第一个方向的倾斜的时候，原子上抛到第一组π/2干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第一组π/2脉冲，使原子实现分束，上抛到第一组π干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第一组π脉冲，使原子实现反射，下落到第一组π/2干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第一组π/2脉冲，使原子实现合束。其中脉冲之间间隔时间相等，经过三脉冲作用后完成了原子干涉。第一方向的Raman光与水平面的夹角α会带来k_effsin(α)gT²≈k_effαgT²的干涉相位，测量出最后的干涉相位可以得出Raman光方向与水平面的夹角。当测量第二个方向的倾斜的时候，原子上抛到第二组π/2干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第二组π/2脉冲，使原子实现分束，上抛到第二组π干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第二组π脉冲，使原子实现反射，下落到第二组π/2干涉窗口打开光脉冲产生装置，产生第二组π/2脉冲，使原子实现合束。其中脉冲之间间隔时间相等，经过三脉冲作用后完成了原子干涉。第二方向的Raman与水平面的夹角β会带来k_effsin(β)gT²＝k_effβgT²的干涉相位，测量出最后的干涉相位可以得出Raman光方向与水平面的夹角。

在本发明实施例中，原子探测模块包括原子探测单元，原子探测单元位于原子囚禁单元和原子干涉单元中间，原子探测单元主要用于归一化探测完成干涉后不同内态的原子。

具体地，当干涉完成后，不同内态的原子到达探测区，先打开探测光先探测基态处于F＝2态的原子，探测完F＝2态的原子后将F＝2态原子清除，将F＝1态原子利用回泵光泵到F＝2态，利用上述相同方式探测到F＝1态的原子。完成不同内态的原子探测。

通过本发明的设计方案，与传统倾斜测量技术相比，本发明可以实现倾斜的高精度绝对测量。根据本发明现在的原子干涉仪的典型参数，干涉时间T＝200ms，原子数目N＝10⁶个，条纹对比度30％，原子干涉仪的量子投影噪声限制为1nrad/shot，证明这种原子干涉倾斜仪有很高的潜在灵敏度，同时实验仪器也相对比较小；由于作干涉的冷原子在准惯性系中，利用原子干涉技术测量重力加速度的投影是绝对测量，所以本实验测量Raman光倾斜是绝对测量；本实验设计的标度因子比较大，确保了高精度的倾斜测量；另外本发明可以实现二维的倾斜测量，有望成为一种新型的倾斜仪。

下面结合附图和实施例对传感器详细说明：

图1为原子干涉倾斜仪装置示意图，分为三部分：原子制备模块；原子干涉单元；原子探测模块。

原子制备模块100用于制备磁不敏感态的原子团，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兹线圈实现3D-MOT(三维磁光阱three-dimensional magneto-optical trap)，用于冷却囚禁原子，通过moving molasses技术实现原子喷泉，原子初始速度与竖直方向有一定的夹角，在作原子干涉时用于区分±k_eff。通过原子态选择和速度选择，制备出⁸⁷RbF＝1,m_F＝0磁不敏感态的原子团。

原子干涉模块200用于完成原子干涉过程，包括两组干涉单元和两个光脉冲序列产生单元来实现两个方向的倾斜测量：

对于第一个方向，第一原子干涉单元和第一个光脉冲序列产生单元用于测量第一个方向(图中的x方向)的倾斜，包括：第一单元，第二单元和第一组光脉冲序列产生单元，第一单元用于在干涉过程中实现Raman光对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域；第二单元用于在干涉过程中实现Raman光对射配置并提供π脉冲的干涉区域；第一组光脉冲序列产生单元用于产生干涉实验所需的Raman光。

其中第一单元包括：两个相对同轴设置的第一干涉窗口201和第二干涉窗口202，第一反射镜204，设置在所述第二干涉窗口202与所述第一反射镜204之间的第一1/4波片(图中未示出)；在实验过程中，由光脉冲序列产生单元产生的第一π/2脉冲203从第一干涉窗口201射入，穿过第二干涉窗口202和第一1/4波片，通过第一反射镜204反射使得光束原路返回，以达到Raman光对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

其中第二单元包括：两个相对同轴设置的第三干涉窗口213和第四干涉窗口214，第二反射镜216，设置在所述第四干涉窗口214与所述第二反射镜216之间的第二1/4波片(图中未示出)；在实验过程中，由光脉冲序列产生单元产生的第一π脉冲215从第三干涉窗口213射入，穿过第四干涉窗口214和第二1/4波片，通过第二反射镜216反射使得光束原路返回，以达到Raman光对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

为了实现干涉，第一反射镜204和第二反射镜216需要保证平行。为了便于理解，这里标注了水平面沿第一方向的水平基准线205和第一方向Raman光与水平面的夹角α206。初态制备后的原子团进入第一单元之后，首先与第一π/2脉冲203相互作用实现分束，然后在第二单元与第一π脉冲215相互作用实现反射，最后在第一单元与第一π/2脉冲203相互作用实现合束，完成干涉过程。

对于第二个方向，第二原子干涉单元和第二个光脉冲序列产生单元用于测量第二个方向(图中的y方向)的倾斜，包括：第三单元，第四单元和第二组光脉冲序列产生单元，第三单元用于在干涉过程中实现Raman光对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域；第四单元用于在干涉过程中实现Raman光对射配置并提供π脉冲的干涉区域；第二组光脉冲序列产生单元用于产生干涉实验所需的Raman光。

其中第三单元包括：两个相对同轴设置的第五干涉窗口207和第六干涉窗口208，第三反射镜210，设置在所述第六干涉窗口208与所述第三反射镜210之间的第三1/4波片(图中未示出)；在实验过程中，由光脉冲序列产生单元产生的第二π/2脉冲209从第五干涉窗口207射入，穿过第六干涉窗口208和第三1/4波片，通过第三反射镜210反射使得光束原路返回，以达到Raman光对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

其中第四单元包括：两个相对同轴设置的第七干涉窗口218和第八干涉窗口219，第四反射镜221，设置在所述第八干涉窗口219与所述第四反射镜221之间的第四1/4波片(图中未示出)；在实验过程中，由光脉冲序列产生单元产生的第二π脉冲220从第七干涉窗口218射入，穿过第八干涉窗口219和第四1/4波片，通过第四反射镜221反射使得光束原路返回，以达到Raman光对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

为了实现干涉，第三反射镜210和第四反射镜221需要保证平行。为了便于理解，这里标注了水平面沿第二方向的水平基准线211和第二方向Raman光与水平面的夹角β212。初态制备后的原子团进入第三单元之后，首先与第二π/2脉冲209相互作用实现分束，然后在第四单元与第二π脉冲220相互作用实现反射，最后在第三单元与第二π/2脉冲209相互作用实现合束，完成干涉过程。

原子探测模块300用于探测完成干涉之后的原子态探测，包括第一探测窗口301，第二探测窗口302，探测光303和第五反射镜304，其中第一探测窗口301，第二探测窗口302和第五反射镜304同轴配置，探测光303穿过第一探测窗口301射入，通过第二探测窗口302，由第五反射镜304反射，使探测光原路返回，这种驻波配置可以防止原子在探测的时候被探测光吹走。这里用归一化的荧光探测方案，原子下落到探测区的时候，打开探测光303先探测F＝2原子并清除，然后打开回泵光将F＝1态原子泵到F＝2态，最后再次打开探测光303探测F＝1原子，从而实现归一化的荧光探测。

图2为一维方向原子干涉倾斜仪测量流程图，初态原子1首先在原子制备模块制备出⁸⁷RbF＝1,m_F＝0磁不敏感态原子团，然后实现三脉冲干涉2，最后利用归一化的荧光探测3，探测得到概率P，从而得到原子干涉相位通过干涉相位来实现倾斜测量。

图3为原子干涉倾斜仪测量原理图，发明中采用受激Raman跃迁方式操控原子物质波，本专利并不仅限于Raman方式，也适用于其他物质波操控方式。本发明通过测量重力在Raman光方向的投影来实现重力的测量，对于第一个方向，重力分量对原子的最终干涉相位的影响为其中α表示第一方向Raman光的倾斜角，g表示重力加速度，k_eff表示Raman光的有效波矢，T表示原子干涉时间，本发明从图2的干涉流程中得到原子干涉相位从而计算出Raman光的倾斜角对于第二个方向，重力分量对原子的最终干涉相位的影响为本发明从图2的干涉流程中得到原子干涉相位从而计算出Raman光的倾斜角

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，只要利用原子作为检验质量的倾斜仪，都应在权利要求内，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于原子干涉的量子倾斜仪，其特征在于，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；

所述原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；

所述原子干涉模块包括：第一原子干涉单元和第一光脉冲序列产生单元；所述第一原子干涉单元用于提供原子干涉区，所述第一光脉冲产生装置用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；

所述原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。

2.一种基于原子干涉的量子倾斜仪，其特征在于，包括：原子制备模块，原子干涉模块和原子探测模块；

所述原子制备模块用于产生干涉测量所需要的原子；

所述原子干涉模块包括：第一原子干涉单元、第二原子干涉单元,第一光脉冲序列产生单元和第二光脉冲序列产生单元；

所述第一原子干涉单元和所述第一光脉冲序列产生单元均设置在第一方向，所述第一原子干涉单元用于提供第一方向的原子干涉区，所述第一光脉冲序列产生装置用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；

所述第二原子干涉单元和所述第二光脉冲序列产生单元均设置在第二方向，所述第二原子干涉单元用于提供第二方向的原子干涉区，所述第二光脉冲序列产生单元用于提供π/2-π-π/2光脉冲序列；

所述原子探测模块用于探测干涉完成后不同内态的原子。

3.如权利要求1或2所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第一原子干涉单元包括：用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域的第一单元，以及用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π脉冲的干涉区域的第二单元。

4.如权利要求3所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第一单元包括：两个相对同轴设置的第一干涉窗口(201)和第二干涉窗口(202)，第一反射镜(204)，设置在所述第二干涉窗口(202)与所述第一反射镜(204)之间的第一1/4波片；

工作时，由第一光脉冲序列产生单元产生的第一π/2脉冲(203)从第一干涉窗口(201)射入，穿过第二干涉窗口(202)和第一1/4波片，再通过第一反射镜(204)反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

5.如权利要求3或4所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第二单元包括：两个相对同轴设置的第三干涉窗口(213)和第四干涉窗口(214)，第二反射镜(216)，设置在所述第四干涉窗口(214)与所述第二反射镜(216)之间的第二1/4波片；

工作时，由第二光脉冲序列产生单元产生的第一π脉冲(215)从第三干涉窗口(213)射入，穿过第四干涉窗口(214)和第二1/4波片，通过第二反射镜(216)反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

6.如权利要求2所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第二原子干涉单元包括：用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π/2脉冲的干涉区域的第三单元，以及用于在干涉过程中实现光脉冲对射配置并提供π脉冲的干涉区域的第四单元。

7.如权利要求6所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第三单元包括：两个相对同轴设置的第五干涉窗口(207)和第六干涉窗口(208)，第三反射镜(210)，设置在所述第六干涉窗口(208)与所述第三反射镜(210)之间的第三1/4波片；

工作时，由第二光脉冲序列产生单元产生的第二π/2脉冲从第五干涉窗口(207)射入，穿过第六干涉窗口(208)和第三1/4波片，通过第三反射镜(210)反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π/2脉冲。

8.如权利要求6或7所述的量子倾斜仪，其特征在于，所述第四单元包括：两个相对同轴设置的第七干涉窗口(218)和第八干涉窗口(219)，第四反射镜(221)，设置在所述第八干涉窗口(219)与所述第四反射镜(221)之间的第四1/4波片；

工作时，由光脉冲序列产生单元产生的第二π脉冲从第七干涉窗口(218)射入，穿过第八干涉窗口(219)和第四1/4波片，通过第四反射镜(221)反射使得光束原路返回，以达到光脉冲对射配置，实现干涉过程中的π脉冲。

9.如权利要求1-8任一项所述的量子倾斜仪，其特征在于，原子探测模块(300)包括：第一探测窗口(301)，第二探测窗口(302)，探测光(303)和第五反射镜(304)；

第一探测窗口(301)，第二探测窗口(302)和第五反射镜(304)同轴配置，探测光(303)穿过第一探测窗口(301)射入，通过第二探测窗口(302)，由第五反射镜(304)反射，使探测光原路返回，这种驻波配置可以防止原子在探测的时候被探测光吹走；当原子下落到探测区的时候，打开探测光(303)先探测F＝2原子并清除，然后打开回泵光将F＝1态原子泵到F＝2态，再次打开探测光(303)探测F＝1原子，从而实现归一化的荧光探测。