Brevet FR3087883A1 — publié le 20200501

DOMAINE TECHNIQUE AUQUEL SE RAPPORTE L'INVENTION La présente invention concerne de manière générale le domaine des 5 senseurs inertiels basés sur un interféromètre atomique pour des mesures d'accélération et/ou de rotation. Elle concerne plus particulièrement un senseur inertiel basé sur un interféromètre atomique pour des mesures simultanées d'accélération et de rotation suivant plusieurs axes. 10 Elle concerne plus particulièrement un senseur multi-axes simultané pour des applications en navigation inertielle, gyrométrie, accélérométrie, géologie, gravimétrie, gradiométrie, géodésie, sismologie ou de physique fondamentale. ARRIERE-PLAN TECHNOLOGIQUE Les senseurs inertiels basés sur les interféromètres atomiques sont à 15 l'aube de révolutionner le domaine de la navigation inertielle car ils présentent à la fois une grande sensibilité et une grande exactitude de mesure. Afin de calculer la trajectoire d'un objet mobile, il est cependant nécessaire de connaitre toutes les composantes de ses vecteurs accélération et rotation. Les interféromètres atomiques développés jusqu'à ce jour sont sensibles 20 aux effets inertiels selon un seul axe par cycle de mesure. Cet axe est déterminé par la direction de propagation de la lumière qui forme les séparatrices et miroirs atomiques de l'interféromètre. Par exemple, dans le cas d'un accéléromètre ou d'un gravimètre, l'appareil est sensible à l'accélération selon un axe parallèle au vecteur d'onde optique k. 25 Il existe des systèmes capables de mesurer des composantes d'accélération et/ou de rotation séquentiellement suivant plusieurs axes. On connaît notamment du document B. Canuel et al. « Six-Axis inertial sensor using cold-atom interferometry », PRL 97, 010402 (2006), un dispositif d'interférométrie atomique dans lequel une séquence de trois paires de faisceaux 30 Raman contra-propagatifs est appliquée séquentiellement suivant trois directions orthogonales de l'espace à deux nuages d'atomes lancés sur des trajectoires paraboliques pour former trois interféromètres atomiques et mesurer successivement les composantes de rotation et d'accélération suivant chacun des trois axes orthogonaux. 2 On connaît aussi du document Xuejian Wu et al., « Multiaxis atom interferometry with a single-diode laser and a pyramidal magneto-optical trap », Optica 4, 1545 (2018), un système comprenant un piège magnéto-optique de forme pyramidale avec un angle au sommet de 90 degrés, dans lequel un nuage d'atomes est piégé et auquel cinq paires de faisceaux Raman contra-propageant sont appliquées : quatre paires inclinées perpendiculairement à chaque face individuelle de la pyramide et une autre paire suivant l'axe vertical passant par le sommet, pour former les interféromètres de type Mach-Zehnder en configuration papillon (butterfly) avec 4 impulsions (7L/2- 7L - 7L - 7d2) de manière à mesurer successivement les accélérations et rotations suivant chacun des trois axes orthogonaux. Ces systèmes d'interféromètre atomique permettent des mesures inertielles multi-axes. Toutefois ces systèmes nécessitent de modifier la direction du vecteur d'onde optique k entre chaque séquence ou cycle de mesure. Par conséquent, ces mesures inertielles multi-axes sont séquentielles. Pour certaines applications, une base de mesure complète suivant trois axes d'accélération et de rotation est nécessaire pour calculer la trajectoire et l'orientation d'un objet en mouvement. Or, les mouvements inertiels varient généralement dans le temps. Il est donc souhaitable d'acquérir des mesures inertielles synchronisées pour éviter des erreurs de calcul. Il existe un besoin pour des mesures inertielles simultanées selon plusieurs axes orthogonaux, dans un espace à deux dimensions et de préférence à trois dimensions. OBJET DE L'INVENTION Afin de remédier à l'inconvénient précité de l'état de la technique, la présente invention propose un système d'interféromètre atomique multi-axes. Plus particulièrement, nous proposons selon l'invention, un système d'interféromètre atomique multi-axes comprenant une source d'atomes froids, une source laser modulée temporellement pour générer une séquence d'impulsions lumineuses comprenant au moins une première impulsion lumineuse incidente sur la source d'atomes froids à un instant t initial, une deuxième impulsion lumineuse à un instant égal à t+T et une dernière impulsion lumineuse à un instant égal à t+2T, la première impulsion lumineuse étant configurée de manière à séparer spatialement la source d'atomes froids en au moins un premier nuage d'atomes se propageant 3 suivant une première trajectoire le long d'un premier axe (X) et un deuxième nuage d'atomes se propageant suivant une deuxième trajectoire le long d'un deuxième axe (Y), le deuxième axe (Y) étant incliné par rapport au premier axe (X), la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour défléchir spatialement la 5 première trajectoire d'au moins une partie du premier nuage d'atomes suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point et simultanément la deuxième trajectoire d'au moins une partie du deuxième nuage d'atomes suivant le premier axe (X) vers le premier point ; la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et ladite au 10 moins une partie du deuxième nuage d'atomes au premier point et former un interféromètre atomique de Mach-Zehnder à au moins deux dimensions, un système de détection configuré pour mesurer un premier déphasage interférométrique entre ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes, le premier déphasage 15 interférométrique étant accumulé sur lesdites première et deuxième trajectoires entre la première impulsion lumineuse et la dernière impulsion lumineuse. Cette géométrie multidimensionnelle permet de mesurer simultanément des accélérations et rotations multiaxes avec une seule source d'atomes en un seul cycle. 20 Ces impulsions 2D (respectivement 3D) sont constituées chacune de deux (respectivement trois) paires de faisceaux lumineux contra-propageants qui induisent des transitions Raman à deux photons sélectives en vitesse entre deux états fondamentaux de l'atome. Pour chaque impulsion lumineuse, les paires de faisceaux lumineux sont orthogonales deux à deux. 25 Considérons par exemple, le cas en deux dimensions, où, pour chaque impulsion, une paire de faisceaux est alignée selon la direction X et une autre paire de faisceaux est alignée selon la direction Y. En utilisant une séquence d'impulsions 2D de type Mach-Zehnder 7c/2 - 7t - 7C/2, séparées d'un temps de chute libre T, les atomes sont diffractés selon deux trajectoires orthogonales (X et Y). Du 30 fait de leur trajectoire, les atomes accumulent une différence de phase proportionnelle aux composantes d'accélération ax et ay, ainsi qu'à la rotation selon l'axe perpendiculaire Z (12,). Notons que cette troisième composante n'est pas présente dans le cas d'interféromètres en une dimension. Lorsque les deux trajectoires se superposent, les paquets d'ondes interfèrent et la différence de 4 phase peut être lue comme un changement du nombre d'atomes dans chaque état interne. Le nombre relatif d'atomes dans un état interne est alors sensible aux trois composantes inertielles : ax, ay and Q. Afin d'isoler chaque terme, un mode de réalisation de la présente divulgation propose d'utiliser simultanément quatre 5 interféromètres 2D. Les quatre interféromètres correspondent à quatre directions initiales opposées et sont issues de la même source atomique en utilisant la technique de double diffraction 2D. Ces principes peuvent être étendus à des géométries 3D, où six composantes inertielles (ai, ay, az, Dx, Dy, and Oz) peuvent être mesurées grâce à trois 10 interféromètres 2D dans des plans mutuellement orthogonaux. D'autres caractéristiques non limitatives et avantageuses du système d'interféromètre atomique multi-axes conforme à l'invention, prises individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles, sont les suivantes : 15 la première impulsion lumineuse est divisée en une première paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le premier axe (X) vers la source d'atomes et une première paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y) vers la source d'atomes froids, lesdites premières paires de faisceaux 20 lumineux étant incidentes simultanément sur la source d'atomes froids à l'instant t initial ; la deuxième impulsion lumineuse est divisée en une deuxième paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le premier axe (X) et une deuxième paire de faisceaux lumineux se 25 propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y), lesdites deuxièmes paires de faisceaux lumineux étant incidentes simultanément sur ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes ; la dernière impulsion lumineuse est divisée en une dernière paire de 30 faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le premier axe (X) et une dernière paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y) vers le premier point, lesdites dernières paires de faisceaux lumineux étant incidentes simultanément sur ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et 5 ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes au premier point. De façon avantageuse, le système d'interféromètre atomique multi-axes comprend en outre un système de traitement du signal adapté pour extraire du premier déphasage interférométrique un premier signal fonction d'une première 5 accélération (ax) de la source d'atomes froids suivant le premier axe (X), d'une deuxième accélération (ay) suivant le deuxième axe (Y) et d'une rotation (Oz) autour d'un troisième axe (Z) incliné par rapport au premier axe (X) et au deuxième axe (Y). Dans un mode de réalisation particulier, la première impulsion lumineuse est 10 adaptée pour séparer spatialement par double diffraction le premier nuage d'atomes en un premier paquet d'atomes et un deuxième paquet d'atomes se propageant en sens mutuellement opposés suivant le premier axe (X) et/ou pour séparer spatialement par double diffraction le deuxième nuage d'atomes en un troisième paquet d'atomes et un quatrième paquet d'atomes se propageant en 15 sens mutuellement opposés suivant le deuxième axe (Y), la deuxième impulsion lumineuse est adaptée pour défléchir simultanément une partie du premier paquet d'atomes suivant le deuxième axe (Y) et une partie du troisième paquet d'atomes suivant le premier axe (X) vers le premier point, et/ou pour défléchir simultanément une autre partie du premier paquet d'atomes suivant le deuxième 20 axe (Y) et une partie du quatrième paquet d'atomes suivant le premier axe (X) vers un deuxième point et/ou pour défléchir simultanément une partie du deuxième paquet d'atomes suivant le deuxième axe (Y) et une autre partie du troisième paquet d'atomes suivant le premier axe (X) vers un troisième point et/ou pour défléchir simultanément une autre partie du deuxième paquet d'atomes 25 suivant le deuxième axe (Y) et une autre partie du quatrième paquet d'atomes suivant le premier axe (X) vers un quatrième point, et la dernière impulsion lumineuse est adaptée pour recombiner au premier point la partie du premier paquet d'atomes et la partie du troisième paquet d'atomes formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un premier 30 plan (XY), et/ou pour recombiner au deuxième point l'autre partie du premier paquet d'atomes et la partie du quatrième paquet d'atomes formant un deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans le premier plan (XY) et/ou pour recombiner au troisième point la partie du deuxième paquet d'atomes et l'autre partie du troisième paquet d'atomes formant un troisième 6 interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans le premier plan (XY) et/ou pour recombiner au quatrième point l'autre partie du deuxième paquet d'atomes suivant le deuxième axe (Y) et l'autre partie du quatrième paquet d'atomes formant un quatrième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux 5 dimensions dans le premier plan (XY) ; le système de détection étant adapté pour mesurer en au moins trois points parmi les premier point, deuxième point, troisième point et quatrième point respectivement : le premier déphasage interféromètrique du premier interféromètre atomique et/ou un deuxième déphasage interfèrométrique du deuxième interféromètre atomique et/ou un 10 troisième déphasage interfèrométrique du troisième interféromètre atomique et/ou un quatrième déphasage interféromètrique du quatrième interféromètre atomique. Selon un aspect de ce mode de réalisation, le système de traitement du signal est adapté pour extraire la première accélération suivant le premier axe (X), la deuxième accélération suivant le deuxième axe (Y) et la rotation autour du 15 troisième axe (Z) par combinaison linéaire d'au moins trois parmi les premier déphasage interférométrique, deuxième déphasage interférométrique, troisième déphasage interférométrique et quatrième déphasage interférométrique. Selon un autre aspect de ce mode de réalisation, le système de détection comporte un détecteur d'image résolu spatialement adapté pour détecter 20 simultanément au moins trois parmi le premier déphasage interférométrique, le deuxième déphasage interférométrique, le troisième déphasage interférométrique et le quatrième déphasage interférométrique. Selon une variante, le système de détection comporte un premier détecteur adapté pour détecter le premier déphasage interférométrique autour du premier 25 point, un deuxième détecteur adapté pour détecter le deuxième déphasage interférométrique autour du deuxième point, un troisième détecteur adapté pour détecter le troisième déphasage interférométrique autour du troisième point et/ou un quatrième détecteur adapté pour détecter le quatrième déphasage interférométrique autour du quatrième point. 30 Selon un mode de réalisation à 3D, la première impulsion lumineuse est encore divisée en une première paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le troisième axe (Z) vers la source d'atomes, lesdites premières paires de faisceaux lumineux étant incidentes simultanément sur la source d'atomes froids à l'instant t initial, de manière à séparer spatialement 7 la source d'atomes froids en le premier nuage d'atomes se propageant suivant le premier axe (X), le deuxième nuage d'atomes se propageant suivant le deuxième axe (Y) et un troisième nuage d'atomes se propageant suivant le troisième axe (Z); la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour séparer spatialement et 5 défléchir le premier nuage d'atomes en un premier paquet d'atomes se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point et un deuxième paquet d'atomes se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un deuxième point; et pour séparer spatialement et défléchir le deuxième nuage d'atomes en un troisième paquet d'atomes se propageant suivant le premier axe (X) vers le 10 premier point et un quatrième paquet d'atomes se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un troisième point, et pour séparer spatialement et défléchir le troisième nuage d'atomes en un cinquième paquet d'atomes se propageant suivant le premier axe (X) vers un deuxième point et un sixième paquet d'atomes se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un troisième point ; la dernière 15 impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner au premier point le premier paquet d'atomes et le troisième paquet d'atomes formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un premier plan (XY), et pour recombiner au deuxième point le deuxième paquet d'atomes et le cinquième paquet d'atomes formant un deuxième interféromètre atomique de 20 Mach-Zehnder à deux dimensions dans un deuxième plan (XZ) et pour recombiner au troisième point le quatrième paquet d'atomes et le sixième paquet d'atomes formant un troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un troisième plan (YZ), et le système de détection étant adapté pour mesurer simultanément le premier déphasage interférométrique du premier 25 interféromètre atomique de Mach-Zehnder, un deuxième déphasage interférométrique du deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder et un troisième déphasage interférométrique du troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder. Selon un aspect particulier de ce mode de réalisation, la deuxième impulsion 30 lumineuse comprend trois paires de faisceaux lumineux adaptés pour séparer spatialement et défléchir le premier nuage d'atomes en un premier paquet d'atomes se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point et un deuxième paquet d'atomes se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un deuxième point; la deuxième impulsion lumineuse comprenant trois autres paires 8 de faisceaux lumineux adaptées pour séparer spatialement et défléchir le deuxième nuage d'atomes en un troisième paquet d'atomes se propageant suivant le premier axe (X) vers le premier point et un quatrième paquet d'atomes se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un troisième point, et la deuxième 5 impulsion lumineuse comprenant encore trois autres paires de faisceaux lumineux adaptées pour séparer spatialement et défléchir le troisième nuage d'atomes en un cinquième paquet d'atomes se propageant suivant le premier axe (X) vers le deuxième point et un sixième paquet d'atomes se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers le troisième point. 10 Selon un autre mode de réalisation, la dernière impulsion lumineuse étant divisée en deux paires de faisceaux lumineux adaptés pour recombiner au premier point le premier paquet d'atomes et le troisième paquet d'atomes formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un premier plan (XY), la dernière impulsion lumineuse comprenant deux autres paires 15 de faisceaux lumineux adaptés pour recombiner au deuxième point le deuxième paquet d'atomes et le cinquième paquet d'atomes formant un deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un deuxième plan (XZ) et la dernière impulsion lumineuse comprenant encore deux autres paires de faisceaux lumineux adaptés pour recombiner au troisième point le 20 quatrième paquet d'atomes et le sixième paquet d'atomes formant un troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un troisième plan (YZ). Selon une variante de ce mode de réalisation à 3D, le système de détection comporte un détecteur d'image résolu spatialement adapté pour détecter 25 simultanément le premier déphasage interférométrique au premier point, le deuxième déphasage interférométrique au deuxième point et le troisième déphasage interférométrique au troisième point. Selon une autre variante de ce mode de réalisation à 3D, le système de détection comporte un premier détecteur adapté pour détecter le premier 30 déphasage interférométrique au premier point, un deuxième détecteur adapté pour détecter le deuxième déphasage interférométrique au deuxième point et un troisième détecteur adapté pour détecter le troisième déphasage interférométrique au troisième point. L'invention concerne aussi un procédé d'interférométrie atomique multi- 9 axes comprenant les étapes suivantes : - génération d'une source d'atomes froids ; - génération d'une séquence d'impulsions lumineuses comprenant au moins une première impulsion lumineuse incidente sur la source d'atomes froids à un 5 instant t initial, une deuxième impulsion lumineuse à un instant égal à t-FT et une dernière impulsion lumineuse à un instant égal à t+2T ; la première impulsion lumineuse étant configurée de manière à séparer spatialement la source d'atomes froids en au moins un premier nuage d'atomes se propageant suivant une première trajectoire le long d'un premier 10 axe (X) et un deuxième nuage d'atomes) se propageant suivant une deuxième trajectoire le long d'un deuxième axe (Y), le deuxième axe (Y) étant incliné par rapport au premier axe (X) ; - la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour défléchir spatialement la première trajectoire d'au moins une partie du premier nuage d'atomes suivant 15 le deuxième axe (Y) vers un premier point et simultanément la deuxième trajectoire d'au moins une partie du deuxième nuage d'atomes suivant le premier axe (X) vers le premier point ; - la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et ladite au moins une partie du 20 deuxième nuage d'atomes au premier point et former un interféromètre atomique de Mach-Zehnder à au moins deux dimensions ; - détection d'au moins un premier déphasage interférométrique entre ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes, le premier déphasage interférométrique étant 25 accumulé sur lesdites première et deuxième trajectoires entre l'instant initial t et l'instant t-F2T. Le système d'interféromètre atomique multi-axes permet de diffracter des atomes selon une trajectoire 2D ou 3D, et de générer des interférences atomiques en plusieurs positions de l'espace. Le système d'interféromètre atomique multi- 30 axes permet de créer plusieurs interféromètres simultanément à partir de la même source atomique et donc d'augmenter l'aire effective et la sensibilité globale aux effets inertiels. Il permet de mesurer simultanément plusieurs effets inertiels en utilisant une méthode de détection résolue spatialement pour détecter séparément les différents nuages d'atomes. Un tel système d'interféromètre atomique multi- 10 axes permet d'isoler différentes composantes d'accélération ou de rotation en utilisant différentes combinaisons linéaires des phases inertielles obtenues pour des orientations initiales opposées. Il permet de rejeter le bruit de phase relatif du laser entre deux paires de faisceaux orthogonales ainsi que des effets 5 systématiques entre interféromètres voisins, en utilisant une rejection de mode commun. Il permet de mesurer des rotations sans lancer initialement les atomes. Au lieu de cela, le lancement correspond à la première impulsion 2D. La vitesse de lancement initiale peut être connue avec une précision aussi bonne que la longueur d'onde du laser (typiquement 1 partie par milliard). La direction de la 10 vitesse de lancement initiale peut être facilement changée en changeant le signe des deux vecteurs d'onde utilisés dans l'impulsion 2D. Ce système d'interféromètre atomique multi-axes permet de supprimer la dépendance en vitesse de lancement et accélération dans la mesure de phase sensible à la rotation grâce à la rejection de mode commun. 15 De cette manière, un gyroscope atomique peut bénéficier de la même précision absolue que les accéléromètres à atomes froids car toutes les quantités qui apparaissent dans la phase inertielle sensible à la rotation sont précisément connues. L'invention est particulièrement intéressante pour les applications de 20 navigation inertielle, où de fortes variations de rotations et d'accélération entre cycle de mesures compromettent la rejection de mode commun dans le cas d'une mesure séquentielle. L'invention propose également un système d'interféromètre atomique dans lequel : - chaque impulsion lumineuse défléchit ou diffracte simultanément un 25 nuage d'atomes le long de deux ou trois axes, déterminés par les vecteurs d'onde respectifs de chaque champ lumineux ; - un dispositif de mesure adapté pour interagir simultanément et de manière séparée spatialement d'une part avec le premier paquet d'atomes en une première zone de l'espace et d'autre part avec le deuxième paquet d'atomes en 30 une deuxième zone de l'espace, la première zone de l'espace et la deuxième zone de l'espace étant disjointes, pour en déduire un signal instantané représentatif d'une première accélération suivant le premier axe (X), d'une deuxième accélération suivant le deuxième axe (Y) et d'une rotation autour d'un troisième axe (Z) incliné par rapport au premier axe (X) et au deuxième axe (Y). 11 - le système de source lumineuse est adapté pour générer une autre première paire de faisceaux lumineux se propageant contra-propagativement suivant le troisième axe (Z) vers la source d'atomes, et dans lequel lesdites premières paire de faisceaux lumineux sont synchronisées et ont la même durée 5 suivant les trois axes (X, Y, Z), de manière à séparer simultanément la source d'atomes froids en un premier paquet d'atomes suivant le premier axe (X), un deuxième paquet d'atomes suivant le deuxième axe (Y) et un troisième paquet d'atomes suivant le troisième axe (Z) ; - un dispositif de mesure adapté pour interagir simultanément et de 10 manière séparée spatialement avec le premier paquet d'atomes en une première zone de l'espace, le deuxième paquet d'atomes en une deuxième zone de l'espace et le troisième paquet d'atomes en une troisième zone de l'espace, la première zone de l'espace, la deuxième zone de l'espace et la troisième zone de l'espace étant disjointes deux à deux, pour en déduire en outre un signal 15 représentatif d'une première accélération suivant le premier axe (X), d'une deuxième accélération suivant le deuxième axe (Y) et d'une rotation autour d'un troisième axe (Z) incliné par rapport au premier axe (X) et au deuxième axe (Y). DESCRIPTION DETAILLEE D'UN EXEMPLE DE REALISATION La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à 20 titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente schématiquement un mode de réalisation de séparatrice atomique à deux dimensions comprenant deux paires de faisceaux 25 lumineux incidents sur une source d'atomes froids, ces deux paires étant issues d'une seule et même première impulsion et adaptées pour séparer spatialement la source d'atomes froids en deux nuages d'atomes se propageant suivant deux directions mutuellement transverses ; - la figure 2 représente schématiquement les niveaux d'énergie et 30 fréquences optiques de chacune des 4 faisceaux lumineux de la figure 1 ; - la figure 3 représente l'évolution des niveaux de population de l'état atomique initial stationnaire 11,0,0) vers les états atomiques 12,fiKx,0) et 12,0,fiKy) en fonction de l'aire de la première impulsion de la figure 1; - la figure 4 représente schématiquement un mode de réalisation de 12 miroir atomique à deux dimensions comprenant deux autres paires de faisceaux lumineux issues d'une deuxième impulsion et adaptées pour défléchir spatialement un nuage d'atomes suivant une direction inclinée par rapport à la direction initiale ; 5 - la figure 5 représente l'évolution des niveaux de population entre un état atomique 12,0,Y Ky) et les états atomiques 11,0,0), 12,fiKx,0) en fonction de l'aire des deux paires de faisceaux transverses de la figure 4 ; - les figures 6A-6B-6C représentent schématiquement un interféromètre de Mach-Zehnder à deux dimensions selon un mode de réalisation, dans lequel la 10 figure 6A représente une séparatrice atomique à deux dimensions, la figure 6B représente un miroir atomique à deux dimensions et la figure 6C représente un dispositif de recombinaison atomique à deux dimensions ; - la figure 7 représente un système simultané de quatre interféromètres de Mach-Zehnder à deux dimensions disposés symétriquement dans un même 15 plan et utilisant une même source d'atomes froids ; - les figures 8-10 représentent un mode de réalisation d'interféromètre de Mach-Zehnder à trois dimensions dans lequel la figure 8 représente une séparatrice atomique à trois dimensions, la figure 9 représente un miroir atomique à trois dimensions et la figure 10 représente un dispositif de recombinaison 20 atomique à trois dimensions ; - les figures 11-13 représentent un autre mode de réalisation d'interféromètre de Mach-Zehnder à trois dimensions résolu spatialement, dans lequel la figure 11 représente une séparatrice atomique à trois dimensions, la figure 12 représente trois miroirs atomiques à trois dimensions et la figure 13 25 représente trois dispositifs de recombinaison atomique à deux dimensions. Dispositif La présente divulgation propose une nouvelle géométrie d'interféromètre atomique multidimensionnelle sensible aux accélérations et rotations suivant plusieurs directions de l'espace simultanément, en une seule mesure. Cette 30 mesure comprend au moins deux composantes spatiales du vecteur accélération (à 2D ou 3D) et/ou du vecteur rotation (à 2D ou 3D). Nous décrivons un nouveau modèle d'optique atomique à trois dimensions. Nous décrivons aussi les blocs de base de différents modes de réalisation d'interféromètres atomiques multidimensionnels, plus précisément à 13 deux dimensions (2D) ou à trois dimensions (3D). Dans le présent document, on entend par géométrie multidimensionnelle une géométrie dans laquelle au moins une impulsion lumineuse échange une quantité de mouvement avec des atomes le long de plus d'une direction à la fois. 5 Une séquence d'impulsions lumineuses peut être utilisée pour séparer, défléchir spatialement et recombiner les atomes selon au moins deux axes. Cette géométrie multidimensionnelle permet une mesure inertielle multiaxe en un seul cycle. On entend par axe incliné par rapport à un autre axe, des axes non parallèles entre eux, l'angle d'inclinaison étant supérieur à 0 et inférieur ou égal à 10 90 degrés. De préférence, des axes inclinés l'un par rapport à l'autre sont orthogonaux. Nous allons décrire plus précisément des exemples de blocs de base de différents modes de réalisation d'interféromètres atomiques à deux dimensions et à trois dimensions. 15 Les figures 1 à 6 représentent un exemple de blocs de base pour interféromètre atomique à deux dimensions selon un mode de réalisation. Les blocs de base sont constitués d'une séparatrice atomique, d'un miroir atomique et d'un dispositif de recombinaison atomique par analogie avec les composant d'un interféromètre optique de Mach-Zehnder. 20 Sur la figure 1, on a représenté une source 10 d'atomes froids dans un état atomique 11,0,0) aussi appelé état fondamental de ces atomes froids, noté état 11) sur la figure 2. Par source d'atomes froids, on entend ici un nuage d'atomes disposé en un point de l'espace de coordonnées (0, 0, 0) dans un repère orthonormé (X, Y, Z). Les atomes froids 10 sont par exemple des atomes de 25 rubidium (Rb), césium (Cs), potassium (K) ou strontium (Sr). A un instant initial, les atomes froids 10 ont tous une même vitesse initiale et se propagent dans une même direction. Dans certains modes de réalisation, la vitesse initiale est nulle et dans d'autres non-nulle. On applique une impulsion lumineuse simultanément avec une première 30 paire de faisceaux lumineux 61 et 62 suivant l'axe X et une première paire de faisceaux lumineux 63 et 64 suivant l'axe Y. Dans la suite du présent document, les premières paires de faisceaux lumineux (61, 62), (63, 64) sont générées à partir d'une seule et même première impulsion laser. On entend par impulsions appliquées simultanément, des impulsions allumées en même temps et éteintes 14 en même temps sur les différents axes. Les axes X et Y sont ici les axes d'un repère orthonormé XY, approximativement dans le plan de la figure 1. Les faisceaux lumineux 61 et 62 se propagent contrapropagativement suivant l'axe X et, respectivement, les faisceaux lumineux 63 et 64 se propagent 5 contrapropagativement suivant l'axe Y, de manière à ce que les deux paires de faisceaux lumineux 61, 62 et 63, 64 soient incidents simultanément sur la source 10 d'atomes froids à un instant t initial. Autrement dit, les faisceaux lumineux 61 et 62 ont un vecteur d'onde parallèle à l'axe X et les faisceaux lumineux 63 et 64 ont un vecteur d'onde parallèle à l'axe Y. Les faisceaux lumineux 61, 62 et 63, 64 sont 10 généralement des faisceaux laser. Suivant l'axe X, le faisceau lumineux 61, respectivement 62, présente un vecteur d'onde k1x, respectivement k2x, et une fréquence optique w1x, respectivement w2x. Suivant l'axe Y, le faisceau lumineux 63, respectivement 64, présente un vecteur d'onde kl y, respectivement k2y, et une fréquence optique 15 w1y, respectivement w2y. La paire de faisceaux lumineux 61, 62 excite une transition Raman à deux photons entre deux états atomiques internes séparés d'une fréquence w1x - w2x wA21. Simultanément, la paire de faisceaux lumineux 63, 64 excite une transition Raman à deux photons entre deux états atomiques internes séparés d'une fréquence w1y - w2y wA21. 20 Lors de ce processus, une quantité de mouvement hKx = h(k1x - k2x) - 2hkx est transférée à un premier nuage d'atomes 1 diffracté dans la direction X et une quantité de mouvement fiKy = h(k1y - k2y) 2fiky est transférée à un deuxième nuage d'atomes 2 diffracté dans la direction Y, où h est la constante de Planck réduite. Autrement dit, la source 10 d'atomes froids initialement dans l'état 25 stationnaire 11,0,0), dans le référentiel du front d'onde laser; est séparée de manière égale en un premier nuage d'atomes 1 ayant un état de mouvement 12,hKx,0) suivant l'axe X et un deuxième nuage d'atomes 2 ayant un état de mouvement suivant 12,0,ht et 12) sont couplés à 5 travers un état intermédiaire 13). Plus précisément, on note Ax le désaccord entre (01x et la transition w13 entre les états internes 11) et 13). On note Ay le désaccord entre w1y et la transition w13 entre les états internes 11) et 13). On choisit de préférence Ay # Ax afin d'éviter l'excitation de résonances parasites, par exemple Ax=-1 GHz et Ay=-1.1 GHz. 10 On considère les états 11,0,0), 12,f1Kx,0) et 12,0,hKy) comme des états propres d'un système effectif à 3 niveaux : 14)> = Co 11,0,0) + Cx 12,fiKx,0) + Cy 12,0,hKy). La dynamique de ce processus de diffraction à deux dimensions (2D) peut être décrite comme une oscillation de quasi-Rabi entre les états de ce système, où le vecteur contenant les amplitudes respectives C = (Co,Cx,Cy) évolue 15 selon l'équation (1) suivante : C(t) = exp - 0 X; ri, t -83, C(0) (1) [ Xx -8, 0 Xy 0 où Xx, respectivement Xv, représente la fréquence de Rabi à deux photons pour l'axe X, respectivement pour l'axe Y, et 3,, = wix - w2x - wA21 - Awox - AwRx représente le désaccord de la transition à deux photons de la paire de faisceaux 20 (61, 62), respectivement, 6, = wiy - w2y - wA21 - AwDy - AwRy pour la paire de faisceaux (63, 64). Nous soulignons que les transitions induites par chaque paire de faisceaux sont sélectives en vitesse, notée v, comme indiqué par la présence du désaccord Doppler AwDx = Kx v et de la fréquence associée au recul Au? = h K2x/2m dans l'expression de 8' et respectivement du désaccord Doppler AwDy = Ky 25 v et de la fréquence associée au recul AwRy = h K2y/2m dans l'expression de 3,. Dans le cas où 6'= 8, = 3, la fréquence de Rabi effective pour diffraction en deux dimensions, -Rabi prend une forme analytique simple : ()Rabi = .\1(52 4(IXx12 X YI2) (2) La figure 3 représente, en fonction de la durée ou de l'aire des 30 impulsions, les oscillations de Rabi entre l'état fondamental 11) et les deux états 12,hKx,0) et 12,0,hKy>, où fi est la constante de Planck réduite dans le cas où 16 5x=6y. Dans ce cas, les courbes des deux états 12,hKx,0) et 12,0,fiKv) se superposent parfaitement. Ces oscillations de Rabi induisent un transfert de population entre l'état stationnaire et les états en mouvement pour une source d'atomes initialement au 5 repos dans l'état 11,0,0). On obtient une séparatrice atomique à 2D à une durée T correspondant à une impulsion lumineuse ayant une aire égale à : ORabi.T = 71/2. Dans ce cas, la population atomique est transférée de manière égale vers les deux états en mouvement 12,fiKx,0) et 12,0,fiKy). Contrairement au cas d'une séparatrice atomique opérant par diffraction 10 simple à une dimension (1D), où une superposition d'intensité égale (ou 50-50) des états initiaux et finaux est généralement souhaitée, il ne reste ici aucune population d'atomes dans l'état initial. Sur la figure 4, on a représenté le deuxième nuage d'atomes 2 se propageant le long de la direction Y dans l'état 12,0,fiKy). On applique 15 simultanément une deuxième paire de faisceaux lumineux 71 et 72 suivant l'axe X et une deuxième paire de faisceaux lumineux 73 et 74 suivant l'axe Y. Les deuxièmes paires de faisceaux lumineux (71, 72) et (73, 74) sont issues d'une seule et même deuxième impulsion lumineuse. Les faisceaux lumineux 71 et 72 se propagent contrapropagativement suivant l'axe X et, respectivement, les 20 faisceaux lumineux 73 et 74 se propagent contrapropagativement suivant l'axe Y, de manière à ce que les deuxièmes paires de faisceaux lumineux (71, 72) et (73, 74) soient incidentes simultanément sur le deuxième nuage d'atomes 2 au point 42 de l'espace. Autrement dit, les faisceaux lumineux 71 et 72 ont un vecteur d'onde parallèle à l'axe X et les faisceaux lumineux 73 et 74 ont un vecteur d'onde 25 parallèle à l'axe Y. La figure 5 montre les oscillations de Rabi pour deux paires de faisceaux lumineux formant l'équivalent d'un miroir atomique à 2D, où le nuage d'atomes 2 initialement dans l'état 12,0,hKy) est transféré intégralement dans l'état 12,hKx,0) pour une impulsion de durée 2T, autrement dit pour une deuxième impulsion 30 lumineuse ayant une aire égale à n. Dans ces conditions, sur la figure 4, le nuage d'atomes 2 est défléchi dans la direction X. Nous soulignons que ce transfert de population s'effectue à travers l'état stationnaire 11,0,0) qui oscille à deux fois la fréquence des états en mouvement. 17 De manière analogue, en appliquant les deux paires de faisceaux lumineux (71, 72) et (73, 74) au premier nuage d'atomes 1 se propageant dans la direction X, pour une durée d'impulsion égale à 2r, autrement dit pour une deuxième impulsion lumineuse ayant une aire égale à 7E, le premier nuage 5 d'atomes 1 dans l'état 12,fiKx,0) est transféré intégralement dans l'état 12,0,FiKy). Autrement dit, le premier nuage d'atomes 1 est défléchi dans la direction Y. L'ensemble des deuxièmes paires de faisceaux lumineux (71, 72) et (73, 74) forment ainsi un miroir atomique à deux dimensions. Par symétrie avec la séparatrice atomique à 2D, décrite en lien avec les 10 figures 1 à 3, à partir d'un premier nuage d'atomes 1 dans l'état 12,0,fiKy) et d'un deuxième nuage d'atomes 2 dans l'état 12,fiK,,O) se dirigeant vers un même point de l'espace, l'application de l'ensemble de deux autres paires de faisceaux (81,82) et (83,84) suivant les axes X et Y en ce point de l'espace, ces troisièmes paires de faisceaux lumineux (81,82) et (83,84) étant issues d'une seule et même troisième 15 impulsion lumineuse de durée égale à T, autrement dit ayant une aire égale à ,t/2, forme un dispositif de recombinaison atomique. En fonction de la phase de l'interféromètre, une partie des atomes est transférée dans l'état fondamental 11,0,0) et/ou dans l'état 12,fiKx,0), respectivement 12,0,r1Ky). Un élément important de tout dispositif d'optique atomique est le transfert 20 d'une phase « classique » aux atomes. Dans le cas d'un interféromètre atomique à lumière pulsée, il s'agit de la différence de phase entre les faisceaux d'excitation. Pour préciser le rôle de ces phases dans le cas de l'optique atomique 2D, nous considérons le cas de paires de faisceaux à résonance (6x = Sy = 0) et ayant des fréquences de Rabi identiques. L'effet des séparatrices et miroirs 2D 25 peuvent être alors résumé come suit. On note ôx, respectivement Sy, la différence de phase optique entre les faisceaux Raman contra-propageant selon l'axe X, respectivement Y. L'effet d'une séparatrice atomique à 2D, ou d'un dispositif de recombinaison atomique à 2D, est d'imprimer une différence de phase ±,1),, respectivement ±S y, aux atomes initialement dans l'état stationnaire et transférés 30 dans un état en mouvement selon la direction ±X, respectivement ±Y et vice versa. L'effet d'un miroir atomique 2D est d'imprimer une différence de phase ±(ôx Sy) sur les atomes qui effectuent une transition entre deux états en mouvement 12,fiKx,0) et 12,fiKy,0). 18 Les blocs de base décrits ci-dessus, séparatrice atomique, miroir atomique et dispositif de recombinaison atomique, permettent de construire un interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions. Selon un mode de réalisation, l'interféromètre de Mach-Zehnder à deux 5 dimensions comporte une séquence de trois impulsions lumineuses de durées respectives T, 2r et T, séparées par un temps d'interrogation T. La première impulsion forme une séparatrice atomique, la deuxième impulsion forme un miroir atomique et la troisième impulsion forme un dispositif de recombinaison atomique. Le produit matriciel suivant donne une représentation simple de ce processus : T) M2 (nr.41( 10 (3) où Ufree(T) est une matrice unitaire décrivant l'évolution libre pendant le temps T entre les impulsions lumineuses consécutives d'une même séquence. Pour un nuage d'atomes initialement au repos qui acquiert la phase 4 ou (1)1, durant la nième impulsion, où n=1, 2 ou 3, les populations sont données par 15 l'équation (4) suivante : (4) 20 où AQ représente la différence de phase complète de l'interféromètre, définie comme suit à deux dimensions A E (tox,1 - 2(1x_2 + (1x 3) - (t,y,1 2(py,2 $y 3). L'équation (4) indique que l'interféromètre possède deux ports de sortie complémentaires : un port où la population est dans l'état stationnaire 1011\4/141,0,012 =' (1+cos44P) et un autre port avec la somme des populations 25 dans les états en mouvement 1(21Mmz11,0,012 = (1-cos41). Ces deux ports sont séparés spatialement et correspondent à différents états internes. Un des ports de sortie correspond à l'état stationnaire et l'autre port de sortie correspond à la somme des nuages se déplaçant en X ou en Y. Les deux ports de sortie de l'interféromètre atomique de Mach-Zehnder à 2D peuvent être mesurés 30 séparément au moyen d'un système d'imagerie résolu spatialement. De manière alternative, ils peuvent être mesurés au moyen d'un seul photodétecteur en envoyant une lumière résonante sélectivement avec un port mais pas avec l'autre et en intégrant sur l'espace. Ces deux méthodes sont réalisables avec des nuages 19 d'atomes thermiques. La figure 6 représente schématiquement un interféromètre de MachZehnder à deux dimensions selon un mode de réalisation. Plus précisément, la figure 6A représente une séparatrice atomique à 5 deux dimensions à un instant t=0, analogue à la figure 1. Une première paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (61, 62) suivant l'axe X et une autre première paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (63, 64) suivant l'axe Y sont appliquées simultanément à une source 10 d'atomes froids. La première impulsion divisée en des faisceaux (61, 62) et (63, 64) a une durée T adaptée pour 10 diviser spatialement la source 10 d'atomes froids en un premier nuage d'atomes 1 se propageant suivant une première trajectoire le long de l'axe X et un deuxième nuage d'atomes 2 se propageant suivant une deuxième trajectoire le long de l'axe Y. La figure 6B représente un miroir atomique à deux dimensions, à un 15 instant t=T. Une deuxième paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (71, 72) suivant l'axe X et une deuxième paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (73, 74) suivant l'axe Y sont appliquées simultanément au premier nuage d'atomes 1 se propageant le long de l'axe X et au deuxième nuage d'atomes 2 se propageant le long de l'axe Y. Les faisceaux lumineux sont ici suffisamment 20 étendus spatialement pour couvrir simultanément le premier nuage d'atomes 1 et le deuxième nuage d'atomes 2. Les deuxièmes paires de faisceaux lumineux contrapropagatifs (71, 72) et (73, 74) sont issues d'une seule et même deuxième impulsion lumineuse ayant une durée 2r. Ainsi, le premier nuage d'atomes 1 est réfléchi suivant la direction Y au point 41 et, simultanément, le deuxième nuage 25 d'atomes 2 est réfléchi suivant la direction X au point 42. La figure 6C représente un dispositif de recombinaison atomique à deux dimensions, à un instant t=2T. Une troisième paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (81, 82) suivant l'axe X et une troisième paire de faisceaux lumineux contrapropagatifs (83, 84) suivant l'axe Y sont appliquées simultanément 30 au premier nuage d'atomes 1 se propageant le long de l'axe Y et au deuxième nuage d'atomes 2 se propageant le long de l'axe X. Les troisièmes paires de faisceaux lumineux contrapropagatifs (81, 82) et (83, 84) sont issues d'une seule et même troisième impulsion lumineuse ayant une durée T. Ainsi, le premier nuage d'atomes 1 et le deuxième nuage d'atomes 2 se recombinent au point 51 de 20 l'espace. Les deux bras de l'interféromètre atomique de Mach-Zehnder à 2D ainsi formé entourent une aire rectangulaire dans le plan XY. Cette géométrie est sensible à une rotation autour de l'axe Z perpendiculaire au plan XY. De plus, 5 projetés sur les plans spatio-temporels xt et yt, ces chemins entourent la même aire spatio-temporelle qu'un interféromètre de Mach-Zehnder à 1 D, donnant ainsi une sensibilité aux composantes d'accélération ax suivant l'axe X et ay suivant l'axe Y. Plus généralement, les trajectoires atomiques encerclent à la fois une 10 aire spatiale et une aire spatio-temporelle. Un tel interféromètre atomique de Mach-Zehnder à 2D est sensible à la fois aux accélérations, ax suivant l'axe X, et ay suivant l'axe Y et à une rotation CI, autour de l'axe Z. Cette géométrie d'interféromètre atomique de Mach-Zehnder à 2D combine un accéléromètre et un gyroscope. 15 La dynamique résultant de l'interférence entre deux trajectoires atomiques à 2D est encodée dans la différence de phase 40 de cet interféromètre. Nous calculons cette différence de phase pour la géométrie MachZehnder 2D en se basant sur le formalisme ABCDÇ développé par Bordé et Antoine. Ce traitement donne une solution exacte d'un paquet d'onde atomique en 20 présence d'un Hamiltonien externe dépendant du temps au plus quadratique en position et quantité de mouvement. Ce type d'Hamiltonien contient toute la physique importante pour les applications d'interférométrie atomique (accélérations, rotations et gradients de gravité). Brièvement, AV peut être écrit comme : 25 (5) où Ku et KI- sont des vecteurs d'onde effectifs correspondant au transfert par les impulsions lumineuses de quantité de mouvement selon les chemins haut (U) et bas (L) respectivement, et Qi E 1/2(Chti) + Cli(ti)) est la position sur la trajectoire moyenne durant la ième impulsion à l'instant t tbilj et Sil- sont les phases 30 optiques contrôlables des lasers. L'équation (5) établit que la phase interférométrique est uniquement déterminée par la phase imprimée sur les 21 atomes par les impulsions lumineuses le long de la trajectoire moyenne aux instants t1, t2, tN. Cette relation est vérifiée expérimentalement à un haut degré de précision. La trajectoire atomique, en position et en vitesse, décrite par les vecteurs q et p, est calculée en résolvant les équations classiques du mouvement. 5 Dans le cas d'un interféromètre MZ à une dimension, le déphasage total s'exprime comme suit : Aci)',0 = Kx(a, + 2 vy12,, - v, fly)T (6) Ce déphasage bien connu d'un interféromètre MZ à 1D est proportionnel à la somme de l'accélération externe, ax et l'accélération Coriolis, (2v x 0),, selon 10 l'axe X. Dans le cas d'un interféromètre MZ à deux dimensions, le déphasage total s'exprime comme suit : = Ki(cti+ 2 vy - 2 v, f1y)T2 - Ky(ay ± 2 v, - 2 v, f1')T2 + 2in KY fl, T2 (7) On observe que le déphasage de l'interféromètre à 2D de la présente 15 divulgation est proportionnel non seulement à l'accélération totale selon l'axe X, qui comprend l'accélération externe, ax, et l'accélération Coriolis, (2v x Q)x, et mais en outre proportionnel à l'accélération totale selon l'axe Y et à la vitesse de rotation Oz autour de l'axe Z. La phase associée à la rotation autour de l'axe Z prend la forme habituelle AK (2v x 0)T2, où v est ici la vitesse de recul définie par 20 la formule h(Kiu + K1L)/2m. La vitesse de recul correspond au correspond au recul pris par un atome lorsqu'il absorbe un photon k1u et émet un photon kiL.Contrairement aux gyroscopes atomiques de l'art antérieur, aucune vitesse initiale n'est ici requise pour obtenir une sensibilité à la rotation Q. Cet aspect est particulièrement avantageux, car il est alors possible de changer la direction de la 25 vitesse v en inversant Ki' et K1L, de manière à supprimer les déphasages accélérométriques parasites qui représentent une des principales sources d'erreur systématique dans les gyroscopes atomiques. La figure 7 représente un système de quatre interféromètres de MachZehnder à deux dimensions formés symétriquement dans un même plan et 30 utilisant une même source d'atomes froids. Dans ce mode de réalisation, des impulsions lumineuses de quadruple-diffraction (ou double-diffraction en deux 22 dimensions) sont utilisées pour transférer simultanément une quantité de mouvement ±hK selon chaque axe X et Y. Plus précisément, une source 10 d'atomes froids est initialement située au point 40. Une première impulsion sépare la source 10 d'atomes froids en quatre nuages d'atomes : un premier nuage 5 d'atomes 11 se propageant le long de l'axe X avec un vecteur d'onde +K', un deuxième nuage d'atomes 12 se propageant le long de l'axe X avec un vecteur d'onde -Kx, un troisième nuage d'atomes se propageant le long de l'axe Y avec un vecteur d'onde +Ky et un quatrième nuage d'atomes se propageant le long de l'axe Y avec un vecteur d'onde -Ky Au bout d'une durée T, le premier nuage d'atomes 10 se trouve au point 41, le deuxième nuage d'atomes se trouve au point 43, le troisième nuage d'atomes se trouve au point 42 et le quatrième nuage d'atomes se trouve au point 44. A l'instant t-T, on applique une deuxième impulsion lumineuse simultanément aux points 41, 42, 43 et 44. Plus précisément, la deuxième 15 impulsion utilise une combinaison de simple diffraction en deux dimensions et l'effet de double diffraction en deux dimensions. Ainsi, le premier nuage d'atomes 11 est diffracté au point 41 respectivement en un paquet d'atomes 111 se propageant suivant l'axe Y avec un vecteur d'onde +Ky et un autre paquet d'atomes 112 se propageant suivant l'axe Y avec un vecteur d'onde -Ky. De 20 manière analogue, le deuxième nuage d'atomes 12 est diffracté au point 43 respectivement en un paquet d'atomes 121 se propageant suivant l'axe Y avec un vecteur d'onde +Ky et un autre paquet d'atomes 122 se propageant suivant l'axe Y avec un vecteur d'onde -Ky. Le troisième nuage d'atomes 21 est diffracté au point 42 respectivement en un paquet d'atomes 211 se propageant suivant l'axe X avec 25 un vecteur d'onde +Kx et un autre paquet d'atomes 212 se propageant suivant l'axe X avec un vecteur d'onde -K» Et, le quatrième nuage d'atomes 22 est diffracté au point 44 respectivement en un paquet d'atomes 221 se propageant suivant l'axe X avec un vecteur d'onde +K, et un autre paquet d'atomes 222 se propageant suivant l'axe X avec un vecteur d'onde -K» 30 A l'instant t=2T, on applique une troisième impulsion lumineuse simultanément aux points 51, 52, 53 et 54 situés aux extrémités du grand carré de la figure 7. Plus précisément, la troisième impulsion utilise la simple diffraction en deux dimensions. Ainsi, le paquet d'atomes 111 et le paquet d'atomes 211 se recombinent au point 51 pour former un premier interféromètre de Mach-Zehnder 23 dans le plan XY ou interféromètre « xy » mesurant un déphasage 4(1),,y. Le paquet d'atomes 112 et le paquet d'atomes 221 se recombinent au point 52 pour former un deuxième interféromètre de Mach-Zehnder dans le plan XY ou interféromètre « x,-y » mesurant un déphasage 4(1),,cy. Le paquet d'atomes 212 et le paquet 5 d'atomes 121 se recombinent au point 53 pour former un troisième interféromètre de Mach-Zehnder à 2D dans le plan XY ou interféromètre « -x,y » mesurant un déphasage 40_,,y. Le paquet d'atomes 122 et le paquet d'atomes 222 se recombinent au point 54 pour former un quatrième interféromètre de MachZehnder à 2D dans le plan XY ou interféromètre « -x,-y », mesurant un déphasage 10 Bien que la phase de chacun de ces interféromètres de Mach-Zehnder à 2D soit un mélange de trois mesures inertielles (ax, ay et SM, il est possible d'isoler chacune de ces mesures inertielles en utilisant les combinaisons linéaires des phases obtenues pour chaque interféromètre d'aires inversées. On démontre les 15 relations dans la table suivantes. 40,,), Ackc_y 4q5_,), 4f-x,-y Somme + - - + 4K,C4YtT2 - - + + 4KY Y a'tT2 + - + - 8 (h/m) KrICAT2 Les combinaisons linéaires des différentes phases interférométriques à 2D donnent ainsi accès aux trois composantes inertielles axtot, a_ytot et Oz avec un 20 facteur d'échelle augmenté par un facteur quatre. Autrement dit, la sensibilité aux effets inertiels de cette configuration est augmentée d'un facteur quatre par rapport à un seul interféromètre à deux dimensions. Ces déphasages peuvent être obtenus grâce à des mesures séquentielles en utilisant des interféromètres d'aires inversées, ou en un seul 25 cycle de mesure utilisant l'effet de double diffraction comme discuté ci-dessus. Cette dernière configuration est idéale pour les applications de navigation inertielle, où des variations rapides de rotation et d'accélération sont possibles. En résumé, la figure 7 présente un schéma dans lequel quatre interféromètres d'aires relatives inversées sont générés à partir d'une seule 24 source atomique, permettant la mesure simultanée de trois composantes inertielles ax tot, aytot et u r.z. De plus, la moitié de chaque bras de l'interféromètre est partagée entre deux interféromètres voisins, ce qui permet de rejeter des erreurs systématiques comme par exemple le décalage à un photon. 5 Nous avons divulgué ci-dessus différents modes de réalisation d'interféromètre atomique MZ à 2D. La présente divulgation propose d'étendre la méthode décrite ci-dessus à une géométrie en 3D en appliquant des faisceaux laser simultanés suivant 3 axes orthogonaux pour générer trois interféromètres à 2D dans des plans 10 orthogonaux, comme présenté sur les figures 8 à 10. Plus précisément, sur la figure 8, à un instant initial t=0, une source 10 d'atomes froids se trouve en un point 40 de l'espace dans un repère orthonormé XYZ. Sur la figure 8, à l'instant t=0, une première impulsion lumineuse est divisée en trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux (61, 62) suivant l'axe X, (63, 15 64) suivant l'axe Y et (65, 66) suivant l'axe Z, ces trois paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former une séparatrice à 3D. L'aire de cette première impulsion lumineuse est égale à 7ri2. Cette première impulsion lumineuse sépare les atomes 10 initialement dans l'état stationnaire 11,0,0,0) en trois parties égales formant trois nuages d'atomes : un premier nuage d'atomes 1 se 20 propageant le long de l'axe X dans un état 12,hKx,0,0), un deuxième nuage d'atomes 2 se propageant le long de l'axe Y dans un état 12,0,hKy,0) et un troisième nuage d'atomes 3 se propageant le long de l'axe Z dans un état 12,0,0,?«,) jusqu'à l'instant t=T. Sur la figure 9, à l'instant t=T, une deuxième impulsion lumineuse est 25 divisée aussi en trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux (71, 72) suivant l'axe X, (73, 74) suivant l'axe Y et (75, 76) suivant l'axe Z, ces trois paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un miroir à 3D. L'aire de cette deuxième impulsion lumineuse est égale à IE. Cette deuxième impulsion lumineuse réfléchit chaque état le long des deux directions orthogonales à la vitesse 30 incidente. Au point 41, la deuxième impulsion lumineuse sépare le premier nuage d'atomes 1 dans l'état 12,hKx,0,0) en un paquet d'atomes 111 se propageant suivant l'axe Y et un autre paquet d'atomes 113 se propageant suivant l'axe Z. Au point 42, la deuxième impulsion lumineuse sépare le deuxième nuage d'atomes 2 25 dans l'état 12,0,riKy,0) en un paquet d'atomes 211 se propageant suivant l'axe X et un autre paquet d'atomes 213 se propageant suivant l'axe Z. Au point 43, la deuxième impulsion lumineuse sépare le troisième nuage d'atomes 3 dans l'état 12,0,0,fiKz) en un paquet d'atomes 311 se propageant suivant l'axe X et un autre 5 paquet d'atomes 312 se propageant suivant l'axe Y. Sur la figure 10, à l'instant t=2T, une troisième impulsion lumineuse est aussi divisée en trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux (81, 82) suivant l'axe X, (83, 84) suivant l'axe Y et (85, 86) suivant l'axe Z, ces trois paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un dispositif de recombinaison à 10 3D. L'aire de cette troisième impulsion lumineuse est égale à d2. Au point 51, la troisième impulsion lumineuse recombine le paquet d'atomes 211 se propageant le long de l'axe X et le paquet d'atomes 111 se propageant le long de l'axe Y pour former un premier interféromètre de MZ à 2D dans le plan XY, sensible à trois mesures inertielles (ax, ay et Qz). Au point 52, la troisième impulsion lumineuse 15 recombine le paquet d'atomes 311 se propageant le long de l'axe X et le paquet d'atomes 113 se propageant le long de l'axe Z pour former un deuxième interféromètre de MZ à 2D dans le plan XZ, sensible à trois mesures inertielles (aï, ai et Qy). Au point 53, la troisième impulsion lumineuse recombine le paquet d'atomes 312 se propageant le long de l'axe Y et le paquet d'atomes 213 se 20 propageant le long de l'axe Z pour former un troisième interféromètre de MZ à 2D dans le plan XZ, sensible à trois mesures inertielles (ay, az et Qx). Un mode de réalisation consiste à détecter trois signaux résolus spatialement aux trois coins du cube 51, 52, 53. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures 8 à 10, les faisceaux 25 lumineux recouvrent tous les atomes. Les figures 11 à 13 illustrent un autre mode de réalisation d'interféromètre atomique de MZ à 3D dans lequel les faisceaux lumineux sont appliqués sélectivement sur chaque nuage ou paquet d'atomes. La figure 11 est analogue à la figure 8. 30 Sur la figure 12, à l'instant t=T, une deuxième impulsion lumineuse est divisée en trois fois trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux suivant l'axe X, suivant l'axe Y et suivant l'axe Z, chacune de ces trois paires de faisceaux lumineux étant adaptée pour former un miroir à 3D spatialement résolu au point 41 pour le premier nuage d'atomes 1. L'aire de chaque paire de faisceaux lumineux 26 est ici égale à n. Plus précisément, au point 41, la deuxième impulsion lumineuse comporte trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux respectivement : une paire de faisceaux lumineux (711, 712) suivant l'axe X, une autre paire de faisceaux lumineux (713, 714) suivant l'axe Y et encore une autre une paire de 5 faisceaux lumineux (715, 716) suivant l'axe Z. Ces trois paires de faisceaux lumineux orthogonaux (711, 712), (713, 714) et (715, 716) séparent et réfléchissent le premier nuage d'atomes 1 dans l'état 12,TiKx,0,0) en un paquet d'atomes 112 se propageant suivant l'axe Y et un autre paquet d'atomes 113 se propageant suivant l'axe Z à la vitesse incidente. La deuxième impulsion 10 lumineuse comporte en outre trois autres paires de faisceaux lumineux orthogonaux respectivement : (721, 722) suivant l'axe X, (723, 724) suivant l'axe Y et (725, 726) suivant l'axe Z, ces trois autres paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un miroir à 3D spatialement résolu au point 42 pour le deuxième nuage d'atomes 2. Au point 42, la deuxième impulsion lumineuse 15 sépare et réfléchit le deuxième nuage d'atomes 2 dans l'état 12,0,fiKy,0) en un paquet d'atomes 211 se propageant suivant l'axe X et un autre paquet d'atomes 213 se propageant suivant l'axe Z à la vitesse incidente. Enfin, la deuxième impulsion lumineuse comporte encore trois autres paires de faisceaux lumineux orthogonaux respectivement : (731, 732) suivant l'axe X, (733, 734) suivant l'axe Y 20 et (735, 736) suivant l'axe Z, ces trois autres paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un miroir à 3D spatialement résolu au point 43 pour le troisième nuage d'atomes 3. Au point 43, la deuxième impulsion lumineuse (731, 732), (733, 734) et (735, 736) sépare et réfléchit le troisième nuage d'atomes 3 dans l'état 12,0,0,fiKz) en un paquet d'atomes 311 se propageant suivant l'axe X et 25 un autre paquet d'atomes 312 se propageant suivant l'axe Y à la vitesse incidente. Sur la figure 13, à l'instant t=2T, une troisième impulsion lumineuse comporte trois fois deux paires de faisceaux lumineux orthogonaux, chacune de ces deux paires de faisceaux lumineux étant adaptée pour former un dispositif de recombinaison à 2D. 30 La troisième impulsion lumineuse comporte deux paires de faisceaux lumineux orthogonaux respectivement : (811, 812) suivant l'axe X et (813, 814) suivant l'axe Y, ces deux paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un dispositif de recombinaison spatialement résolu au point 51. Au point 51, la 27 troisième impulsion lumineuse (811, 812) et (813, 814) recombine le paquet d'atomes 112 se propageant suivant l'axe Y avec le paquet d'atomes 211 se propageant suivant l'axe X pour former un premier interféromètre de MZ à 2D dans le plan XY. Le premier interféromètre mesure un déphasage ACkty sensible 5 à trois mesures inertielles (aï, ay et 0'). La troisième impulsion lumineuse comporte deux autres paires de faisceaux lumineux orthogonaux (821, 822) suivant l'axe X et (825, 826) suivant l'axe Z, ces deux paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un dispositif de recombinaison spatialement résolu au point 52. Au point 52, la 10 troisième impulsion lumineuse (821, 822) et (825, 826) recombine le paquet d'atomes 311 se propageant le long de l'axe X et le paquet d'atomes 113 se propageant le long de l'axe Z pour former un deuxième interféromètre de MZ à 2D dans le plan XZ. Le deuxième interféromètre mesure un déphasage Acfiz, sensible à trois mesures inertielles (ai, ai et Qy). 15 Enfin, la troisième impulsion lumineuse comporte encore deux autres paires de faisceaux lumineux orthogonaux (833, 834) suivant l'axe Y et (835, 836) suivant l'axe Z, ces deux autres paires de faisceaux lumineux étant adaptées pour former un dispositif de recombinaison spatialement résolu au point 53. Au point 53, la troisième impulsion lumineuse (833, 834) et (835, 836) recombine le paquet 20 d'atomes 312 se propageant le long de l'axe Y et le paquet d'atomes 213 se propageant le long de l'axe Z pour former un troisième interféromètre de MZ à 2D dans le plan XZ. Le troisième interféromètre mesure un déphasage Actiy,, sensible à trois mesures inertielles (ay, a, et Qx). Pour éviter de transférer les atomes dans des états de mouvement 25 parasites, ce processus nécessite des paires de faisceaux séparées alignées selon les arrêtes d'un cube, comme illustré sur les figures 11, 12 et 13. Finalement, à l'instant t=2T, les paquets d'atomes se recouvrent à trois coins opposés du cube 51, 52 et 53, où six paires de faisceaux (811, 812), (813, 814), (821, 822), (825, 826), (8311, 834), (835, 836) réalisent une troisième 30 impulsion de recombinaison qui transfère une partie de la population de chaque état en mouvement dans chaque plan vers un état stationnaire. La détection spatialement résolue de ces neuf nuages permet d'obtenir une sensibilité aux vecteurs accélération et rotation. Plus précisément, il y a 6 paquets en mouvement 28 qui ont une quantité de mouvement soit h.kx, soit h.ky, soit h.k, et, il y a aussi 3 paquets immobiles aux trois coins du cube 51, 52, 53. Dans chaque interféromètre de MZ, il y a deux ports : un port pour le nuage immobile et un autre port pour les nuages en déplacement dans deux directions possibles. Chaque composante de 5 mesure inertielle peut alors être isolée de la manière décrite précédemment dans le cas à 2D en lien avec la figure 7. La somme des phases nyiz , et obtenues par les interférences aux coins 51, 52, 53 du cube est particulièrement intéressante. Dans le cas où les vecteurs d'onde effectifs sont de même norme (Kx = Ky = Kz = K), 10 cette somme est la suivante : Aci), +4~Uy,z+ Act.', = 2 m-h. K2(11, + + Ilz) T2 (9) On observe que cette somme contient toutes les composantes du vecteur rotation f2', O, et Oz et est insensible aux accélérations, y compris l'accélération de Coriolis due à la vitesse atomique initiale. La suppression de 15 cette dépendance en vitesse est un avantage pour un gyroscope atomique qui peut ainsi bénéficier de la même précision absolue qu'un gravimètre atomique car toutes les quantités qui apparaissent dans le facteur d'échelle sont précisément connues. Un interféromètre atomique multi-axes selon la présente divulgation 20 trouve des applications pour la navigation inertielle, la géologie, la gradiométrie, REVENDICATIONS1. Système d'interféromètre atomique multi-axes comprenant : - une source (10) d'atomes froids ; - une source laser modulée temporellement pour générer une séquence d'impulsions lumineuses comprenant au moins une première impulsion lumineuse incidente sur la source (10) d'atomes froids à un instant t initial, une deuxième impulsion lumineuse à un instant égal à t+T et une dernière impulsion lumineuse à un instant égal à t+2T ; - la première impulsion lumineuse étant configurée de manière à séparer spatialement la source (10) d'atomes froids en au moins un premier nuage d'atomes (1, 11, 12) se propageant suivant une première trajectoire le long d'un premier axe (X) et un deuxième nuage d'atomes (2, 21, 22) se propageant suivant une deuxième trajectoire le long d'un deuxième axe (Y), le deuxième axe (Y) étant incliné par rapport au premier axe (X) ; - la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour défléchir spatialement la première trajectoire d'au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point (51) et simultanément la deuxième trajectoire d'au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211) suivant le premier axe (X) vers le premier point (51) ; - la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211) au premier point (51) et former un interféromètre atomique de Mach-Zehnder à au moins deux dimensions ; - un système de détection configuré pour mesurer un premier déphasage interférométrique entre ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211), le premier déphasage interférométrique étant accumulé sur lesdites première et deuxième trajectoires entre la première impulsion lumineuse et la dernière impulsion lumineuse. 2. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 1 dans lequel la première impulsion lumineuse est divisée en une première paire de faisceaux lumineux (61, 62) se propageant contra-propagativement suivant le 30 premier axe (X) vers la source d'atomes et une première paire de faisceaux lumineux (63, 64) se propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y) vers la source (10) d'atomes froids, lesdites premières paires de faisceaux lumineux (61, 62, 63, 64) étant incidentes sur la source (10) d'atomes froids à 5 l'instant t initial. 3. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la deuxième impulsion lumineuse est divisée en une deuxième paire de faisceaux lumineux (71, 72) se propageant contra-propagativement suivant le premier axe (X) et une deuxième paire de faisceaux lumineux (73, 74) 10 se propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y), lesdites deuxièmes paires de faisceaux lumineux (71, 72, 73, 74) étant incidentes simultanément sur ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211). 4. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon l'une des 15 revendications 1 à 3 dans lequel la dernière impulsion lumineuse (81, 82, 83, 84) est divisée en une dernière paire de faisceaux lumineux (81, 82) se propageant contra-propagativement suivant le premier axe (X) et une dernière paire de faisceaux lumineux (83, 84) se propageant contra-propagativement suivant le deuxième axe (Y) vers le premier point (51), lesdites dernières paires de faisceaux 20 lumineux (81, 82, 83, 84) étant incidentes simultanément sur ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211) au premier point (51). 5. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon l'une des revendications 1 à 4 comprenant en outre un système de traitement du signal 25 adapté pour extraire du premier déphasage interférométrique un premier signal fonction d'une première accélération (ax) de la source (10) d'atomes froids suivant le premier axe (X), d'une deuxième accélération (av) suivant le deuxième axe (Y) et d'une rotation (52,) autour d'un troisième axe (Z) incliné par rapport au premier axe (X) et au deuxième axe (Y). 30 6. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon l'une des revendications 1 à 4 dans lequel la première impulsion est adaptée pour séparer spatialement par double diffraction le premier nuage d'atomes (1) en un premier paquet d'atomes (11) et un deuxième paquet d'atomes (12) se propageant en sens mutuellement opposés suivant le premier axe (X) et/ou pour séparer 31 spatialement par double diffraction le deuxième nuage d'atomes (2) en un troisième paquet d'atomes (21) et un quatrième paquet d'atomes (22) se propageant en sens mutuellement opposés suivant le deuxième axe (Y) ; - la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour défléchir 5 simultanément une partie du premier paquet d'atomes (111) suivant le deuxième axe (Y) et une partie du troisième paquet d'atomes (211) suivant le premier axe (X) vers le premier point (51), et/ou pour défléchir simultanément une autre partie du premier paquet d'atomes (112) suivant le deuxième axe (Y) et une partie du quatrième paquet d'atomes (221) suivant le premier axe (X) vers un deuxième 10 point (52) et/ou pour défléchir simultanément une partie du deuxième paquet d'atomes (121) suivant le deuxième axe (Y) et une autre partie du troisième paquet d'atomes (212) suivant le premier axe (X) vers un troisième point (53) et/ou pour défléchir simultanément une autre partie du deuxième paquet d'atomes (122) suivant le deuxième axe (Y) et une autre partie du quatrième paquet d'atomes 15 (222) suivant le premier axe (X) vers un quatrième point (54) ; - la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner au premier point (51) la partie du premier paquet d'atomes (112) et la partie du troisième paquet d'atomes (211) formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un premier plan (XY), et/ou pour 20 recombiner au deuxième point (52) l'autre partie du premier paquet d'atomes (112) et la partie du quatrième paquet d'atomes (221) formant un deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans le premier plan (XY) et/ou pour recombiner au troisième point (53) la partie du deuxième paquet d'atomes (121) et l'autre partie du troisième paquet d'atomes (212) formant 25 un troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans le premier plan (XY) et/ou pour recombiner au quatrième point (54) l'autre partie du deuxième paquet d'atomes (122) suivant le deuxième axe (Y) et l'autre partie du quatrième paquet d'atomes (222) formant un quatrième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans le premier plan (XY) ; 30 - le système de détection étant adapté pour mesurer en au moins trois points parmi les premier point (51), deuxième point (52), troisième point (53) et quatrième point (54) respectivement : le premier déphasage interférométrique du premier interféromètre atomique et/ou un deuxième déphasage interférométrique du deuxième interféromètre atomique et/ou un troisième déphasage 32 interférométrique du troisième interféromètre atomique et/ou un quatrième déphasage interférométrique du quatrième interféromètre atomique. 7. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon les revendication 5 et 6 dans lequel le système de traitement du signal est adapté pour extraire la 5 première accélération suivant le premier axe (X), la deuxième accélération suivant le deuxième axe (Y) et la rotation autour du troisième axe (Z) par combinaison linéaire d'au moins trois parmi les premier déphasage interférométrique, deuxième déphasage interférométrique, troisième déphasage interférométrique et quatrième déphasage interférométrique. 10 8. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 6 ou 7 dans lequel le système de détection comporte un détecteur d'image résolu spatialement adapté pour détecter simultanément au moins trois parmi le premier déphasage interférométrique, le deuxième déphasage interférométrique, le troisième déphasage interférométrique et le quatrième déphasage 15 interférométrique. 9. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 6 ou 7 dans lequel le système de détection comporte un premier détecteur adapté pour détecter le premier déphasage interférométrique autour du premier point (51), un deuxième détecteur adapté pour détecter le deuxième déphasage 20 interférométrique autour du deuxième point (52), un troisième détecteur adapté pour détecter le troisième déphasage interférométrique autour du troisième point (53) et/ou un quatrième détecteur adapté pour détecter le quatrième déphasage interférométrique autour du quatrième point (54). 10. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 25 2 dans lequel la première impulsion lumineuse est divisée en outre en une première paire de faisceaux lumineux (65, 66) se propageant contrapropagativement suivant le troisième axe (Z) vers la source (10) d'atomes, lesdites premières paires de faisceaux lumineux (61, 62, 63, 64, 65, 66) étant incidentes simultanément sur la source (10) d'atomes froids à l'instant t initial, de manière à 30 séparer spatialement la source (10) d'atomes froids en le premier nuage d'atomes (1) se propageant suivant le premier axe (X), le deuxième nuage d'atomes (2) se propageant suivant le deuxième axe (Y) et un troisième nuage d'atomes (3) se propageant suivant le troisième axe (Z); - la deuxième impulsion lumineuse étant adapté pour séparer 33 spatialement et défléchir le premier nuage d'atomes (1) en un premier paquet d'atomes (112) se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point (51) et un deuxième paquet d'atomes (113) se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un deuxième point (52); et pour séparer spatialement et défléchir le 5 deuxième nuage d'atomes (2) en un troisième paquet d'atomes (211) se propageant suivant le premier axe (X) vers le premier point (51) et un quatrième paquet d'atomes (213) se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un troisième point (53), et pour séparer spatialement et défléchir le troisième nuage d'atomes (3) en un cinquième paquet d'atomes (311) se propageant suivant le 10 premier axe (X) vers un deuxième point (56) et un sixième paquet d'atomes (312) se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un troisième point (55) ; - la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner au premier point (51) le premier paquet d'atomes (112) et le troisième paquet d'atomes (211) formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à 15 deux dimensions dans un premier plan (XY), et pour recombiner au deuxième point (56) le deuxième paquet d'atomes (113) et le cinquième paquet d'atomes (311) formant un deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un deuxième plan (XZ) et pour recombiner au troisième point (55) le quatrième paquet d'atomes (213) et le sixième paquet d'atomes (312) 20 formant un troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un troisième plan (YZ), et - le système de détection étant adapté pour mesurer simultanément le premier déphasage interférométrique du premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder, un deuxième déphasage interférométrique du deuxième 25 interféromètre atomique de Mach-Zehnder et un troisième déphasage interférométrique du troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder. 11. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 10 dans lequel la deuxième impulsion lumineuse est divisée en trois paires de faisceaux lumineux (711, 712, 713, 714, 715, 716) adaptés pour séparer 30 spatialement et défléchir le premier nuage d'atomes (1) en un premier paquet d'atomes (112) se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point (51) et un deuxième paquet d'atomes (113) se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un deuxième point (56); la deuxième impulsion lumineuse comprenant trois autres paires de faisceaux lumineux (721, 722, 723, 724, 725, 726) adaptés 34 pour séparer spatialement et défléchir le deuxième nuage d'atomes (2) en un troisième paquet d'atomes (211) se propageant suivant le premier axe (X) vers le premier point (51) et un quatrième paquet d'atomes (213) se propageant suivant le troisième axe (Z) vers un troisième point (55), et la deuxième impulsion lumineuse 5 étant divisée en encore trois autres paires de faisceaux lumineux (731, 732, 733, 734, 735, 736) adaptées pour séparer spatialement et défléchir le troisième nuage d'atomes (3) en un cinquième paquet d'atomes (311) se propageant suivant le premier axe (X) vers le deuxième point (56) et un sixième paquet d'atomes (312) se propageant suivant le deuxième axe (Y) vers le troisième point (55) ; et 10 - dans lequel la dernière impulsion lumineuse est divisée en deux paires de faisceaux lumineux (811, 812, 813, 814) adaptés pour recombiner au premier point (51) le premier paquet d'atomes (112) et le troisième paquet d'atomes (211) formant un premier interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un premier plan (XY), la dernière impulsion lumineuse étant divisée en deux 15 autres paires de faisceaux lumineux (821, 822, 825, 826) adaptés pour recombiner au deuxième point (56) le deuxième paquet d'atomes (113) et le cinquième paquet d'atomes (311) formant un deuxième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un deuxième plan (XZ) et la dernière impulsion lumineuse étant divisée en encore deux autres paires de faisceaux 20 lumineux (833, 834, 835, 836) adaptés pour recombiner au troisième point (55) le quatrième paquet d'atomes (213) et le sixième paquet d'atomes (312) formant un troisième interféromètre atomique de Mach-Zehnder à deux dimensions dans un troisième plan (YZ). 12. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 25 10 ou 11 dans lequel le système de détection comporte un détecteur d'image résolu spatialement adapté pour détecter simultanément le premier déphasage interférométrique au premier point (51), le deuxième déphasage interférométrique au deuxième point (52) et le troisième déphasage interférométrique au troisième point (53). 30 13. Système d'interféromètre atomique multi-axes selon la revendication 10 ou 11 dans lequel le système de détection comporte un premier détecteur adapté pour détecter le premier déphasage interférométrique au premier point (51), un deuxième détecteur adapté pour détecter le deuxième déphasage interférométrique au deuxième point (56) et un troisième détecteur adapté pour détecter le troisième déphasage interférométrique au troisième point (55). 14. Procédé d'interférométrie atomique multi-axes comprenant les étapes suivantes : - génération d'une source (10) d'atomes froids ; 5 génération d'une séquence d'impulsions lumineuses comprenant au moins une première impulsion lumineuse incidente sur la source (10) d'atomes froids à un instant t initial, une deuxième impulsion lumineuse à un instant égal à t+T et une dernière impulsion lumineuse à un instant égal à t+2T ; - la première impulsion lumineuse étant configurée de manière à séparer 10 spatialement la source (10) d'atomes froids en au moins un premier nuage d'atomes (1, 11, 12) se propageant suivant une première trajectoire le long d'un premier axe (X) et un deuxième nuage d'atomes (2, 21, 22) se propageant suivant une deuxième trajectoire le long d'un deuxième axe (Y), le deuxième axe (Y) étant incliné par rapport au premier axe (X) ; 15 la deuxième impulsion lumineuse étant adaptée pour défléchir spatialement la première trajectoire d'au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) suivant le deuxième axe (Y) vers un premier point (51) et simultanément la deuxième trajectoire d'au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211) suivant le premier axe (X) vers le premier point (51) ; 20 - la dernière impulsion lumineuse étant adaptée pour recombiner ladite au moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211) au premier point (51) et former un interféromètre atomique de Mach-Zehnder à au moins deux dimensions ; - détection d'au moins un premier déphasage interférométrique entre ladite au 25 moins une partie du premier nuage d'atomes (1, 111) et ladite au moins une partie du deuxième nuage d'atomes (2, 211), le premier déphasage interférométrique étant accumulé sur lesdites première et deuxième trajectoires entre l'instant initial t et l'instant t+2T.