(57)【要約】      （修正有）【課題】感度を増大させることができる原子慣性センサを提供する。【解決手段】原子慣性センサ２０２と、原子慣性センサ２０２に動作可能に結合したＭＥＭＳジャイロスコープ２０４および／またはＭＥＭＳ加速度計２０６とを備え、原子慣性センサ２０２とＭＥＭＳジャイロスコープ２０４および／またはＭＥＭＳ加速度計２０６は閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。【選択図】図２
2014029325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
慣性(inertial)検知のための装置であって、
少なくとも１つの原子(atomic)慣性センサと、
前記原子慣性センサに動作可能に結合した１つまたは複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサとを備え、
前記原子慣性センサおよび前記ＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する(communicate with each other)装置。
【請求項２】
前記原子慣性センサと光通信する複数のレーザデバイスであって、
第１のビームおよび第２のビームを放出するマスターレーザ、
第１のビームおよび第２のビームを放出する第１のスレーブレーザ、および、
第１のビームおよび第２のビームを放出する第２のスレーブレーザ
を備える、複数のレーザデバイスと、
前記マスターレーザから前記第１のビームをまた前記第１のスレーブレーザから前記第１のビームを送って、互いに干渉させ(interfere with one another)、第１の光検出器において第１の無線周波数信号を生成する、１つまたは複数の光コンポーネントと、
前記マスターレーザから前記第２のビームをまた前記第２のスレーブレーザから前記第１のビームを送って、互いに干渉させ、第２の光検出器において第２の無線周波数信号を生成する、１つまたは複数の光コンポーネントと、
前記原子慣性センサからの原子データの比較に基づいてＭＥＭＳバイアスおよびスケールファクタを補正する較正(calibration)ユニットであって、ＭＥＭＳジャイロスコープから受信される回転レート信号を第１の周波数オフセットに変換し、ＭＥＭＳ加速度計から受信される加速度信号を第２の周波数オフセットに変換する、較正ユニットと、
前記較正ユニットから前記第１および第２の周波数オフセットを受信する周波数掃引発生器と、
前記周波数掃引発生器から第１の周波数掃引(sweep)信号を受信し、前記第１の光検出器から前記第１の無線周波数信号を受信する第１のミキサであって、前記第１の周波数掃引信号を前記第１の無線周波数信号と比較し、第１のローパスフィルタに送出される周波数オフセットロック信号を生成し、前記第１のローパスフィルタは、前記第１のスレーブレーザの周波数を調整(adjust)するために、フィルタリング済み信号を前記第１のスレーブレーザに送出し、それにより、前記第１のスレーブレーザによって放出される前記第２のビームが、調整済み周波数になり、前記原子慣性センサの第１の入力に送られる、第１のミキサと、
前記周波数掃引発生器から第２の周波数掃引信号を受信し、前記第２の光検出器から前記第２の無線周波数信号を受信する第２のミキサであって、前記第２の周波数掃引信号を前記第２の無線周波数信号と比較し、第２のローパスフィルタに送出される周波数オフセットロック(offset lock)信号を生成し、前記第２のローパスフィルタは、前記第２のスレーブレーザの周波数を調整するために、フィルタリング済み信号を前記第２のスレーブレーザに送出し、それにより、前記第２のスレーブレーザによって放出される前記第２のビームが、調整済み周波数になり、前記原子慣性センサの第２の入力に送られる、第２のミキサとをさらに備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
慣性検知のための方法であって、
少なくとも１つの原子慣性センサ、および、
前記原子慣性センサと動作可能に通信する複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサであって、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープおよび少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計を備える、複数のＭＥＭＳ慣性センサを備え、
前記原子慣性センサおよび前記ＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する、慣性検知装置を用意する(providing)ステップと、
マスターレーザから第１のビームをまた第１のスレーブレーザから第１のビームを送るステップであって、それにより、互いに干渉させ、第１の無線周波数信号を生成する、ステップと、
前記マスターレーザから第２のビームをまた第２のスレーブレーザから第１のビームを送るステップであって、それにより、互いに干渉させ、第２の無線周波数信号を生成する、ステップと、
前記ＭＥＭＳジャイロスコープから受信される回転レート信号を第１の周波数オフセットに変換するステップと、
前記ＭＥＭＳ加速度計から受信される加速度信号を第２の周波数オフセットに変換するステップと、
前記第１および第２の周波数オフセットから周波数掃引信号を生成するステップと、
前記周波数掃引信号を前記第１の無線周波数信号と比較するステップであって、それにより、第１の周波数オフセットロック信号を生成する、ステップと、
前記周波数掃引信号を前記第２の無線周波数信号と比較するステップであって、それにより、第２の周波数オフセットロック信号を生成する、ステップと、
前記第１のスレーブレーザの周波数を調整するために、前記第１の周波数オフセットロック信号を前記第１のスレーブレーザに送出するステップであって、それにより、前記第１のスレーブレーザは調整済み周波数の第２のビームを放出し、前記第２のビームは前記原子慣性センサに送られる、ステップと、
前記第２のスレーブレーザの周波数を調整するために、前記第２の周波数オフセットロック信号を前記第２のスレーブレーザに送出するステップであって、それにより、前記第２のスレーブレーザは調整済み周波数の第２のビームを放出し、前記第２のビームは前記原子慣性センサに送られる、ステップとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の実施例は、例えば、閉ループ原子慣性センサに関する。
[0001]本出願は、参照により組込まれる２０１２年６月２７日に出願された米国仮出願第６１／６６５，０６１号に対する優先権の利益を主張する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]ある種の原子干渉法に基づく慣性センサは、光パルスを使用して、冷熱原子または量子縮退原子のサンプルからの量子波動関数（quantum wavefunctions or wavefunction）を分割し、その後、再結合させる（ボーズ−アインシュタイン凝縮）。分割している間、別々のパーツの位相は、独立に進展し、加速度および／または回転の存在によって位相差の累積が可能になる。再結合されると、この位相差は、各原子の最終的な量子運動量状態または内部状態の変化によって、または、量子縮退原子では全体としてクラウドによって現れる。
【０００３】
[0003]たとえば、１つのセンサスキームは、原子の２つの内部状態の相対的な母集団（relative population）に対する変化をもたらす。これらの母集団は、たとえば原子に共鳴光を当て、散乱した蛍光を検出することによって検出されうる。２つの内部状態の相対的な母集団は、慣性力によって誘導される位相差の関数として正弦的に変動する。位相差に関する相対的な母集団の導関数は、２つの異なる位相における母集団測定値を採取することによって近似される。相対的な母集団の正弦波のピークでは、導関数曲線がゼロに交差する。導関数のゼロ交差の近くでは、位相の小さな変化が、導関数信号の大きな変化を誘導することになる。しかし、導関数のピークの近くでは、位相の小さな変化は、導関数信号の非常に小さな変化を誘導することになる。したがって、感度が最大になる導関数信号のゼロ交差またはヌルポイントの近くで原子慣性センサを動作させることが望ましい。
【０００４】
[0004]感度を最大にするために、ヌルポイントの近くで動作するセンサの多くの例が存在する。ヌルポイントの近くでの動作を維持する一般な技法は、閉ループフィードバックを設けることである。この技法では、センサ出力は、ゼロ、または他の所望のある動作ポイントと比較される。開ループ出力と設定値との差は誤差信号である。誤差信号は、センサがセンサ出力を設定値に近くなるようシフトさせるように強制する、センサ上のメカニズムにフィードバックされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願第１３／６６１，８０９号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｙｏｕｎｇ等「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ａｔｏｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｕｌｓｅｓ（光パルスを用いた精密原子干渉法）」Ａｔｏｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，Ｐ．Ｂｅｒｍａｎ  ｅｄ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，１９９７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本願の実施例は、例えば、閉ループ原子慣性センサに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
[0005]慣性検知のための装置が提供される。装置は、少なくとも１つの原子慣性センサと、原子慣性センサに動作可能に結合した１つまたは複数の微小電気機械システム（micro-electrical-mechanical system）（ＭＥＭＳ）慣性センサとを備える。原子慣性センサおよびＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。
【０００９】
[0006]図面は例示的な実施形態だけを示し、したがって、範囲を制限するとみなすべきでないことを理解して、例示的な実施形態が、添付図面を使用してさらなる特異性および詳細と共に述べられる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】[0007]一実施形態による、閉ループ原子慣性センサ内の原子の基底状態および励起状態を示す略図である。
【図２】[0008]一実施形態による、原子慣性センサの閉ループ制御を提供する慣性検知のための装置のブロック図である。
【図３】[0009]別の実施形態による閉ループ原子慣性センサにおける干渉計軌跡を示す略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
[0010]以下の詳細な説明では、説明の一部を形成し、また、例示によって特定の例示的な実施形態が示される添付図面を参照する。他の実施形態が利用されることができること、および、論理的、機械的、および電気的変更が行われることができることを理解されたい。さらに、描かれる図および本明細書で提示される方法は、個々のステップが実施されることができる順序を制限するものと解釈すべきでない。したがって、以下の詳細な説明は、制限的な意味で解釈すべきでない。
【００１２】
[0011]閉ループ原子慣性センサが提供される。フィードバック技法は、原子慣性センサに適用されて、センサ感度を増大させる。一手法では、位相シフトが、閉ループフィードバック内で使用されて、原子慣性センサの感度を改善させる。
【００１３】
[0012]一例では、最終的な再結合および読出し光パルスの相対的な位相は、マスターレーザにロックするロック回路を使用することによってシフトされる。マスターレーザは、安定した参照周波数を提供する。他の周波数は、マスターレーザに対するある可変オフセットだけシフトされる。スレーブレーザの光位相は、原子の全てが基底状態で見出されるまでシフトされる。これは、励起状態母集団の位相に関する導関数を検出するように検出器が同調される場合、ヌル信号を生成する。ヌルを維持するために光位相が同調されなければならない量は、出力信号として使用され、その出力信号は、デルタ回転またはデルタ速度の尺度に関連しうる。
【００１４】
[0013]一実施形態では、ＭＥＭＳ振動センサからの直接入力が使用されて、原子干渉計の位相読出しをヌル化し、閉ループ動作を有効にする。
[0014]原子慣性センサにフィードバックを提供するためのいくつかの物理的メカニズムが実装されうる。一実施形態では、外部磁場が、干渉計の一方のアームに印加されることができ、２つの干渉計アームの相対的な位相に対するコントロールをもたらす。別の実施形態では、干渉計の２つのアーム間に磁場差を提供する磁場勾配が印加されうる。
【００１５】
[0015]さらなる実施形態では、原子波動関数の位相を再結合し読み出すために使用される光パルスの１つまたは複数の位相のシフトが使用される。
[0016]図１は、３つのレーザビームパルスを使用する、一実施形態による、閉ループ原子慣性センサ１００内の原子の基底状態および励起状態を示す略図である。以下の式は、原子慣性センサ１００の動作を記述する。
【００１６】
【数１】
2014029325.tif 000003
【００１７】
式中、
｜ｃｅ｜２は、再結合後に励起状態で原子を見出す確率であり、
δは、原子遷移に対するレーザ光の有効離調（detuning）であり、
τは、光πパルスの継続時間であり、
Δφ＝φ１−２φ２＋φ３
であり、ここで、φｉは、各パルスについての原子に対するレーザの位相である（Ｙｏｕｎｇ等「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ  Ａｔｏｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ  ｗｉｔｈ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｕｌｓｅｓ（光パルスを用いた精密原子干渉法）」Ａｔｏｍ  Ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｙ，Ｐ．Ｂｅｒｍａｎ  ｅｄ．，Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，１９９７参照）。
【００１８】
[0017]ＡおよびＢとラベル付けされた図１の平行ラインの対は、原子の考えられる２つの機械的量子状態を示す。原子は状態１で始まる。２重端矢印（φ１）で示される第１の光パルス後に、原子は、状態１と状態２の重ね合わせ状態になる。状態２は、状態１に対してさらなる運動量を有するため、原子の量子波動関数の半分は、状態１に留まる波動関数の半分に対して上方に移動し始める。平行四辺形は、波動関数の２つの半分が離れるときの、波動関数の２つの半分の軌跡を示す。第２の光パルス（φ２）後に、波動関数の上半分の状態と下半分の状態が反転する。ここで、下半分は、状態２にあり、平行四辺形の第２の半分に沿って上方に移動し始め、最終的に、第１の半分に再結合する。最後のパルス（φ３）は、累積された位相差を原子状態にマッピングするため、原子は、状態１または状態２で終わる確率であって、累積された位相差に比例する、確率を有する。
【００１９】
[0018]開ループ動作では、原子の一部分は、励起状態で終り、その励起状態は、慣性力に比例する累積位相差の尺度を提供する。閉ループ動作では、フィードバックは、原子と光パルスとの間の相対的な位相をシフトさせ、その相対的な位相は、慣性力による位相シフトをヌル化するために使用されうる。
ＭＥＭＳ慣性センサと原子慣性センサの融合
[0019]一実施形態では、ＭＥＭＳ慣性センサと１つまたは複数の原子慣性センサの融合は、統合化されたＭＥＭＳ／原子慣性検知システムにおける原子慣性センサの閉ループ制御のために提供される。
【００２０】
[0020]図２は、一実施形態による、原子慣性センサの閉ループ制御を提供する慣性検知のための装置２００のブロック図である。装置２００は、全体として、少なくとも１つの原子慣性センサ２０２と、ＭＥＭＳジャイロスコープ２０４およびＭＥＭＳ加速度計２０６などの複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサとを含む。原子慣性センサ２０２およびＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。
【００２１】
[0021]装置２００はまた、原子慣性センサ２０２と光通信するマスターレーザ２１０、第１のスレーブレーザ２１２、および第２のスレーブレーザ２１４を含む複数のレーザデバイスを含む。マスターレーザ２１０は、飽和吸収周波数（ｆ）またはエタロン（図示せず）にロックされる。第１のスレーブレーザ２１２は第１のシフト周波数（ｆ１）を有し、第２のスレーブレーザ２１４は第２のシフト周波数（ｆ２）を有する。一実施形態では、レーザデバイスは、分布ブラッグ反射型（distributed Bragg reflector）（ＤＢＲ）レーザダイオードでありうる。別の実施形態では、レーザデバイスは、垂直共振器面発光レーザ（vertical-cavity surface-emitting laser）（ＶＣＳＥＬ）を含む。
【００２２】
[0022]マスターレーザ２１０からのビームおよびスレーブレーザ２１２からのビームは、ビームが互いに干渉し、フォトダイオード（ＰＤ）などの第１のフォトダイオード２１６で無線周波数（ＲＦ）信号を生成するように、１つまたは複数の光コンポーネント２１５によって送られる。さらに、マスターレーザ２１０からのビームおよびスレーブレーザ２１４からのビームは、ビームが互いに干渉し、第２のフォトダイオード２１８でＲＦ信号を生成するように、１つまたは複数の光コンポーネント２１７によって送られる。
【００２３】
[0023]ドリフトを最小にするために基礎原子物理学を利用する原子慣性センサ２０２は、３つ全ての座標軸に関する運動を、それらの軸に直角（回転）および平行（加速度）に配向されるレーザビーム対を選択することによって、順次測定する。原子慣性センサ２０２の例示的な実施形態のさらなる詳細は、その開示が参照により組込まれる「ＭＵＬＴＩ−ＡＸＩＳ  ＡＴＯＭＩＣ  ＩＮＥＲＴＩＡＬ  ＳＥＮＳＯＲ  ＳＹＳＴＥＭ（多軸原子慣性センサシステム）」という名称の米国出願シリアル番号第１３／６６１，８０９号に見出されうる。
【００２４】
[0024]ＭＥＭＳジャイロスコープ２０４およびＭＥＭＳ加速度計２０６は、較正ユニット２２０に動作可能に結合され、較正ユニット２２０は、原子慣性センサ２０２からの原子データの比較に基づいてＭＥＭＳバイアスおよびスケールファクタ（ＳＦ）を補正する。較正ユニット２２０は、ジャイロスコープ２０４から受信される回転レート信号（Ω）を第１の周波数オフセット（ΔｆΩ）に変換し、加速度計２０６から受信される加速度信号（ａ）を第２の周波数オフセット（Δｆａ）に変換する。第１および第２の周波数オフセットは、周波数掃引発生器２２４に送出され、周波数掃引発生器２２４は、周波数掃引信号を第１のミキサ２２６に送出する。ミキサ２２６はまた、光検出器２１６からＲＦ信号を受信する。ミキサ２２６は、周波数掃引信号をＲＦ信号と比較し、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）２２８に送出される周波数オフセットロック信号を提供する。ＬＰＦ２２８からのフィルタリング済み信号は、スレーブレーザ２１２の周波数を調整するためにスレーブレーザ２１２に送出される。スレーブレーザ２１２は、調整済み周波数のビームを放出し、そのビームは、一対の反射体２３０によって原子慣性センサ２０２の入力に送られる。
【００２５】
[0025]掃引発生器２２４はまた、光検出器２１８からＲＦ信号を同様に受信する第２のミキサ２３２に周波数掃引信号を送出する。ミキサ２３２は、周波数掃引信号を光検出器２１８からのＲＦ信号と比較し、ＬＰＦ２３４に送出される周波数オフセットロック信号を提供する。ＬＰＦ２３４からのフィルタリング済み信号は、スレーブレーザ２１４の周波数を調整するためにスレーブレーザ２１４に送出される。スレーブレーザ２１４は、調整済み周波数のビームを放出し、そのビームは、一対の反射体２３６によって原子慣性センサ２０２の入力に送られる。
【００２６】
[0026]スレーブレーザ２１２および２１４に印加される周波数オフセットは、原子センサをヌル化するために使用される。ＭＥＭＳセンサの高い更新レートは、原子センサの更新レートが低くても、原子センサに対するフィードバックを有効にする。
フィードバックのための可動ブラッグ格子
[0027]図３は、別の実施形態による閉ループ原子慣性センサ３００における干渉計軌跡を示す。原子慣性センサ３００の干渉計は、２つの逆向きに伝播するレーザビーム対によって生成され、２つの逆向きに伝播するレーザビーム対は、原子に交差し、離調を提供するために連続的に掃引する可動２次元（２Ｄ）光格子を形成する。相対的な離調は、原子の場所に依存する。逆向きに伝播するレーザビームの２つの対３１０ａ、３１０ｂおよび３２０ａ、３２０ｂは、原子の場所ｘに依存する相対的なレーザ周波数（Δｆ）で原子センサ内の原子に交差する。ここで、ｘは軌跡の中心でゼロ（０）である。原子クラウドは、ブラッグ格子によって分割され、分岐経路上に２つのクラウドが送出され、図３の線図の左から右へ移動し、位相を累積する。原子クラウドは、その後、再結合する。
【００２７】
[0028]相対的なレーザ周波数（Δｆ）は、原子センサ内で干渉法を実施する逆向きに伝播するビームの周波数間の差である。離調は符号を変える。離調（Δｆ）は原子クラウドのｘ座標に依存し、以下の式で定義される。
【００２８】
【数２】
2014029325.tif 000004
【００２９】
式中、
Ωは、ＭＥＭＥＳジャイロスコープによって測定される回転レートであり、
νは、ＭＥＭＳ加速度計によって測定される速度であり、
ｃは、光の速度であり、
ｆは、平均周波数＝（ｆ１＋ｆ２）／２＝ｃ／λｅｆｆであり、
λｅｆｆは、光の平均波長である。
例示的な実施形態
[0029]例１は、慣性検知のための装置を含み、装置は、少なくとも１つの原子慣性センサと、原子慣性センサに動作可能に結合した１つまたは複数の微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）慣性センサとを備える。原子慣性センサおよびＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。
【００３０】
[0030]例２は、例１の装置を含み、原子慣性センサは原子干渉計を備える。
[0031]例３は、例１〜２の任意の装置を含み、ＭＥＭＳ慣性センサは、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープおよび少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計を備える。
【００３１】
[0032]例４は、例１〜３の任意の装置を含み、装置は、原子慣性センサと光通信する複数のレーザデバイスをさらに備える。
[0033]例５は、例４の装置を含み、レーザデバイスは、分布ブラッグ反射型レーザダイオードまたは垂直共振器面発光レーザを備える。
【００３２】
[0034]例６は、例４〜５の任意の装置を含み、レーザデバイスは、第１のビームおよび第２のビームを放出するマスターレーザ、第１のビームおよび第２のビームを放出する第１のスレーブレーザ、および、第１のビームおよび第２のビームを放出する第２のスレーブレーザを備える。
【００３３】
[0035]例７は、例６の装置を含み、装置は、１つまたは複数の光コンポーネントをさらに備え、１つまたは複数の光コンポーネントは、マスターレーザから第１のビームをまた第１のスレーブレーザから第１のビームを送って、互いに干渉させ、第１の光検出器において第１の無線周波数信号を生成する。
【００３４】
[0036]例８は、例６〜７の任意の装置を含み、装置は、１つまたは複数の光コンポーネントをさらに備え、１つまたは複数の光コンポーネントは、マスターレーザから第２のビームをまた第２のスレーブレーザから第１のビームを送って、互いに干渉させ、第２の光検出器において第２の無線周波数信号を生成する。
【００３５】
[0037]例９は、例３〜８の任意の装置を含み、ＭＥＭＳジャイロスコープおよびＭＥＭＳ加速度計はそれぞれ、較正ユニットに動作可能に結合され、較正ユニットは、原子慣性センサからの原子データの比較に基づいてＭＥＭＳバイアスおよびスケールファクタを補正する。
【００３６】
[0028]例１０は、例９の装置を含み、較正ユニットは、ＭＥＭＳジャイロスコープから受信される回転レート信号を第１の周波数オフセットに変換し、ＭＥＭＳ加速度計から受信される加速度信号を第２の周波数オフセットに変換する。
【００３７】
[0039]例１１は、例１０の装置を含み、装置は、較正ユニットから第１および第２の周波数オフセットを受信する周波数掃引発生器をさらに含む。
[0040]例１２は、例１１の装置を含み、装置は、周波数掃引発生器から第１の周波数掃引信号を受信し、第１の光検出器から第１の無線周波数信号を受信する第１のミキサをさらに備え、第１のミキサは、第１の周波数掃引信号を第１の無線周波数信号と比較し、第１のローパスフィルタに送出される周波数オフセットロック信号を生成する。
【００３８】
[0041]例１３は、例１２の装置を含み、第１のローパスフィルタは、第１のスレーブレーザの周波数を調整するために、フィルタリング済み信号を第１のスレーブレーザに送出し、それにより、第１のスレーブレーザによって放出される第２のビームが、調整済み周波数になり、原子慣性センサの第１の入力に送られる。
【００３９】
[0042]例１４は、例１１〜１３の任意の装置を含み、装置は、周波数掃引発生器から第２の周波数掃引信号を受信し、第２の光検出器から第２の無線周波数信号を受信する第２のミキサをさらに備え、第２のミキサは、第２の周波数掃引信号を第２の無線周波数信号と比較し、第２のローパスフィルタに送出される周波数オフセットロック信号を生成する。
【００４０】
[0043]例１５は、例１４の装置を含み、第２のローパスフィルタは、第２のスレーブレーザの周波数を調整するために、フィルタリング済み信号を第２のスレーブレーザに送出し、それにより、第２のスレーブレーザによって放出される第２のビームが、調整済み周波数になり、原子慣性センサの第２の入力に送られる。
【００４１】
[0044]例１６は、慣性検知のための方法を含み、方法は、慣性検知装置を用意することを含み、慣性検知装置は、少なくとも１つの原子慣性センサ、および、原子慣性センサと動作可能に通信する複数のＭＥＭＳ慣性センサであって、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープおよび少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計を備える、複数のＭＥＭＳ慣性センサを備え、原子慣性センサおよびＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。方法は、マスターレーザから第１のビームをまた第１のスレーブレーザから第１のビームを送ることであって、それにより、互いに干渉させ、第１の無線周波数信号を生成する、送ること、マスターレーザから第２のビームをまた第２のスレーブレーザから第１のビームを送ることであって、それにより、互いに干渉させ、第２の無線周波数信号を生成する、送ること、ＭＥＭＳジャイロスコープから受信される回転レート信号を第１の周波数オフセットに変換すること、ＭＥＭＳ加速度計から受信される加速度信号を第２の周波数オフセットに変換すること、第１および第２の周波数オフセットから周波数掃引信号を生成すること、周波数掃引信号を第１の無線周波数信号と比較することであって、それにより、第１の周波数オフセットロック信号を生成する、比較すること、周波数掃引信号を第２の無線周波数信号と比較することであって、それにより、第２の周波数オフセットロック信号を生成する、比較するステップと、第１のスレーブレーザの周波数を調整するために、第１の周波数オフセットロック信号を第１のスレーブレーザに送出することであって、それにより、第１のスレーブレーザは調整済み周波数の第２のビームを放出し、第２のビームは原子慣性センサに送られる、送出すること、および、第２のスレーブレーザの周波数を調整するために、第２の周波数オフセットロック信号を第２のスレーブレーザに送出することであって、それにより、第２のスレーブレーザは調整済み周波数の第２のビームを放出し、第２のビームは原子慣性センサに送られる、送出することをさらに含む。
【００４２】
[0045]例１７は、例１６の方法を含み、原子慣性センサは原子干渉計を備える。
[0046]例１８は、例１６〜１７に任意の方法を含み、方法は、原子慣性センサからの原子データの比較に基づいてＭＥＭＳバイアスおよびスケールファクタ誤差についてＭＥＭＳジャイロスコープおよびＭＥＭＳ加速度計の出力を補正することをさらに含む。
【００４３】
[0047]例１９は、慣性検知装置を含み、慣性検知装置は、原子干渉計を備える少なくとも１つの原子慣性センサと、原子慣性センサと動作可能に通信する複数のＭＥＭＳ慣性センサであって、少なくとも１つのＭＥＭＳジャイロスコープおよび少なくとも１つのＭＥＭＳ加速度計を備える、ＭＥＭＳ慣性センサと、原子慣性センサと光通信する複数のレーザデバイスを備える。原子慣性センサおよびＭＥＭＳ慣性センサは、閉フィードバックループ内で互いに動作可能に通信する。
【００４４】
[0048]例２０は、例１９の装置を含み、装置は、ＭＥＭＳジャイロスコープおよびＭＥＭＳ加速度計に動作可能に結合した較正ユニットをさらに備え、較正ユニットは、原子慣性センサからの原子データの比較に基づいてＭＥＭＳバイアスおよびスケールファクタを補正するように構成される。
【００４５】
[0049]特定の実施形態が本明細書で示され述べられたが、同じ目的を達成すると推定される任意の構成を、示す特定の実施形態に代えることができることは当業者に理解されるであろう。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってだけ制限されることが明らかに意図される。
【符号の説明】
【００４６】
１００  閉ループ原子慣性センサ
２００  慣性検知のための装置
２０２  原子慣性センサ
２０４  ＭＥＭＳジャイロスコープ
２０６  ＭＥＭＳ加速度計
２１０  マスターレーザ
２１２  第１のスレーブレーザ
２１４  第２のスレーブレーザ
２１５  光コンポーネント
２１６  第１のフォトダイオード
２１７  光コンポーネント
２１８  第２のフォトダイオード
２２０  較正ユニット
２２４  周波数掃引発生器
２２６  第１のミキサ
２２８、２３４  ＬＰＦ
２３０、２３６  反射体
２３２  第２のミキサ
３００  閉ループ原子慣性センサ
３１０ａ、３１０ｂ、３２０ａ、３２０ｂ  レーザビーム
【図１】
2014029325.tif 000005
【図２】
2014029325.tif 000006
【図３】
2014029325.tif 000007
【外国語明細書】
2014029325000001.pdf