(57)【要約】      （修正有）【課題】スケール・ファクタや安定性を犠牲にせずに、分岐導波路原子ジャイロスコープを小型化する。【解決手段】導波路１００上に誘導された原子は、セクション２０８において分割され、ループ・セクション２１０の周囲を双方向に進行する。セクション２０８において分割された所に戻った原子は、再結合されて干渉し合い、位相シフトを示す。導波路１００は、原子を導波路１００から離れるように追い払う第１エバネセント場を有する青離調レーザ源２２８からのレーザを伝搬させ、更に導波路１００に向かって原子を引き寄せる第２エバネセント場を有する赤離調レーザ源２２６からのレーザを伝搬させる。レーザ冷却セクション２０２で冷却された原子はレーザ冷却セクション２０２から遠ざかるように移動する。原子状態初期化セクション２０４は、原子の原子状態を既知の基底状態構成に初期化する。【選択図】図２Ｂ
2017015685.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）であって、
第１端と、前記第１端の反対側にある第２端とを有する第１セクションと、
第１単一端を有する第１フォーク・セクション（２０８）であって、前記第１フォーク・セクションが、第１分岐端（２３６）と、前記第１単一端の反対側にある第２分岐端（２３８）とを更に有し、前記第１フォーク・セクションの第１単一端が前記第１セクションの第１端に結合され、前記第１フォーク・セクション（２０８）が、前記第１分岐端（２３６）と前記第２分岐端（２３８）との間に第１角度が設定され(configure)、前記第１角度が、前記導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）より上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分(portions)の速度に基づいて決定される、第１フォーク・セクション（２０８）と、
第１ループ端および第２ループ端を有する第１ループ・セクション（２１０）であって、前記第１ループ端が前記第１フォーク・セクション（２０８）の第１分岐端（２３６）に結合され、前記第２ループ端が前記第１フォーク・セクション（２０８）の第２分岐端（２３６）に結合される、第１ループ・セクション（２１０）と、
を含み、
前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）が、青離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、前記青離調導波路レーザ光が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）より上にある原子の共鳴原子周波数よりも高い第１周波数であり、前記青離調レーザ光が、前記分岐導波路の表面よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場（１１０）を有し、前記第１エバネセント場が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）から離れるように原子を追い払い、
前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）が、赤離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、前記赤離調導波路レーザ光が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数であり、前記赤離調レーザ光が、前記第１距離よりも大きい第２距離にわたって、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）より上に広がる第２エバネセント場（１０８）を有し、前記第２エバネセント場が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）に向けて原子を引き寄せ、
前記第１エバネセント場（１１０）および前記第２エバネセント場（１０８）が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）よりも上に極小電位（１０２）を形成し、原子が前記極小電位（１０２）内に浮遊され、
前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の前記第１セクションが、
前記第１セクションの第１端と前記第１セクションの第２端との間に位置付けられたレーザ冷却セクション（２０２）であって、前記レーザ冷却セクション（２０２）が、横断方向に前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の第１セクションへ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却し、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）よりも上にある極小電位（１０２）内に位置する前記少なくとも第１グループの原子を、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）よりも上にある前記極小電位（１０２）にしたがって、前記第１フォーク・セクション（２０８）に向かって第１長手方向に移動させる、レーザ冷却セクション（２０２）と、
前記レーザ冷却セクション（２０２）と前記第１フォーク・セクション（２０８）との間に位置付けられた第１原子状態初期化セクション（２０４）であって、前記第１原子状態初期化セクション（２０４）が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の表面（１０４）より上にある前記極小電位（１０２）にしたがって前記第１長手方向に移動する少なくとも前記第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するように構成される、第１原子状態初期化セクション（２０４）と、
前記第１原子状態初期化セクション（２０４）と前記第１フォーク・セクション（２０８）との間に位置付けられた第１ビーム分割セクション（２０６）であって、前記第１ビーム分割セクション（２０６）が、前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ 、２００Ｃ）の表面（１０４）より上にある前記極小電位（１０２）にしたがって前記第１長手方向に移動する前記少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、前記第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するように構成され、前記第１部分が前記分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）の前記第１フォーク・セクション（２０８）の第１分岐端（２３６）内に進行し、更に前記第１ループ・セクション（２１０）の第１ループ端に進行し、前記第２部分が、前記分岐導波路（２１０）の前記第１フォーク・セクション（２０８）の第２分岐端（２３８）内に進行し、更に前記第１ループ・セクション（２１０）の第２ループ端内に進行する、第１ビーム分割セクション（２０６）と、
を含む、分岐導波路。
【請求項２】
請求項１記載の分岐導波路（１００、２００Ａ、２００Ｂ、２００Ｃ）であって、更に、
前記第１ビーム分割セクション（２０６）が、更に、前記第１ループ・セクションから逆に前記第１セクションに戻る前記少なくとも第１グループの原子に対して、再結合セクション（２０６）として構成され、前記再結合セクションが、前記第１部分および前記第２部分を、前記少なくとも第１グループの原子の各原子に対する前記量子力学波形に再結合するように構成され、
前記第１原子状態初期化セクション（２０４）が、更に、前記第１ループ・セクション（２１０）から、前記第１長手方向とは反対である第２長手方向に前記レーザ冷却セクション（２０２）に向かって戻る前記少なくとも第１グループの原子に対して、読み取りセクション（２０４）として構成され、前記読み取りセクション（２０４）が、前記少なくとも第１グループの原子の前記再結合量子力学波形から得られる光を読み取るように構成される、分岐導波路。
【請求項３】
方法（３００）であって、
青離調レーザ光を分岐導波路（１００）に導入するステップ（３０６）であって、前記青離調レーザ光が、前記分岐導波路（１００）の表面（１０４）より上にある原子の共振原子周波数よりも高い第１周波数を有し、前記青離調レーザ光が、前記分岐導波路（１００）よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場（１１０）を有し、前記第１エバネセント場（１１０）が前記分岐導波路（１００）の表面（１０４）から離れるように原子を追い払う、ステップと、
赤離調レーザ光を前記分岐導波路（１００）に導入するステップ（３０８）であって、前記赤離調レーザ光が、前記分岐導波路（１００）の表面（１０４）よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数を有し、前記赤離調レーザ光が、前記第１距離よりも大きい第２距離にわたって、前記分岐導波路（１００より上に広がる第２エバネセント場（１０８）を有し、前記第２エバネセント場が、前記分岐導波路（１００）の表面（１０４）に向けて原子を引き寄せる、ステップと、
前記第１エバネセント場（１１０）および前記第２エバネセント場（１０８）が、前記分岐導波路（１００）の表面（１０４）よりも上に極小電位（１０２）を形成し、原子を前記極小電位（１０２）内に浮遊させるステップ（３１０）と、
横断方向に前記分岐導波路（１００）へ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却して、前記分岐導波路（１００）よりも上にある前記極小電位（１０２）にしたがって、前記少なくとも第１グループの原子を第１長手方向に移動させるステップ（３１２）と、
前記分岐導波路（１００）よりも上にある前記極小電位（１０２）に従う前記少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するステップ（３１４）と、
前記分岐導波路（１００）より上にある前記極小電位（１０２）にしたがう前記少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、前記第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するステップ（３１６）であって、前記第１部分が前記分岐導波路（１００）の前記第１フォーク・セクション（２０８）の第１分岐端（２３６）内に進行し、更に前記分岐導波路（１００）の前記第１ループ・セクション（２１０）の第１ループ端に進行し、前記第２部分が、前記分岐導波路（１００）の前記第１フォーク・セクション（２０８）の第２分岐端（２３８）内に進行し、更に前記分岐導波路（１００）の前記第１ループ・セクション（２１０）の第２ループ端内に進行する、ステップと、
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
関連出願に対する相互引用
[0001]  本願は、２０１５年１月２３日に出願された米国仮特許出願第６２／１０７，１０６号の権利を主張する。この出願をここで引用したことにより、その内容が本願にも含まれるものとする。
【０００２】
[0002]  原子ジャイロスコープは、回転軸を中心とする回転速度を測定するために使用されるナビゲーション計器である。サニャック効果を利用して、原子波動関数の位相シフトを計算する。ジャイロスコープの回転速度は、原子波動関数の位相シフトに比例する。
【発明の概要】
【０００３】
[0008]  分岐導波路は、第１端と、第１端の反対側にある第２端とを有する第１セクションと、第１単一端を有する第１フォーク・セクションであって、この第１フォーク・セクションが、第１分岐端と、第１単一端の反対側にある第２分岐端とを更に有し、第１フォーク・セクションの第１単一端が第１セクションの第１端に結合され、第１フォーク・セクションが、第１分岐端と第２分岐端との間に第１角度が設定され(configure)、第１角度が、導波路より上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分の速度に基づいて決定される、第１フォーク・セクションと、第１ループ端および第２ループ端を有する第１ループ・セクションであって、第１ループ端が第１フォーク・セクションの第１分岐端に結合され、第２ループ端が第１フォーク・セクションの第２分岐端に結合される、第１ループ・セクションとを含む。
【０００４】
[0009]  分岐導波路は、青離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、青離調導波路レーザ光が、分岐導波路の表面より上にある原子の共鳴原子周波数よりも高い第１周波数であり、青離調レーザ光が、分岐導波路の表面よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場を有し、第１エバネセント場が、分岐導波路の表面から離れるように原子を追い払う。分岐導波路は、赤離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、赤離調導波路レーザ光が、分岐導波路の表面よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数であり、赤離調レーザ光が、第１距離よりも大きい第２距離にわたって、分岐導波路の表面より上に広がる第２エバネセント場を有し、第２エバネセント場が、分岐導波路の表面に向けて原子を引き寄せる。第１エバネセント場および第２エバネセント場は、分岐導波路の表面よりも上に極小電位／ウェルを形成し、原子を極小電位／ウェル内に浮遊させる。
【０００５】
[0010]  分岐導波路の第１セクションは、第１セクションの第１端と第１セクションの第２端との間に位置付けられたレーザ冷却セクションであって、レーザ冷却セクションが、横断方向に分岐導波路の第１セクションへ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却するように構成され、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェル内に位置する少なくとも第１グループの原子を、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、第１フォーク・セクションに向かって第１長手方向に移動させる、レーザ冷却セクションと、レーザ冷却セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１原子状態初期化セクションであって、この第１原子状態初期化セクションが、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するように構成される、第１原子状態初期化セクションと、第１原子状態初期化セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１ビーム分割セクションであって、この第１ビーム分割セクションが、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するように構成され、第１部分が分岐導波路の第１フォーク・セクションの第１分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第１ループ端に進行し、第２部分が、分岐導波路の第１フォーク・セクションの第２分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第２ループ端内に進行する、第１ビーム分割セクションとを含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
[0003]  図面は実施形態例を描くに過ぎず、したがって範囲を限定するとは考えないことを理解した上で、添付図面の使用を通じて、更に具体的にそして詳細に実施形態例について説明する。
【図１】図１は、導波路表面上において原子に対して導波路ポテンシャル・エネルギ極小値を有する導波路を示す断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、２つのループを導波路内部に有する導波路ジャイロスコープの実施形態例を示すブロック図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、１つのループを導波路内部に有する導波路ジャイロスコープの実施形態例を示すブロック図である。
【図２Ｃ】図２Ｃは、１つのループを導波路内部に有する導波路ジャイロスコープの他の実施形態例を示すブロック図である。
【図３】図３は、分岐導波路原子ジャイロスコープを動作させる方法例を示す流れ図である。
【０００７】
[0007]  共通の慣例にしたがって、種々の説明する特徴は、同じ拡縮率で描かれるのではなく、実施形態例に関連がある特定的な特徴を強調するように描かれることとする。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
[0011]  以下の詳細な説明において、その一部を形成する添付図面を参照する。添付図面では、具体的な実例となる実施形態を、一例として示す。しかしながら、他の実施形態を利用してもよく、論理的、機械的、および電気的変更が行われてもよいことは理解されてしかるべきである。更に、図面および明細書において紹介する方法は、個々のステップを実行することができる順序を限定するように解釈してはならない。以下の詳細な説明は、したがって、限定的な意味で捕らえてはならない。
【０００９】
[0012]  ナビゲーションの市場は、スケール・ファクタや安定性を犠牲にせずに、ジャイロスコープの小型化に向かって動きつつある。原子干渉計は、スケール・ファクタを光の波長に関係付ける(reference)ことによって、信号生成物体の高い流束(flux)（高い信号対ノイズ比（ＳＮＲ）に対して）および高い安定性を提供する。しかしながら、それらのスケール・ファクタは、微細化されると、悪化するのが通例である。本明細書において説明するのは、原子干渉計を微細化しつつスケール・ファクタを保存するデバイスおよび方法である。実施形態例では、分岐光導波路が、この導波路の表面よりも上に位置する原子のためのトラップおよび／またはガイドに変換される。これによって、原子が循環経路を一回りする(traverse)ことができ、干渉のためにそれら自体に返って来る。分岐導波路は、この導波路がない場合に達成可能であるよりも、遙かに小さいエリアにおいて所与のスケール・ファクタに対してこれが発生することを可能にする。
【００１０】
[0013]  図１は、導波路１００の表面１０４上にある原子に対して極小電位／ウェル１０２を有する導波路１００を示す断面図である。実施形態例では、導波路１００は、チップ１０６より上にある原子に対する、チップ１０６より上の光導波路である。実施形態例では、チップ１０６は、シリコン基板のような基板であるが、これに限定されるのではない。実施形態例では、導波路１００は窒化シリコン・リッジ導波路である。光導波路に沿って進行する２つの異なる光場を適正に選択することによって、導波路１００内における光のエバネセント場は、導波路１００より上を進行する原子に対するトラップとなり、導波路１００より上の経路に沿って原子を誘導するが、導波路１００の物理面１０４に接触しない。実施形態例では、導波路１００より上に位置する原子の原子共振周波数より下に離調された赤離調導波路レーザ源２２６（図２Ａ〜図２Ｃに示す）を使用して、赤離調導波路レーザ光を生成し、導波路１００より上に位置する原子の原子共振周波数より上に離調された青離調導波路レーザ源２２８（図２Ａ〜図２Ｃに示す）を使用して、青離調導波路レーザ光を生成する。赤離調導波路レーザ光は原子に対して誘引性であるので、極小電位／ウェルを形成し(create)、この極小電位／ウェルが原子を導波路１００に向けて引き寄せる。対照的に、青離調導波路レーザ光は原子に対して反発性であるので、原子を押し戻して導波路１００から遠ざける。
【００１１】
[0014]  実施形態例では、赤離調導波路レーザ光によって形成される誘引性エバネセント場１０８と、青離調導波路レーザ光によって形成される反発性エバネセント場１１０との双方があり、双方共導波路１００の表面１０４よりも上に広がる。実施形態例では、誘引性エバネセント場１０８および反発性エバネセント場１１０の双方は、数百ナノメートルだけ導波路１００の表面１０４の上に広がる。誘引性エバネセント場１０８および反発性エバネセント場１１０の各々の強度は、導波路１００の表面１０４上の距離と共に減少する。このため、導波路１００の表面１０４より上にある原子は、赤離調導波路レーザ光によって形成される誘引性エバネセント場１０８の誘引力および青離調導波路レーザ光によって形成される反発性エバネセント場１１０の反発力の双方を受ける。赤離調導波路レーザ光によって生成される誘引性エバネセント場１０８だけがある場合、原子は導波路１００の表面１０４上に引き落とされ、原子は表面に吸着するか、跳ね返るか、またそうでなければ失われるであろう。青離調導波路レーザ光（反発性レーザ）は、反発性エバネセント場１１０を有するが、これは、赤離調導波路レーザ光（誘引性レーザ）によって形成される誘引性エバネセント場１０８程導波路１００の表面１０４より上に高く広がらない。原子は、赤離調導波路レーザ光によって形成される誘引性エバネセント場１０８によって導波路１００の表面１０４に向かって引き寄せられる。原子が導波路１００の表面１０４に近づくに連れて、原子は青離調導波路レーザ光によって形成される反発性エバネセント場１１０の反発力を受け始める。青離調導波路レーザ光は、原子を押し戻して導波路１００の表面１０４から遠ざける。これらの誘引力および反発力に応答して、原子は、導波路１００の表面１０４の上方において、極小電位／ウェル１０２を発見する。実施形態例では、極小電位／ウェル１０２は、導波路１００の表面１０４よりも２００ナノメートル程上にある。
【００１２】
[0015]  実施形態例では、赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ光は、図２Ａ〜図２Ｃに示すように、種々の方法で導波路１００に結合される。実施形態例では、図２Ａ〜図２Ｃに示されるもののように、赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ光は、赤離調導波路レーザ源２２６および青離調導波路レーザ源２２８からそれぞれ光ファイバ内に伝えられ、赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ光からの光は、カップリングおよび／またはフィッティングを介して、補助導波路（赤離調導波路レーザ源２２６に結合された補助導波路２３２および／または青離調導波路レーザ源２２８に結合された補助導波路２３４等）に結合される。補助導波路２３２は赤離調導波路レーザ光を搬送し、補助導波路２３４は青離調導波路レーザ光を搬送する。双方は、干渉法に使用される導波路１００の近くを通り、赤離調レーザ光の少なくとも一部が、エバネセント場を通って、補助導波路２３２から干渉法に使用される導波路１００に結合され、青離調レーザ光の一部が、エバネセント場を通って、補助導波路２３４から干渉法に使用される導波路１００に結合される。
【００１３】
[0016]  実施形態例では、赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ光は、多くのナノメートルだけ異なり、双方とも原子共鳴からは比較的大きく離調される。ルビディウムの場合、原子共鳴は７８０ナノメートルである。この場合、青離調レーザ光が約６３２ナノメートルになることもあり、これは都合のよいダイオード波長(diode wavelength)となる。対照的に、赤離調レーザ光は約８５２ナノメートルとなることもあり、これも別の利用可能なダイオード波長となる。実施形態例では、ＡＣスターク効果(AC Stark Effect)が、赤離調光（共鳴よりも低い周波数を有する光）に対して原子のエネルギを下にシフトさせ、青離調光（共鳴よりも高い周波数を有する光）に対して原子エネルギを上にシフトさせる。８５２および６３２ナノメートル双方の（または他のしかるべき）光源が導波路１００に結合されることにより、青離調光は原子エネルギを高めて、原子を押し上げて導波路１００の表面１０４から遠ざけ、一方赤離調光は導波路１００の表面1１０４に向かって原子を引き寄せる。これらの光源は、導波路極小電位／ウェルを形成するような様態で作用するように設定することができる。導波路極小電位／ウェルは、原子が導波路１００の表面１０４に接触しないように、ぶつからないように(bump)、または散乱しないように、導波路１００の表面１０４から十分離れて、原子を導波路１００の表面１０４よりも上に浮遊させる。代わりに、原子は光学ポテンシャル(optical potential)に支持されて、導波路１００の表面１０４より上を長手方向に移動する。
【００１４】
[0017]  図２Ａ〜図２Ｃは、導波路１００内部に１つ以上のループ・セクション２１０を有する導波路ジャイロスコープ２００の実施形態例を示すブロック図である。図２Ａは、導波路１００内部に２つのループ・セクション２１０を有する導波路ジャイロスコープ２００Ａの実施形態例を示すブロック図である。図２Ｂは、導波路１００内部に１つのループ・セクション２１０を有する導波路ジャイロスコープ２００Ｂの実施形態例を示すブロック図である。図２Ｃは、導波路１００内部に１つのループ・セクション２１０を有する導波路ジャイロスコープ２００Ｃの他の実施形態例を示すブロック図である。
【００１５】
[0018]  実施形態例では、導波路ジャイロスコープ２００Ａ〜２００Ｃは、原子干渉計である。原子干渉計は、慣性検知を行うために使用することができる。慣性検知に使用される等級の原子干渉計内には、少なくとも２つの異なる手法がある。即ち、（１）原子が自由空間内において発射または保持され、レーザによって調べられる(probe)自由空間手法、および（２）導波路１００のような導波路に沿って原子が往復させられる導波路手法である。導波路１００は磁気式または光学式とすることができる。実施形態例では、原子は光学導波路１００上に装填され、回転検知のために原子に対して干渉法が実行される。
【００１６】
[0019]  実施形態例では、導波路１００は、単一接続セクションと、１つ以上のループ・セクション２１０（二重接続セクション）とを含み、導波路１００の表面１０４より上に誘導された原子は、セクション２０８において分割され、ループ・セクション（１つまたは複数）２１０の周囲を双方向に進行することができる。セクション２０８において分割された所に戻った原子は、再結合され、それら同士で干渉し合い、回転にループ・セクション２１０の面積をかけた値に比例する位相シフトを示す。原子は、単一接続から二重接続に変化する導波路１００のセクション２０８において照射する光によって分割される。セクション２０８の光は、原子を状態の重畳(superposition of states)に変えて、各原子に対する量子力学波形を２つの部分に分割させるように構成される。２つの部分とは、（１）ループ・セクション２１０に入射し１つの方向に進む第１部分、および（２）ループ・セクション２１０に入射し他の方向に進む第２部分である。これが可能なのは、光が、重畳した量子状態の１つに、運動量(momentum)を分与するからである。
【００１７】
[0020]  原子は最初に２つの次元において冷却され、第３次元において導波路１００の単一接続セクションよりも上に入射することが可能にされる。導波路１００は、原子をループ・セクション２１０に向けて誘導する。原子は、ループ・セクション２１０に達する前に、第１ビーム分割レーザ源２２２からの分割ビームによって分割される。原子は、第１ビーム分割レーザ源２２２によって生成された光ビームを通過する。この光ビームは、原子が５０／５０状態重畳に移転されるように正しい時間量だけ分割ビーム内に入るのに丁度十分な広さがある（実施形態例では、この横断時間は光をパイ／２パルスと等価(equivalent)に変化させる）。
【００１８】
[0021]  導波路１００は、最も熱い原子を拒絶するために、ループ・セクション２１０において１回以上の回転を行うとよく、最も熱い原子は極小電位／ウェルにおいて粗く捕らえられ、角部において欠落する。原子は、導波路１００のループ・セクション２１０の周囲を双方向に誘導され、再度分割ビームに（第１ビーム分割レーザ源２２２から）戻る。この時点で、原子は再度分割ビーム（第１ビーム分割レーザ源２２２から）を通過し、再度パイ／２パルスを受ける。同じ軌道上で１群の原子が再結合され、これらは互いに干渉し合って、通過時間中のループの回転に依存する縞模様を与える。実施形態例では、干渉縞の位相の明確化のために、追加のループ・セクション２１０が使用される。実施形態例では、各ループ・セクション２１０は、他のループ・セクション２１０とは異なる面積を有する。ループ・セクション２１０が小さい程、小さいスケール・ファクタを有し、大きい方のループ・セクション２１０において位相を追跡し易くするために使用することができる。ループ・セクション２１０が大きい程、それらのスケール・ファクタを大きくするためには望ましい。
【００１９】
[0022]  実施形態例では、導波路ジャイロスコープ２００Ａは、導波路１００の直線セクション上に多数の異なるセクションを含む。実施形態例では、これらのセクションは、セクション２０２、セクション２０４、セクション２０６、およびセクション２０８を含む。実施形態例では、これらのセクションは互いに数ミリメートルだけ離間される。
【００２０】
[0023]  第１セクション２０２は、レーザ冷却技法を使用して原子を冷却するところである。実施形態例では、２Ｄ磁気−光トラップ（ＭＯＴ：magneto-optical trap)として知られているレーザ冷却構成を使用する。実施形態例では、２Ｄ  ＭＯＴは原子の横断速度を低下させるので、導波路１００によって形成された極小電位／ウェル１０２に原子が引き込まれる。実施形態例では、２Ｄ  ＭＯＴは、導波路１００の表面１０４より上の誘導セクションに原子を発射する長手方向速度を、原子が保持することを可能にする。実施形態例では、セクション２０２は、冷却レーザ源２１２から、導波路１００の各側から１つずつ、２つの冷却レーザ場を含む。冷却レーザ源２１２は、横断方向に沿って原子の速度を低下させる冷却レーザ場を放出する。原子が冷却されるに連れて、原子は導波路１００の表面１０４より上の誘導領域において中心から外れるように移動し、セクション２０４およびセクション２０６において追加のレーザ場を通過する。実施形態例では、セクション２０２は本質的に原子を横断方向に合焦しているので、これらは更に集中させられ、原子を長手方向に移動させる。原子密度は横断方向に増大する。
【００２１】
[0024]  実施形態例では、２Ｄ  ＭＯＴは冷却レーザ源２１２からの冷却レーザ場、および磁場コイル２１４（図２Ａ〜図２Ｃにおいて多少傾いた平行線によって示す）によって生成される磁場の結合を含む。磁場コイル２１４は、冷却レーザ源２１２からの冷却レーザ場に対抗して移動している原子が冷却レーザ場からの光の光子を優先的に吸収し、これらが磁場コイル２１４のコイル集合の中心に向かって押し返されるような様態で、原子エネルギ・レベルをシフトするように配向される。実施形態例では、冷却アクションは捕獲アクションになる。何故なら、原子が冷却レーザ源２１２の冷却レーザ場に対抗して移動しようとするときはいつでも、これらは空間における特定の位置に向かって導かれる(direct)からである。この結果、冷却原子の集団が導波路の近くに集められる(locate)。実施形態例では、原子は、横断方向に沿って、数十マイクロケルビンの温度に冷却される。原子は、長手方向に沿って速度を維持し、導波路１００に沿って外向きに、レーザ冷却セクション（セクション２０２）から遠ざかるように移動し始める。他の実施形態では、冷却の成果は、熱原子が選抜されるように原子を一連のピンホールに通過させることによってというように、セクション２０２において他の方法で達成される。これらの実施形態では、ピンホールから出た原子は、他の実施形態における場合と同じ位冷たいが、出てくる数は少なくなる。原子を冷却する代わりに、熱原子が単に選抜されるだけである。
【００２２】
[0025]  導波路ジャイロスコープ２００Ａは、左右両側にループ・セクション２１０を含む。他の実施形態では、導波路ジャイロスコープ２００Ｂ、２００Ｃのように、ループ・セクション２１０は１つだけである。原子が導波路ジャイロスコープ２００Ａの右側に向かって導波路１００に沿って表面１０４より上を長手方向に移動しようとすると、原子は最初に光バッフル２１６を通過する。光バッフル２１６は、冷却セクション（セクション２０２）内にあるレーザ光／場を、次のセクション２０４における光から分離する。
【００２３】
[0026]  次のセクション２０４は、「原子状態初期化」セクションである。一定のエネルギ・レベル／状態にある原子と共鳴し、初期化レーザ源２１８によって生成される１対の初期化レーザ場がある。原子の周囲に外殻電子(outer electron)の状態がある。これらの原子は、基底状態および励起状態を有する。実施形態例では、基底状態は、超微細相互作用によって二重基底状態に分割される。ルビジウム原子の場合、これらの二重基底状態はＦ＝１およびＦ＝２と呼ばれ、これらの状態の角運動量を表す。セシウム原子の場合、これらの二重基底状態はＦ＝３およびＦ＝４と呼ばれる。実施形態例では、初期化レーザ源２１８からの初期化レーザ場からの光を、Ｆ＝２状態と共鳴する原子上で照らすことによって、原子状態が初期化され、Ｆ＝２基底状態と励起状態との間の電子の遷移を行わせる。実施形態例では、原子は確率的にＦ＝１状態、即ち、２つの基底状態の内低い方に低下する。実施形態例では、原子の全てが最終的にＦ＝１基底状態になるように、原子を初期化する。実施形態例では、これは、導波路１００の一方側だけからの１つの初期化レーザ源２１８からの１つの初期化レーザ場によって行うことができるが、これは、不均衡な運動量を原子に分与する結果になる可能性がある。実施形態例では、通常２つの初期化レーザ源２１８から同じ強度の２つの初期化レーザ場があり、正味の力が原子に作用しないように、光学力(optical force)を均衡させる。
【００２４】
[0027]  次に、原子は他の光バッフル２２０を通過して次のセクション２０６に進む。セクション２０６において、２つのレーザ源、即ち、第１ビーム分割レーザ源２２２からおよび第２ビーム分割レーザ源２２４からの２つの逆伝搬ビーム分割レーザ場がある。第１ビーム分割レーザ源２２２から放出される分割ビームは、Ｆ＝２状態との共鳴に近く、第２ビーム分割レーザ源２２４から放出される第２分割ビームは、Ｆ＝１状態との共鳴に近い。これらは双方ともこれらの状態との共鳴に近いが、これらの状態と共鳴しない。光の共鳴周波数がｆ０であるとすると、光はｆ０−ΔＧＨｚ（例えば、２ＧＨｚ）に同調される。これらが共鳴周波数よりも上または下に脱調しても問題はないが、双方とも同じ脱調（下または上に同じ量）を有する。この結果、Ｆ＝１およびＦ＝２間の周波数差は、基底状態の超微細分割に等しくなる。
【００２５】
[0028]  冷却レーザ源２１２、初期化レーザ源２１８、第１ビーム分割レーザ源２２２、および第２ビーム分割レーザ源２２４は異なるレーザ源であるように示されているが、これらの内いくつかが共通のレーザ源を共有することが可能である。実施形態例では、周波数毎に異なるレーザ源がある。実施形態例では、冷却レーザ源２１２に専用レーザ源を使用する。実施形態例では、冷却レーザ源２１２はダイオード・レーザである。実施形態例では、初期化レーザ源２１８に専用レーザ源を使用する。他の実施形態では、初期化レーザ源２１８は冷却レーザ源２１２に共通である。実施形態例では、第１ビーム分割レーザ源２２２および第２ビーム分割レーザ源２２４は専用レーザ源である。実施形態例では、少なくとも３つのレーザ源を使用する。実施形態例では、追加のマスタ・レーザ源を原子基準にロックさせ、レーザ源にまたがって周波数を制御する方法として、他のレーザ源をマスタ・レーザ源に隷属させる(slaved)。
【００２６】
[0029]  原子がセクション２０６を通過すると、原子のビームが、第１ビーム分割レーザ源２２２および第２ビーム分割レーザ源２２４からのビームによって分割されるので、原子は、Ｆ＝１およびＦ＝２状態の量子重畳となる。実施形態例では、出射原子(outgoing atoms)のための第１ビーム分割レーザ源２２２および／または第２ビーム分割レーザ源２２４からのビーム分割パルス（１つまたは複数）は、各原子を２つの半分に分離するように機能するので、これら２つの半分は、ループ・セクション２１０を通って逆伝搬状に進むことができる。各原子は、明確に定められた状態（ＲｂではＦ＝１またはＦ＝２のいずれか）にあるのではなく、代わりにこれら２つの状態の重畳となる。
【００２７】
[0030]  内部状態Ｆ＝２で示される重畳の部分は、第１ビーム分割レーザ源２２２および／または第２ビーム・スプリッタ２２４からのビーム分割パルス（１つまたは複数）によって転移される運動量に相当する追加の２つの光子も有する。これら２つの光子、即ち、Ｆ＝１パルスからの１つおよびＦ＝２ビームからの他の１つを吸収するとき、それは２つの光子を吸収し、２つのキックを得て（光子が運動量を搬送する）、これら２つのキックは、量子波動関数(quantum wave function)の半分のみによって取り込まれ、原子毎に量子波動関数の２つの半分に、空間内において広がり(diverge)始めさせ、導波路が分岐するセクション２０８に入射させる。この時点の後、各原子に対する量子力学波動関数が、第１速度を有する第１部分と、第１速度とは異なる第２速度を有する第２部分とに分割される。第１部分は、導波路１００のループ・セクション２１０において一方の方向に進み、第２部分は導波路１００のループ・セクション２１０において逆方向に進む。第１部分および第２部分がループ・セクション２１０を通過した後、これらは元に戻って同じセクション２０８、２０６、２０４、および２０２を通過するが、種々の光源２０６、２０４、および２０２からのビームは、ループ・セクション２１０から入射する原子に対して、ループ・セクション２１０に出射する原子に対する機能とは異なる機能を有する。
【００２８】
[0031]  第１ビーム分割レーザ源２２４および第２ビーム分割レーザ源２２６からのパルスは、正確なタイミングを使用して動作する。導波路１００より上で長手方向に進行する原子ビームの平均速度の理解に基づいて、（１）第１ビーム分割レーザ源２２２および／または第２ビーム分割レーザ源２２６からのパルスの幅が狭められ、および／または（２）第１ビーム分割レーザ源および／または第２ビーム分割レーザ源２２６からのパルスの強度が、第１ビーム分割レーザ源２２４および／または第２ビーム分割レーザ源２２６によって生成されるレーザ場において原子が正しい時間量を費やすように同調される。実施形態例では、第１ビーム分割レーザ源２２４および／または第２ビーム分割レーザ源２２６によって生成されるレーザ場は、原子にラビ・フロップ(Rabi flop)させる。これが意味するのは、特定のレーザ場が電子上に入射する限り、原子はＦ＝１およびＦ＝２状態間で行ったり来たり遷移し続けるということである。
【００２９】
[0032]  実施形態例では、レーザ場は、非常に短い時間だけ原子上に入射することが望ましく、原子にＦ＝１およびＦ＝２間で完全に遷移させる程にも長くないことが望ましい。実施形態例では、レーザ場は、全ての原子がＦ＝１からＦ＝２に遷移するのに要する時間の半分だけ、原子上に入射するに過ぎない。この時間量の半分だけの間光を有することによって、原子は最後にはＦ＝１およびＦ＝２状態の間になる。これは、量子の用語では、Ｆ＝１およびＦ＝２状態の重畳と記述される。この半分の時間は、π／２パルスと記述され、ラビ・フロッピングの用語に由来し、正弦二乗依存性を有する。対照的に、πパルスは、そのラビ・フロッピング依存性のπ位相全体にわたって原子を駆動する。π／２パルスは、Ｆ＝１からＦ＝２へのそのシフトの半分だけが実行されることを示す。
【００３０】
[0033]  実施形態例では、この「パルス」は各原子のためだけのパルスである。何故なら各原子は有限時間期間でそれを通過しているからである。実施形態例では、常に新たな原子が入射するので、レーザ源は常にオンである。第１ビーム分割レーザ源２２２および／または第２ビーム分割レーザ源２２４によって生成されるレーザ場（１つまたは複数）の幅および強度は、ビーム（１つまたは複数）を通過する原子の速度を想定すると、その原子、およびそれに続く１つ置きの原子に対してπ／２パルスになるように、調節される。実施形態例では、初期化レーザ源２１８も常時オンであるが、これらは時間に厳しくない。実施形態例では、初期化レーザ源２１８がそれらの機能を実行するのに十分強い限り、これらはそれらの機能を実行しつつも更に明るくなることもできる。実施形態例では、強度に期間を乗算すると、原子のπ／２周波数に一致するパルス「面積」が得られる。
【００３１】
[0034]  セクション２０８において、導波路１００は、２つのフォーク（セクション２０８の分岐部分２３６および分岐部分２３８）が、原子の各々の量子力学波動関数の第１部分および第２部分の速度差に一致する傾きによって離間するような様態で分岐する(fork)。原子を導波路１００内に保持することは望ましいが、原子を分散させる(move apart)ことも望ましい。したがって、導波路電位は、原子がセクション２０８の分岐部分２３６または分岐部分２３８に自然に降下するような様態で構成しなければならない。実施形態例では、導波路１００は、その内部にある光を誘導し、この光の一部は漏れ出して、導波路１００より上にあるエバネセント場を通過するように原子を誘導する。各原子に対する量子力学波形の第１部分および第２部分がセクション２０６におけるビーム・スプリッタから出るときの角度に基づいて、セクション２０８の第１分岐部分２３６および第２分岐部分２３８を、原子の速度に一致させる。したがって、セクション２０８において分岐する導波路１００の分岐部分が、セクション２０６におけるレーザ・ビーム・スプリッタと組み合わせて使用され、セクション２０８において、導波路１００のその分岐フォークの一方側（分岐部分２３６）または他方側（分岐部分２３８）を原子に選択させる。セクション２０８における導波路１００の分岐フォークは、角度を有する導波路１００上の物理的構造である。この角度は、極小電位／ウェル１０２における導波路１００よりも上に位置する原子の各々の量子力学波動関数の第１部分の第１速度および第２部分の第２速度に関係がある。
【００３２】
[0035]  実施形態例では、原子の各々の量子力学波動関数の第１部分は、直進して分岐部分２３６に入り、一方原子の各々の量子力学波動関数の第２部分は、１０ミリメートルに対して５ミクロンというような、緩い傾きで分岐して(diverge)、分岐部分２３８に入る。この傾きは、原子の各々の量子力学波動関数の第１部分の第１速度および第２部分の第２速度に基づいて選択される。実施形態例では、導波路１００より上における原子の速度は、速度のＸ成分であり、速度のＹ成分は光運動量の２単位である。この結果、三角形が得られ、これから角度を計算する。実施形態例では、導波路の分岐セクション２０８の２本のフォーム間の角度は、原子の平均長手方向速度と、第１ビーム分割レーザ源２２２および／または第２ビーム分割レーザ源２２４からの分割レーザ場（１つまたは複数）によって分与された既知の横断方向速度とに基づいて推定される。実施形態例では、ｈ／（λ・質量）であり、ここで横断方向速度は、λ（ラムダ、光の波長）を原子の質量と乗算した値でｈ（プランク定数）を除算して求める。
【００３３】
[0036]  実施形態例では、セクション２０４における原子の原子状態初期化が、各原子を１つの内部状態にして、ループ・セクション２１０から戻った後における原子のその後の読み出しを容易にする。原子が干渉計（ループ・セクション２１０）から戻るとき、それらの一部は他の内部状態に移転される。他の内部状態に移転される一部(fraction)は、回転の結果原子が取り込む位相シフトの尺度を与える。
【００３４】
[0037]  ２つのループ・セクション２１０を有する実施形態例では、セクション２０２は１つであるが、セクション２０４、２０６、２０８、および２１０が左側で繰り返される。セクション２０２における２Ｄレーザ冷却の結果、２つの原子ビームが導波路１００に沿って両方向に長手方向に進む。したがって、２Ｄ  ＭＯＴは双方の干渉計（ループ・セクション２１０）に供給する。
【００３５】
[0038]  実施形態例では、原子の各々の量子力学波動関数の第１部分を分岐導波路の第１分岐部分２３６に向けて送り、原子の各々の量子力学波動関数の第２部分を分岐導波路の第２分岐部分２３８に向けて送るためにセクション２０６において実行されるビーム分割は、より小さいデバイスによってより高いスケール・ファクタを可能にすることによって、スケール・ファクタの問題に役立つ（ジャイロスコープを微細化すると、一般にスケール・ファクタが影響を受ける）。ビーム分割光（２２２）によって原子が分離する角度は、非常に小さい。これが原子の各々の量子力学波動関数の第１部分および第２部分間の運動量の差に過ぎないとすると、原子の各々の量子力学波動関数の第１部分および第２部分は決して大きく離れることはない。したがって、スケール・ファクタは小さくなる。一旦原子の各々の量子力学波動関数の第１部分および第２部分が、導波路１００のフォーク・セクション（セクション２０８）の第１分岐部分２３６および第２分岐部分２３８に従って、互いから十分離れたならば、導波路１００の分岐部分２０８を含めることによって、この小さい角度を遙かに大きなエリアに広げることができる。最初に、原子の各々の量子力学波形関数が、セクション２０６において行われたビーム分割に基づいて、その小さな角度で、原子の各々に対する量子力学波形関数の第１部分および量子力学波形関数の第２部分に分岐する(diverge)。一旦原子の各々に対する量子力学波形関数の第１部分および第２部分が十分に離れ、原子の各々の量子力学波形関数の第１部分および第２部分が個々の軌道を有することになると、導波路１００の分岐セクション２０８は、原子の各々に対する量子力学波形関数の第１部分および第２部分を更に遠ざけて、ループ・セクション２１０の大きな閉鎖エリア(enclosed area)に引き込む。また、導波路１００の分岐セクション２０８は、原子の各々に対する量子力学波形関数の第１部分および第２部分を再度一緒にする。これは、セクション２０６において実行される原子のビーム分割と組み合わせられる分岐セクション２０８の独特の組み合わせがなければ不可能であろう。この独特の組み合わせがないと、原子の各々に対する量子力学波形関数の第１部分および第２部分は常に互いに密接したまま(stay close)となり、セクション２０６において行われる原子のビーム分割によって、非常に小さな角度しか得られない。スケール・ファクタは導波路によって囲まれるエリアに比例するので、この独特の組み合わせによって可能とされるループ・セクション２１０のエリア拡大によって、遙かに大きなスケール・ファクタを得ることができる。
【００３６】
[0039]  ２つのループ・セクション２１０を有する実施形態例には利点がある。実施形態例では、各側のループ・セクション２１０は多少異なる包囲エリアを有する。２つのループ・セクション２１０がある実施形態例は、本質的に、独立して動作するが同じ回転を測定する２つのジャイロスコープを有する。最初に、これは、ループ・セクション２１０の１つが故障した場合に、ある冗長性を可能にする。第２に、２つのループ・セクション２１０における多少異なる包囲エリアによって多少異なるスケール・ファクタを有することによって、デバイスの熱膨張による誤差の可視化、および誤差を補正する能力が可能になる。熱膨張は、包囲エリアを多少変化させるが、比較すべき２つの異なる包囲エリアを有することにより、２つのセクションの異なるプロパティに基づいて補正の計算が可能になる。第３に、多少異なる包囲エリアおよび多少異なるスケール・ファクタを有することにより、縞模様の曖昧さの問題を克服するのに役立つ。縞模様の曖昧さは、位相シフトに基づく干渉計のプロパティである。高回転速度では、干渉計における原子が干渉計から戻る前に、多数の２π位相シフトを受ける可能性がある。原子が軌道全体を終えた後にのみ位相シフトを測定すると、位相シフトは２πで除算した剰余だけが確認できるに過ぎない。例えば、位相シフトが１．３ラジアンである場合、これが１．３ラジアンなのか、１．３＋２πラジアンなのか、１．３＋４πラジアンなのか、１．３＋Ｎ２πラジアン等なのか明確でない。多少異なるスケール・ファクタの２つの干渉計を有することにより、Ｎを判定するのに役立つ。
【００３７】
[0040]  図２Ａの右および左側にある各ループ・セクション２１０は、完全なループである。原子の半分は、セクション２０６／２０８において２つの部分に分離され、そのループの周囲を逆方向に伝搬し、次いで一緒に戻って、これらが傾斜エリアから戻るときに再結合される。復路においてこれらがセクション２０６を通るとき、ビーム分割レーザであったレーザ源２２２およびレーザ源２２４からの同じレーザ場が、この場合復路上では再結合パルスとなる。再結合パルスは、ループ・セクション２１０から戻って来る波動関数の２つの半分を再結合し、それらの位相を内部原子状態にマッピングし、次いでセクション２０４において、初期化レーザ源２１８によって生成される初期化レーザと光検出器（実施形態例では導波路１００の表面より上に位置する原子より上に位置付けられる）との組み合わせによって読み出される。
【００３８】
[0041]  ループ・セクション２１０を逆伝搬方向に横断した後、各原子の量子力学波動関数の各半分は、導波路内において空間的に重複され、次いでセクション２０２におけるレーザ冷却に向かって逆送される。量子力学波形関数の各原子の半分は、少なくとも１つの再結合パルス（セクション２０６におけるレーザ源２２２およびレーザ源２２４からの同じレーザ場）を通過して戻るときに再結合される。再結合は、回転に依存する位相シフトと共に行われる。次いで、この位相シフトは、レーザ源２１８によって生成されたレーザ場によって読み取られ、回転に比例する出力を供給する。ループ・セクション２１０への原子の出射行程において初期化レーザ源２１８によって生成される初期化レーザ場は、ループ・セクション２１０からの入射行程において同じレーザ源２１８によって生成される読み取りレーザになる。光検出器によって読み取られた信号は、原子がこの干渉計ループ・セクション（１つまたは複数）２１０を通過するときに、原子が受ける位相シフトの尺度を与える。実施形態例では、光検出器は、原子に影響を与えずに、原子によって放出される蛍光を測定する。実施形態例では、この光検出器は、導波路１００の表面１０４より上に位置する原子より上にあり(sit)、導波路１００の表面１０４よりも上に位置する原子によって散乱させられる光を収集する。実施形態例では、導波路１００の表面１０４よりも上にある原子は、初期化レーザ源２１８によって生成された初期化レーザから読み取り光を吸収し、読み取り光を異なる方向に散乱させ、光検出器／フォトダイオードは、散乱読み取り光を受光する。実施形態例では、光検出器／フォトダイオードは、初期化／読み取りレーザ源２１８によって生成された読み取りレーザ場から直接レーザ光を検出するのではなく、原子から離れる(come off)光だけを検出するように位置付けられる。
【００３９】
[0042]  図２Ｂ、図２Ｃに示すような１つのループ・セクション２１０しかない実施形態例では、導波路の終端において小さなループおよび／またはミラーを有し、赤離調導波路レーザ源２２６からの赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ源２２８からの青離調導波路レーザ光を戻して、赤離調導波路レーザ光および青離調導波路レーザ光が、失われるのではなく、導波路１００内に保持されるようにすることは、利点であると言えよう。図２Ｂに示すような実施形態例では、光を反射するミラー２４０において終端する。図２Ｃに示すような実施形態例では、赤離調導波路レーザ源２２６および青離調導波路レーザ源２２８は、部分的透過ミラー２４０を通じて導入される。
【００４０】
[0043]  図３は、分岐導波路原子ジャイロスコープを動作させる方法例３００を示す流れ図である。方法３００は、任意のブロック３０２において開始し、分岐導波路(diverging waveguide)より上に位置する原子の共鳴周波数よりも高い第１周波数において、青離調レーザ光を生成する。方法３００は、任意のブロック３０４に進み、分岐導波路より上に位置する原子の共鳴周波数よりも低い第２周波数において赤離調レーザ光を生成する。
【００４１】
[0044]  方法３００は、ブロック３０６に進み、青離調レーザ光を分岐導波路に導入する。青離調レーザ光は、分岐導波路の表面よりも上にある原子の共鳴原子周波数より高い第１周波数を有する。青離調レーザ光は、分岐導波路よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場を有し、第１エバネセント場は、分岐導波路の表面から遠くに原子を追い払う(repel)。方法３００はブロック３０８に進み、赤離調レーザ光を分岐導波路に導入する。赤離調レーザ光は、分岐導波路の表面より上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数を有する。赤離調レーザ光は、第１距離よりも大きな第２距離だけ、分岐導波路より上に広がる第２エバネセント場を有し、第２エバネセント場は、分岐導波路の表面に向かって原子を引き寄せる。
【００４２】
[0045]  方法３００は、ブロック３１０に進み、第１エバネセント場および第２エバネセント場が、分岐導波路の表面より上に、原子を浮遊させる(suspend)極小電位／ウェルを形成する(create)。方法３００は、ブロック３１２に進み、横断方向に分岐導波路へ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却して、この少なくとも第１グループの原子を、分岐導波路より上にある極小電位／ウェルにしたがって、第１長手方向に移動させる。方法３００は、ブロック３１４に進み、分岐導波路より上にある極小電位／ウェルにしたがう少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化する。実施態様例では、既知の基底状態構成は、二重基底状態の内低い方の基底状態である。他の実施態様では、既知の基底状態は、二重基底状態の内高い方の基底状態である。
【００４３】
[0046]  方法３００は、ブロック３１６に進み、分岐導波路より上にある極小電位／ウェルに従う少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、第１速度とは異なる第２速度を有する第２部分とに分割する。第１部分は分岐導波路の第１フォーク・セクションの第１分岐端(bifurcated end)内に進行し、更に分岐導波路の第１ループ・セクションの第１ループ端内に進行する。第２部分は、分岐導波路の第１フォーク・セクションの第２分岐端内に進行し、分岐導波路の第１ループ・セクションの第２ループ端内に進行する。
【００４４】
[0047]  方法３００は、任意のブロック３１８に進み、第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数の第１部分および第２部分を再結合する。方法３００は、任意のブロック３２０に進み、第１グループの原子の各原子の再結合量子力学波動関数から得られる(come off)光を読み出す。
【００４５】
[0048]  実施形態例では、処理デバイスは、導波路ジャイロスコープ２００Ａ、２００Ｂ、または２００Ｃのような分岐導波路を実現するジャイロスコープを制御するように構成される。実施形態例では、処理デバイスは、ジャイロスコープにおいて使用される種々の方法、プロセス・タスク、計算、および制御機能を実行するためのソフトウェア・プログラム、ファームウェア、または他のコンピュータ読み取り可能命令を含むか、あるいはこれらと共に機能する。これらの命令は、通例、コンピュータ読み取り可能命令またはデータ構造の格納に使用される任意のしかるべきコンピュータ読み取り可能媒体に格納される。コンピュータ読み取り可能媒体は、汎用または特殊目的コンピュータあるいはプロセッサ、あるいは任意のプログラマブル論理デバイスによってアクセスすることができる任意の入手可能な媒体として実現することができる。適したプロセッサ読み取り可能媒体は、磁気媒体または光媒体というような、記憶媒体あるいはメモリ媒体を含むことができる。例えば、記憶媒体またはメモリ媒体は、従来のハード・ディスク、コンパクト・ディスク−リード・オンリ・メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）（同期ダイナミック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＤＲＡＭ）、データ倍速（ＤＤＲ）ＲＡＭ、ＲＡＭＢＵＳダイナミックＲＡＭ（ＲＤＲＡＭ）、スタティックＲＡＭ（ＳＲＡＭ）等を含むがこれらに限定されるのではない）、リード・オンリ・メモリ（ＲＯＭ）、電気的消去可能プログラマブルＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、およびフラッシュ・メモリ等のような揮発性または不揮発性媒体を含むことができる。また、適したプロセッサ読み取り可能媒体は、ネットワークおよび／またはワイヤレス・リンクのような通信媒体を通じて伝送される電気信号、電磁信号、またはディジタル信号というような送信媒体も含むことができる。
【００４６】
[0049]  以上、本明細書では具体的な実施形態について例示し説明したが、同じ目的を達成すると考えられる任意の構成を、以上で示した具体的な実施形態と置き換えてもよいことは、当業者には認められよう。例えば、多数の異なるタイプのレーザも使用できることは理解されよう。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のみ限定されることを意図しているのは明らかである。
実施形態例
[0050]  例１は、分岐導波路を含む。この分岐導波路は、第１端と、第１端の反対側にある第２端とを有する第１セクションと、第１単一端を有する第１フォーク・セクションであって、この第１フォーク・セクションが、第１分岐端と、第１単一端の反対側にある第２分岐端とを更に有し、第１フォーク・セクションの第１単一端が第１セクションの第１端に結合され、第１フォーク・セクションが、第１分岐端と第２分岐端との間に第１角度が設定され(configure)、第１角度が、導波路より上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分(portions)の速度に基づいて決定される、第１フォーク・セクションと、第１ループ端および第２ループ端を有する第１ループ・セクションであって、第１ループ端が第１フォーク・セクションの第１分岐端に結合され、第２ループ端が第１フォーク・セクションの第２分岐端に結合される、第１ループ・セクションとを含む。分岐導波路は、青離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、青離調導波路レーザ光は、分岐導波路の表面より上にある原子の共鳴原子周波数よりも高い第１周波数であり、青離調レーザ光は、分岐導波路の表面よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場を有し、この第１エバネセント場が、分岐導波路の表面から離れるように原子を追い払う。分岐導波路は、赤離調導波路レーザ光を伝搬させるように構成され、赤離調導波路レーザ光は、分岐導波路の表面よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数であり、赤離調レーザ光は、第１距離よりも大きい第２距離にわたって、分岐導波路の表面より上に広がる第２エバネセント場を有し、この第２エバネセント場が、分岐導波路の表面に向けて原子を引き寄せる。第１エバネセント場および第２エバネセント場は、分岐導波路の表面よりも上に極小電位／ウェルを形成し、原子を極小電位／ウェル内に浮遊させる。分岐導波路の第１セクションは、第１セクションの第１端と第１セクションの第２端との間に位置付けられたレーザ冷却セクションであって、このレーザ冷却セクションが、横断方向に分岐導波路の第１セクションへ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却し、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェル内に位置する少なくとも第１グループの原子を、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、第１フォーク・セクションに向かって第１長手方向に移動させるように構成される、レーザ冷却セクションと、レーザ冷却セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１原子状態初期化セクションであって、この第１原子状態初期化セクションが、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するように構成される、第１原子状態初期化セクションと、第１原子状態初期化セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１ビーム分割セクションであって、この第１ビーム分割セクションが、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第���部分と、第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するように構成され、第１部分が分岐導波路の第１フォーク・セクションの第１分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第１ループ端内に進行し、第２部分が、分岐導波路の第１フォーク・セクションの第２分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第２ループ端内に進行する、第１ビーム分割セクションとを含む。
【００４７】
[0051]  例２は、例１の分岐導波路を含み、レーザ冷却セクションが、少なくとも１つの冷却レーザ場を生成するように構成された少なくとも１つの冷却レーザ源を含み、原子が少なくとも１つの冷却レーザ源の少なくとも１つの冷却レーザ場に対抗して移動しようとするときに、原子の速度が低下させられる。
【００４８】
[0052]  例３は、例２の分岐導波路を含み、レーザ冷却セクションが、第１磁場コイルと第２磁場コイルとを含み、第１磁場コイルと第２磁場コイルとの間に空間が構成された磁場コイル集合を含む。磁場コイル集合は、冷却レーザ源から冷却レーザ場に対抗して移動している原子はいずれも、冷却レーザ場からの光の光子を優先的に吸収して、原子が、第１磁場コイルと第２磁場コイルとの間にある空間内部における磁場コイル集合の中心に向かって押し戻されるように、原子の原子エネルギ・レベルをシフトするように構成される。
【００４９】
[0053]  例４は、例１〜３のいずれかの分岐導波路を含み、この分岐導波路が、第２単一端を有する第２フォーク・セクションであって、この第２フォーク・セクションが、 第２単一端の反対側にある第３分岐端と第４分岐端とを更に有し、第２フォーク・セクションの第２単一端が第１セクションの第２端に結合され、第２フォーク・セクションには、第３分岐端と第４分岐端との間に第２角度が設定され(configure)、第２角度が、導波路よりも上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分の速度に基づいて決定される、第２フォーク・セクションと、第３ループ端と第４ループ端とを有する第２ループ・セクションであって、第３ループ端が第２フォーク・セクションの第３分岐端に結合され、第４ループ端が第２フォーク・セクションの第４分岐端に結合される、第２ループ・セクションとを含む。
【００５０】
[0054]  例５は、例４の分岐導波路を含み、更に、分岐導波路の第１セクションにおいて(further includes)、レーザ冷却セクションが、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェル内に位置する少なくとも第２グループの原子に、第１長手方向とは逆の第２長手方向に、第２フォーク・セクションに向かって、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって移動させ、第２原子状態初期化セクションが、レーザ冷却セクションと第２フォーク・セクションとの間に位置付けられ、第２原子状態初期化セクションが、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって第２長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の状態を、第２の既知の基底状態構成に初期化するように構成され、第２ビーム分割セクションが、第２原子状態初期化セクションと第２フォーク・セクションとの間に位置付けられ、第２ビーム分割セクションが、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって第２長手方向に移動する少なくとも第２グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第３速度を有する第３部分と、第３速度とは異なる第４速度を有する第４部分とに分割するように構成され、第３部分が分岐導波路の第２フォーク・セクションの第３分岐端内に、そして第２ループ・セクションの第３ループ端内に進行し、第４部分が、分岐導波路の第２フォーク・セクションの第４分岐端内に、そして第２ループ・セクションの第４ループ端内に進行する。
【００５１】
[0055]  例６は、例１〜５のいずれかの分岐導波路を含み、更に、第１セクションの第２端に位置付けられたミラーを含み、このミラーは、第１セクションの第２端において受光した光を、第１フォーク・セクションおよび第１ループ・セクションに向けて逆に反射するように構成される。
【００５２】
[0056]  例７は、例１〜６のいずれかの分岐導波路を含み、更に、第１ビーム分割セクションが、更に、第１ループ・セクションから逆に第１セクションに戻る少なくとも第１グループの原子に対して、再結合セクションとして構成され、再結合セクションが、第１部分および第２部分を、少なくとも第１グループの原子の各原子に対する量子力学波形に再結合するように構成され、第１原子状態初期化セクションが、更に、第１ループ・セクションから、第１長手方向とは反対である第２長手方向にレーザ冷却セクションに向かって戻る少なくとも第１グループの原子に対して、読み取りセクションとして構成され、読み取りセクションが、少なくとも第１グループの原子の再結合量子力学波形から得られる(come off)光を読み取るように構成されることを含む。
【００５３】
[0057]  例８は、例７の分岐導波路を含み、読み取りセクションが、少なくとも第１グループの原子の再結合量子力学波形から抜ける光を検出するように構成された光検出器を含む。
【００５４】
[0058]  例９は、例１〜８のいずれかの分岐導波路を含み、この分岐導波路が基板上に配置される。
【００５５】
[0059]  例１０は、方法を含む。この方法は、青離調レーザ光を分岐導波路に導入するステップであって、青離調レーザ光が、分岐導波路の表面より上にある原子の共振原子周波数よりも高い第１周波数を有し、青離調レーザ光が、分岐導波路よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場を有し、第１エバネセント場が分岐導波路の表面から離れるように原子を追い払う、ステップと、赤離調レーザ光を分岐導波路に導入するステップであって、赤離調レーザ光が、分岐導波路の表面よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数を有し、赤離調レーザ光が、第１距離よりも大きい第２距離にわたって、分岐導波路の表面より上に広がる第２エバネセント場を有し、第２エバネセント場が、分岐導波路の表面に向けて原子を引き寄せる、ステップと、第１エバネセント場および第２エバネセント場が、分岐導波路の表面よりも上に極小電位／ウェルを形成し、原子を極小電位／ウェル内に浮遊させるステップと、横断方向に分岐導波路へ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却して、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、少なくとも第１グループの原子を第１長手方向に移動させるステップと、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルに従う少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するステップと、分岐導波路より上にある極小電位／ウェルにしたがう少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するステップであって、第１部分が分岐導波路の第１フォーク・セクションの第１分岐端内に進行し、更に分岐導波路の第１ループ・セクションの第１ループ端内に進行し、第２部分が、分岐導波路の第１フォーク・セクションの第２分岐端内に進行し、更に分岐導波路の第１ループ・セクションの第２ループ端内に進行する、ステップとを含む。
【００５６】
[0060]  例１１は、例１０の方法を含み、分岐導波路の横断方向に向かう少なくとも第１グループの原子を冷却して、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、少なくとも第１グループの原子を第１長手方向に移動させるステップが、少なくとも１つの冷却レーザ場を、少なくとも第１グループの原子において放出し、少なくとも第１グループの原子が少なくとも１つの冷却レーザ場に対抗して移動しようとするときに、少なくとも第１グループの原子の速度を低下させるステップを含む。
【００５７】
[0061]  例１２は、例１１の方法を含み、分岐導波路の横断方向に向かう少なくとも第１グループの原子を冷却して、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、少なくとも第１グループの原子を第１長手方向に移動させるステップが、冷却レーザ源から冷却レーザ場に対抗して移動している原子はいずれも、冷却レーザ場からの光の光子を優先的に吸収して、１組の磁場コイルの間にある空間内部における磁場の中心に向かって原子が押し戻されるように、原子の原子エネルギ・レベルをシフトするステップを含む。
【００５８】
[0062]  例１３は、例１０〜１２のいずれかの方法を含み、更に、分岐導波路の横断方向に向かう少なくとも第１グループの原子を冷却することによって、分岐導波路より上にある極小電位／ウェルにしたがって、少なくとも第２グループの原子を第２長手方向に移動させ、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがう少なくとも第２グループの原子の原子状態を、第２の既知の基底状態構成に初期化するステップと、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがう第２グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第３速度を有する第３部分と、第３速度とは異なる第４速度を有する第４部分とに分割するステップとを含み、第３部分が分岐導波路の第２フォーク・セクションの第３分岐端内に、そして分岐導波路の第２ループ・セクションの第３ループ端内に進行し、第４部分が、分岐導波路の第２フォーク・セクションの第４分岐端内に、そして分岐導波路の第２ループ・セクションの第４ループ端内に進行することを含む。
【００５９】
[0063]  例１４は、例１０〜１３のいずれかの方法を含み、更に、分岐導波路の第１フォーク状セクション(forked section)とは反対側の分岐導波路の第２端において受光した光を、分岐導波路の第１フォーク状セクションに向けて反射するステップを含む。
【００６０】
[0064]  例１５は、例１０〜１４のいずれかの方法を含み、更に、第１部分および第２部分を少なくとも第２グループの原子の各原子に対する量子力学波形に再結合するステップと、少なくとも第１グループの原子の再結合量子力学波形から抜ける光を読み出すステップとを含む。
【００６１】
[0065]  例１６は、原子ジャイロスコープを含む。この原子ジャイロスコープは、基板上に堆積された分岐導波路を含み、この分岐導波路は、第１端と、第１端の反対側にある第２端とを有する第１セクションと、第１単一端を有する第１フォーク・セクションであって、この第１フォーク・セクションが、第１分岐端と、第１単一端の反対側にある第２分岐端とを更に有し、第１フォーク・セクションの第１単一端が第１セクションの第１端に結合され、第１フォーク・セクションが、第１分岐端と第２分岐端との間に第１角度が設定され(configure)、第１角度が、導波路より上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分の速度に基づいて決定される、第１フォーク・セクションと、第１ループ端および第２ループ端を有する第１ループ・セクションであって、第１ループ端が第１フォーク・セクションの第１分岐端に結合され、第２ループ端が第１フォーク・セクションの第２分岐端に結合される、第１ループ・セクションと、分岐導波路の表面より上にある原子の共鳴原子周波数よりも高い第１周波数において青離調レーザ光を生成するように構成された青離調導波路レーザ源であって、青離調レーザ光が分岐導波路内に結合され、青離調レーザ光が、分岐導波路の表面よりも上に第１距離にわたって広がる第１エバネセント場を有し、第１エバネセント場が、分岐導波路の表面から離れるように原子を追い払う、青離調導波路レーザ源と、分岐導波路の表面よりも上にある原子の共鳴原子周波数よりも低い第２周波数において赤離調レーザ光を生成するように構成された赤離調導波路レーザ源であって、赤離調レーザ光が分岐導波路内に結合され、赤離調レーザ光が、第１距離よりも大きい第２距離にわたって、分岐導波路の表面より上に広がる第２エバネセント場を有し、第２エバネセント場が、分岐導波路の表面に向けて原子を引き寄せる、赤離調導波路レーザ源とを含む。第１エバネセント場および第２エバネセント場は、分岐導波路の表面よりも上に極小電位／ウェルを形成し、原子を極小電位／ウェル内に浮遊させる。分岐導波路の第１セクションは、第１セクションの第１端と第１セクションの第２端との間に位置付けられたレーザ冷却セクションであって、このレーザ冷却セクションが、横断方向に分岐導波路の第１セクションへ向かう少なくとも第１グループの原子を冷却するように構成され、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェル内に位置する少なくとも第１グループの原子を、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって、第１フォーク・セクションに向かって第１長手方向に移動させる、レーザ冷却セクションと、レーザ冷却セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１原子状態初期化セクションであって、この第１原子状態初期化セクションが、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の原子状態を、既知の基底状態構成に初期化するように構成される、第１原子状態初期化セクションと、第１原子状態初期化セクションと第１フォーク・セクションとの間に位置付けられた第１ビーム分割セクションであって、この第１ビーム分割セクション��、分岐導波路の表面より上にある極小電位／ウェルにしたがって第１長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第１速度を有する第１部分と、第１速度と異なる第２速度を有する第２部分とに分割するように構成され、第１部分が分岐導波路の第１フォーク・セクションの第１分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第１ループ端内に進行し、第２部分が、分岐導波路の第１フォーク・セクションの第２分岐端内に進行し、更に第１ループ・セクションの第２ループ端内に進行する、第１ビーム分割セクションとを含む。
【００６２】
[0066]  例１７は、例１６の原子ジャイロスコープを含み、レーザ冷却セクションが、
少なくとも１つの冷却レーザ場を生成するように構成された少なくとも１つの冷却レーザ源であって、原子が少なくとも１つの冷却レーザ源の少なくとも１つの冷却レーザ場に対抗して移動しようとするときに、原子の速度が低下させられる、少なくとも１つの冷却レーザ源と、第１磁場コイルと第２磁場コイルとを含み、第１磁場コイルと第２磁場コイルとの間に空間が構成された磁場コイル集合であって、少なくとも１つの冷却レーザ源からの少なくとも１つの冷却レーザ場に対抗して移動している原子はいずれも、少なくとも１つの冷却レーザ場からの光の光子を優先的に吸収して、第１磁場コイルと第２磁場コイルとの間にある空間内部における磁場コイル集合の中心に向かって原子が押し戻されるように、原子の原子エネルギ・レベルをシフトするように構成される、磁場コイル集合と、
を含む。
【００６３】
[0067]  例１８は、例１６〜１７のいずれかの原子ジャイロスコープを含み、分岐導波路が、第２単一端を有する第２フォーク・セクションであって、この第２フォーク・セクションが、第３分岐端と、第２単一端の反対側にある第４分岐端とを有し、第２フォーク・セクションの第２単一端が第１セクションの第２端に結合され、第２フォーク・セクションには、第３分岐端と第４分岐端との間に第２角度が設定され(configure)、第２角度が、導波路よりも上を進行するように構成された原子の量子力学波動関数の複数の部分の速度に基づいて決定される、第２フォーク・セクションと、第３ループ端と第４ループ端とを有する第２ループ・セクションであって、第３ループ端が第２フォーク・セクションの第３分岐端に結合され、第４ループ端が第２フォーク・セクションの第４分岐端に結合される、第２ループ・セクションとを含む。レーザ冷却セクションは、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェル内に位置する少なくとも第２グループの原子に、第１長手方向とは逆の第２長手方向に、第２フォーク・セクションに向かって、分岐導波路よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって移動させる。分岐導波路の第１セクションは、レーザ冷却セクションと第２フォーク・セクションとの間に位置付けられた第２原子状態初期化セクションであって、第２原子状態初期化セクションが、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって第２長手方向に移動する少なくとも第１グループの原子の原子状態を、第２の既知の基底状態構成に初期化するように構成される、第２原子状態初期化セクションと、第２原子状態初期化セクションと第２フォーク・セクションとの間に位置付けられた第２ビーム分割セクションであって、第２ビーム分割セクションが、分岐導波路の表面よりも上にある極小電位／ウェルにしたがって第２長手方向に移動する少なくとも第２グループの原子の各原子の量子力学波動関数を、第３速度を有する第３部分と、第３速度とは異なる第４速度を有する第４部分とに分割するように構成され、第３部分が、分岐導波路の第２フォーク・セクションの第３分岐端内に進行し、更に第２ループ・セクションの第３ループ端内に進行し、第４部分が、分岐導波路の第２フォーク・セクションの第４分岐端内に進行し、更に第２ループ・セクションの第４ループ端内に進行する、第２ビーム分割セクションとを含む。
【００６４】
[0068]  例１９は、例１６〜１８のいずれかの原子ジャイロスコープを含み、更に、第１セクションの第２端に位置付けられたミラーを含み、このミラーは、第２セクションの第２端において受光した光を、第１フォーク・セクションおよび第１ループ・セクションに向けて逆に反射するように構成される。
【００６５】
[0069]  例２０は、例１６〜１９のいずれかの原子ジャイロスコープを含み、更に、第１ビーム分割セクションが、更に、第１ループ・セクションから逆に第１セクションに戻る少なくとも第１グループの原子に対して、再結合セクションとして構成され、再結合セクションが、第１部分および第２部分を、少なくとも第１グループの原子の各原子に対する量子力学波形に再結合するように構成され、第１原子状態初期化セクションが、更に、第１ループ・セクションから、第１長手方向とは反対である第２長手方向にレーザ冷却セクションに向かって戻る少なくとも第１グループの原子に対して、読み取りセクションとして構成され、読み取りセクションが、少なくとも第１グループの原子の再結合量子力学波形から得られる光を読み取るように構成されることを含み、読み取りセクションは、再結合された少なくとも第１グループの原子から外れた光を検出するように構成された光検出器を含む。
【図１】
2017015685.tif 000003
【図２Ａ】
2017015685.tif 000004
【図２Ｂ】
2017015685.tif 000005
【図２Ｃ】
2017015685.tif 000006
【図３】
2017015685.tif 000007
【外国語明細書】
2017015685000001.pdf