惯性导航已经广泛运用于多个领域,高精度实时测量载体三个方向的转速对提升惯性导航性能具有重要意义。原子干涉陀螺仪作为一种高精度惯性传感器,近年来得到快速发展,其在惯性导航领域具有重要的应用前景。本文围绕冷原子物质波的二维相干分束器和基于该方法的原子干涉惯性测量开展工作,先后实现了原子波包的二维相干分束和双轴原子干涉仪。（1）求解了原子与两束正交传播的Raman激光束相互作用的薛定谔方程,得到了二维和三维相干分束器的演化矩阵,给出了多轴原子干涉仪的相位以及概率表达式,为实验上实现多轴原子干涉仪提供理论指导;（2）设计并实现了传播方向相互正交的Raman光系统,两束Raman光的光功率均可达到80m W,100Hz-100k Hz的频率范围内Raman光的相位噪声好于-90d Bc/Hz,可以满足双轴原子干涉仪对Raman光的需求;（3）搭建了二维Raman谱探测系统,可以分别独立的扫描二维Raman谱,从而可以测量出原子的动量态分布,为二维相干分束和双轴原子干涉仪提供了探测手段;（4）在此基础上,依据东西和竖直方向偏置磁场定义的量子化轴,将这两个方向上的Raman光作用于87Rb原子,实现了原子波包的二维相干分束,进而完成了原子干涉仪的原理性实验,同时获得了Sagnac面积相互垂直的两个原子干涉仪,其条纹对比度分别为21%和24%。上述工作为后续的大环路面积多轴原子干涉仪打下了一定的基础。