據美國每日科學(xué)網(wǎng)站近日報道,美國科學(xué)家研制出了迄今全球最小的光學(xué)陀螺儀,其個(gè)頭比一粒米還小,僅為目前最尖端光學(xué)陀螺儀大小的1/500,未來(lái)有望用于無(wú)人機和航天器上。
陀螺儀是幫助車(chē)輛、無(wú)人機、可穿戴設備等明確其在三維空間中方向的設備。光學(xué)陀螺儀借助“薩格納克效應”(Sagnac Effect)來(lái)獲得高精度。該效應以法國物理學(xué)家喬治斯·薩格納克的名字命名,可用于計算方向。
但目前市場(chǎng)上最小的高性能光學(xué)陀螺儀比高爾夫球還大,不適合于許多便攜式應用。而且,隨著(zhù)光學(xué)陀螺儀越來(lái)越小,其捕獲薩格納克效應的信號也越來(lái)越弱,檢測運動(dòng)變得越來(lái)越困難,因而成為光學(xué)陀螺儀小型化之路上的“攔路虎”。
現在,加州理工學(xué)院電子工程和醫學(xué)工程系教授阿里·哈吉米瑞領(lǐng)導的科研團隊,研制出了一種新的光學(xué)陀螺儀,其大小僅為目前同類(lèi)最先進(jìn)設備的1/500,但它們可以檢測到比這些系統小30倍的相位移動(dòng)。
新型陀螺儀采用了一種名為“相互靈敏度增強”的新技術(shù)來(lái)改進(jìn)性能?!跋嗷ァ币馕吨?zhù)對陀螺儀內兩束光的影響一模一樣。
由于薩格納克效應依賴(lài)于檢測兩束光在相反方向上行進(jìn)時(shí)的差異,因此它被認為是非互易的。在新陀螺儀內部,光線(xiàn)從微型光學(xué)波導(攜帶光的小導管,功能與電線(xiàn)相同)中通過(guò),光路中可能影響光束的缺陷(例如熱波動(dòng)或光散射)和任何外部干擾都將對兩束光產(chǎn)生相同的影響。團隊找到了一種方法來(lái)消除這種“相互”噪聲,同時(shí)保留薩格納克效應的信號。
相互的靈敏度增強改善了系統中的信噪比,并使光學(xué)陀螺儀能集成到比一粒米還小的芯片上。