新型光纤陀螺仪:更精确,比一粒米还小

加州理工学院的工程师创造了世界上最小的 光纤陀螺仪.这款新型陀螺仪比普通陀螺仪小 500 倍,可以放在一粒米上。与机械装置相比,这项研究突破可能会导致更精确的光纤陀螺仪。

光学陀螺的作用

先进的光纤导航技术对飞机、导弹、无人机和地面车辆至关重要。这些机器和其他平台依靠光纤陀螺仪来安全运行。

他们是如何工作的?

光纤陀螺仪使用传感器检测位置或方向的变化 萨格纳克效应.这样,光学陀螺的功能与机械陀螺相似。然而,光学陀螺是利用光通过 光纤线圈.

在典型的光学陀螺仪内部,缠绕的光纤 携带激光脉冲.一些脉冲顺时针移动,其他脉冲逆时针移动。陀螺仪通过检测这些脉冲到达传感器的方式的微小变化来测量旋转。研究人员试图制造更小的光学陀螺仪。然而,随着陀螺仪尺寸的缩小,来自其传感器的信号变得越来越弱,直到它们被散射光的“噪声”淹没。

团队做了什么

加州理工学院的研究团队设计了一种低噪音、 光子陀螺仪.他们将光导通道蚀刻到一个两平方毫米的硅芯片上。这些通道围绕一个单独的圆圈在每个方向上引导光。这种布局可防止散射光混淆设备的传感器。新设计还时不时地反转灯光的方向。这一变化有助于消除大部分相关的“噪音”。

使用萨格纳克效应测量旋转的光学陀螺仪最终可以小型化到纳米光子平台上。然而,热波动、元件漂移和制造不匹配通常会限制这些陀螺仪的信噪比。由于微型单元的信号较弱,因此研究人员尚未制造出集成的纳米光子光纤陀螺仪。

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