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们创造了世界上最小的机器人 光纤陀螺仪 帮助导航. 这种新型陀螺仪比普通陀螺仪小500倍，可以装在一粒米上. 与机械装置相比，这一研究突破可能会带来更精确的光纤陀螺.
什么是光学陀螺仪
先进的光纤导航技术对飞机至关重要, 导弹, 无人驾驶飞行器和地面车辆. 这些机器和其他平台依靠光纤陀螺仪来安全运行.
它们是如何工作的?
光纤陀螺仪使用光纤传感器检测位置或方向的变化 萨尼亚克效应. 这样，光学陀螺仪的功能与机械陀螺仪相似. 然而，光陀螺的工作原理是利用光通过一圈光纤.
在一个典型的光学陀螺仪内部，一根缠绕的光纤携带激光脉冲. 有些脉冲是顺时针运动，有些是逆时针运动. 陀螺仪通过检测这些脉冲到达传感器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, 来自传感器的信号变得越来越弱，直到被散射光的“噪音”淹没.
团队做了什么
加州理工学院的研究小组设计了一个低噪音的光子陀螺仪. 他们在一块两平方毫米的硅芯片上蚀刻了光导通道. 这些通道围绕一个单独的圆引导光在每个方向上. 这种布局可以防止散射光干扰设备的传感器. 新的设计还可以不时地反转光线的方向. 这种变化有助于消除很多相关的“噪音”.”
利用Sagnac效应来测量旋转的光学陀螺仪最终可能被小型化到纳米光子平台上. 然而, 热波动, 元器件漂移和制造不匹配往往限制了这些陀螺的信噪比. 因为微型装置的信号会更弱, 研究人员还没有制造出集成的纳米光子光纤陀螺仪.
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