迄今最小光学陀螺仪没米粒大未来可应用于无人机和航天器

2018-10-29 08:30

据美国每日科学网站近日报道，美国科学家研制出了迄今全球最小的光学陀螺仪，其个头比一粒米还小，仅为目前最尖端光学陀螺仪大小的1/500，未来有望用于无人机和航天器上。

陀螺仪是帮助车辆、无人机、可穿戴设备等明确其在三维空间中方向的设备。光学陀螺仪借助“萨格纳克效应”（Sagnac Effect）来获得高精度。该效应以法国物理学家乔治斯·萨格纳克的名字命名，可用于计算方向。

但目前市场上最小的高性能光学陀螺仪比高尔夫球还大，不适合于许多便携式应用。而且，随着光学陀螺仪越来越小，其捕获萨格纳克效应的信号也越来越弱，检测运动变得越来越困难，因而成为光学陀螺仪小型化之路上的“拦路虎”。

现在，加州理工学院电子工程和医学工程系教授阿里·哈吉米瑞领导的科研团队，研制出了一种新的光学陀螺仪，其大小仅为目前同类最先进设备的1/500，但它们可以检测到比这些系统小30倍的相位移动。

新型陀螺仪采用了一种名为“相互灵敏度增强”的新技术来改进性能。“相互”意味着对陀螺仪内两束光的影响一模一样。

由于萨格纳克效应依赖于检测两束光在相反方向上行进时的差异，因此它被认为是非互易的。在新陀螺仪内部，光线从微型光学波导（携带光的小导管，功能与电线相同）中通过，光路中可能影响光束的缺陷（例如热波动或光散射）和任何外部干扰都将对两束光产生相同的影响。团队找到了一种方法来消除这种“相互”噪声，同时保留萨格纳克效应的信号。

相互的灵敏度增强改善了系统中的信噪比，并使光学陀螺仪能集成到比一粒米还小的芯片上。