สมัครตอนนี้

เข้าสู่ระบบ

ลืมรหัสผ่าน

ลืมรหัสผ่านของคุณ? กรุณากรอกอีเมลของคุณ. คุณจะได้รับลิงค์และจะสร้างรหัสผ่านใหม่ทางอีเมล.

เพิ่มโพสต์

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อเพิ่มโพสต์ .

เพิ่มคำถาม

คุณต้องเข้าสู่ระบบเพื่อถามคำถาม.

เข้าสู่ระบบ

สมัครตอนนี้

ยินดีต้อนรับสู่ Scholarsark.com! การลงทะเบียนของคุณจะอนุญาตให้คุณเข้าถึงโดยใช้คุณสมบัติเพิ่มเติมของแพลตฟอร์มนี้. สอบถามได้ค่ะ, บริจาคหรือให้คำตอบ, ดูโปรไฟล์ของผู้ใช้รายอื่นและอีกมากมาย. สมัครตอนนี้!

หมุนแสง: ออปติคัลไจโรสโคปที่เล็กที่สุดในโลก, วิศวกรของ Caltech สร้างไจโรสโคปแบบออปติคัลที่เล็กกว่าเมล็ดข้าว

เครื่องกลเทียบกับไจโรสโคปแบบออปติคัล: Gyroscopes เป็นอุปกรณ์ที่ช่วยยานพาหนะ, โดรน, และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่สวมใส่ได้และถือได้รู้ว่าทิศทางของมันอยู่ในอวกาศสามมิติ. สิ่งเหล่านี้เป็นเรื่องธรรมดาในแทบทุกส่วนของเทคโนโลยีที่เราพึ่งพาทุกวัน. เดิมที, ไจโรสโคปเป็นชุดของล้อที่ซ้อนกัน, แต่ละคนหมุนอยู่บนแกนที่แตกต่างกัน. แต่วันนี้เปิดมือถือ, และคุณจะพบเซ็นเซอร์ไมโครไฟฟ้าเครื่องกล (เมมส์), เทียบเท่ากับยุคปัจจุบัน, ซึ่งวัดการเปลี่ยนแปลงของแรงที่กระทำต่อมวลที่เท่ากันสองตัวที่กำลังสั่นและเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม. ไจโรสโคป MEMS เหล่านี้มีความไวจำกัด, ไจโรสโคปแบบออปติคัลจึงได้รับการพัฒนาให้ทำหน้าที่เดียวกันแต่ไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและมีความแม่นยำมากขึ้นโดยใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่าปรากฏการณ์แซงยัค.

Sagnac Effect คืออะไร?

เอฟเฟกต์แซงยัค, ตั้งชื่อตามนักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Georges Sagnac, เป็นปรากฏการณ์ทางแสงที่มีรากฐานมาจากทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไปของไอน์สไตน์. เพื่อสร้างมันขึ้นมา, ลำแสงถูกแยกออกเป็นสองส่วน, และคานคู่จะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้ามตามทางเดินเป็นวงกลม, แล้วมาพบกันที่เครื่องตรวจจับแสงเดียวกัน. แสงเดินทางด้วยความเร็วคงที่, ดังนั้นการหมุนอุปกรณ์—และด้วยวิถีที่แสงเดินทาง—ทำให้ลำแสงหนึ่งในสองลำมาถึงเครื่องตรวจจับก่อนอีกลำแสงหนึ่ง. โดยมีการวนซ้ำในแต่ละแกนของการวางแนว, การเปลี่ยนเฟสนี้, เรียกว่าปรากฏการณ์แซงยัค, สามารถใช้ในการคำนวณการวางแนวได้.

ปัญหา

ออปติคอลไจโรสโคปประสิทธิภาพสูงที่เล็กที่สุดที่มีอยู่ในปัจจุบันมีขนาดใหญ่กว่าลูกกอล์ฟ และไม่เหมาะกับการใช้งานแบบพกพาหลายๆ อย่าง. เนื่องจากไจโรสโคปแบบออปติคัลถูกสร้างขึ้นให้มีขนาดเล็กลงเรื่อยๆ, สัญญาณที่จับเอฟเฟกต์ Sagnac ก็เช่นกัน, ซึ่งทำให้ไจโรสโคปตรวจจับการเคลื่อนไหวได้ยากขึ้นเรื่อยๆ. จนกระทั่งบัดนี้, สิ่งนี้ได้ป้องกันการย่อขนาดของไจโรสโคปแบบออปติคัล.

การประดิษฐ์

วิศวกรของคาลเทคนำโดยอาลี ฮาจิมิริ, เบรน ศาสตราจารย์สาขาวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมการแพทย์ สาขาวิศวกรรมศาสตร์และวิทยาศาสตร์ประยุกต์, ได้พัฒนาไจโรสโคปแบบใหม่นั่นคือ 500 เล็กกว่าอุปกรณ์ล้ำสมัยในปัจจุบันถึงเท่าตัว, แต่พวกเขาสามารถตรวจจับการเปลี่ยนเฟสได้ 30 เล็กกว่าระบบเหล่านั้นหลายเท่า. อุปกรณ์ใหม่นี้อธิบายไว้ในบทความที่ตีพิมพ์ในฉบับเดือนพฤศจิกายน โฟโตนิกส์ธรรมชาติ.

มันทำงานอย่างไร

ไจโรสโคปใหม่จากห้องปฏิบัติการของฮาจิมิริได้รับประสิทธิภาพที่ดีขึ้นนี้โดยใช้เทคนิคใหม่ที่เรียกว่า “การเพิ่มประสิทธิภาพความไวซึ่งกันและกัน” ในกรณีนี้, “ซึ่งกันและกัน” หมายความว่ากระทบกับแสงทั้งสองลำภายในไจโรสโคปในลักษณะเดียวกัน. เนื่องจากเอฟเฟกต์ Sagnac อาศัยการตรวจจับความแตกต่างระหว่างลำแสงทั้งสองขณะเคลื่อนที่ไปในทิศทางตรงกันข้าม, ถือว่าไม่ตอบแทนกัน. ภายในไจโรสโคป, แสงเดินทางผ่านท่อนำคลื่นแสงขนาดจิ๋ว (ท่อเล็กๆ ที่นำพาแสง, ซึ่งทำหน้าที่เหมือนกับสายไฟเพื่อผลิตไฟฟ้า). ความไม่สมบูรณ์ในเส้นทางแสงที่อาจส่งผลต่อลำแสง (ตัวอย่างเช่น, ความผันผวนของความร้อนหรือการกระเจิงของแสง) และการรบกวนจากภายนอกจะส่งผลต่อคานทั้งสองเช่นเดียวกัน.

ทีมงานของ Hajimiri ค้นพบวิธีกำจัดเสียงรบกวนซึ่งกันและกันนี้โดยปล่อยให้สัญญาณจากเอฟเฟกต์ Sagnac ยังคงอยู่ การปรับปรุงความไวซึ่งกันและกันจึงช่วยปรับปรุงอัตราส่วนสัญญาณต่อเสียงรบกวนในระบบ และช่วยให้สามารถรวมไจโรออปติคัลเข้ากับชิปที่มีขนาดเล็กกว่าเกรนได้ ของข้าว.


แหล่งที่มา: http://www.caltech.edu, โดย

ผู้เขียน

เกี่ยวกับ มารี

ทิ้งคำตอบไว้