最小的指尖光学陀螺仪有多大?

▲这台新型的陀螺仪仅米粒大小,尺寸仅为目前最先进的陀螺仪的五百分之一。

陀螺仪可以帮助车辆、无人机、可穿戴电子设备确定它们在三维空间中的方位。最初的陀螺仪是一组嵌套的轮子,每个轮子在不同的轴上旋转。现在手机中的微型机电传感器(MEMS)陀螺仪虽然尺寸已经大为缩小,但其灵敏度仍比较有限。因此光学陀螺仪逐渐成为它们的升级替代品——光学陀螺仪通过萨尼亚克效应(Sagnac effect)具备了更高的精度。

萨尼亚克效应是以法国物理学家乔治?萨尼亚克的名字命名的。它是一种基于爱因斯坦广义相对论的光学现象。利用萨尼亚克效应,可以计算和确定方向。目前最小的高性能光学陀螺仪比高尔夫球还大,并不适用于便携式技术。此外,随着光学陀螺仪尺寸的缩小,捕获萨纳克效应信号的能力也越来越弱,这使得陀螺仪对运动的检测变得越来越困难。

《自然光子学》杂志报道,加州理工学院电气工程学教授阿里哈基米等开发了一种新型的光学陀螺仪,虽然它的尺寸仅为当前最先进陀螺仪的五百分之一,但它的相移检测能力却是后者的30倍。

哈基米实验室开发的新型陀螺仪采用了“交互灵敏度增强”技术。“交互”的含义是它能以同样的方式影响陀螺仪内的两束光,进而在不破坏萨尼亚克效应信号的情况下,消除光束缺陷和外界干扰,最终提高系统的信噪比。

编译:德克斯特

审稿:三水

责编:南熙